WO2012034490A1 - 通过高温升华产生灭火物质的灭火组合物 - Google Patents

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刘红红
赵小青
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    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
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Definitions

  • Fire extinguishing composition for producing fire extinguishing substances by sublimation at high temperature
  • the present invention relates to the field of fire protection, and relates to a fire extinguishing composition, the use of a chemical fire extinguishing substance, and more particularly to a fire extinguishing composition for producing a fire extinguishing substance by sublimation at a high temperature.
  • Gas fire extinguishing systems, dry powder fire extinguishing systems and water fire extinguishing systems are widely used as substitutes for halon fire extinguishing agents because they are environmentally friendly.
  • the extinguishing mechanism of carbon dioxide, IG541 and other inert gas fire extinguishing systems is mainly physical fire extinguishing.
  • the fire extinguishing is suffocated by reducing the oxygen concentration in the fire zone. This kind of fire extinguishing method is easy to pose a threat to the personal safety of the personnel.
  • the dry powder fire extinguishing system is operated by the pressurized gas. The sprayed powder is in contact with the flame, and physicochemical inhibition occurs to extinguish the fire.
  • the water mist extinguishing system achieves the purpose of controlling fire, suppressing fire and extinguishing fire by the triple action of cooling by fine water mist, suffocation and heat radiation. .
  • next-generation fire-fighting technology project team of the Center for Building and Fire Research of the American Institute of Standards and Technology has published many articles in this regard. They use nitrogen, carbon dioxide or CF 3 H gas as the carrier gas. These gases at high temperature heat the test substance and act on the flame together with the carrier gas to study the fire extinguishing ability of the test substance.
  • some substances can be sublimated under the action of high temperature gas, which can produce fire extinguishing substances after sublimation, which can significantly improve the fire extinguishing efficiency of carrier gas (Proceeding of the Combustion Institute, Volume 28, 2000/pp. 2965-2972, Flame inhibition by ferrocene and blends of inert and catalytic agents, Halon Options Technical Working Conference 2-4 May
  • the existing aerosol fire extinguishing agents mainly include S-type and K-type fire extinguishing agents.
  • the existing aerosol fire extinguishing agents all use a fire extinguishing agent to generate a large amount of gas by redox reaction.
  • the active particles through the chain scission reaction of the active particles, cover the suffocation of a large amount of gas, and achieve the purpose of combining fire and chemical.
  • the aerosol fire extinguishing agent releases a large amount of heat at the same time as the combustion reaction releases the aerosol.
  • the cooling system In order to effectively reduce the temperature of the device and the aerosol, and avoid secondary fires, the cooling system needs to be added, resulting in a complicated and cumbersome structure and complicated process flow.
  • the high cost due to the existence of the cooling system, inactivates a large number of active particles, resulting in greatly reduced fire extinguishing performance.
  • the fire extinguishing composition of the present invention comprises a fire extinguishing material which can be sublimed at a high temperature to produce a fire extinguishing substance, and the content thereof is 80% by mass or more.
  • the fire extinguishing composition of the present invention can be used as a fire extinguishing material which can produce a fire extinguishing substance by high temperature sublimation as a main fire extinguishing material, and various additives commonly used in the art can be appropriately added.
  • the fire-extinguishing composition capable of generating fire-extinguishing substances by sublimation at high temperature is sublimated into a flame-inhibiting substance upon heating, and the substance can be physically or chemically inhibited, or physically and chemically neutralized.
  • the fire extinguishing composition is heated under high temperature, The heat absorption and sublimation can be quickly formed, the heat released by the pyrotechnics combustion can be effectively and quickly reduced, the temperature of the spout and the discharge material of the fire extinguishing device is greatly reduced, the complicated cooling system of the fire extinguishing device is eliminated, and the secondary fire is eliminated.
  • the dangers; Fourth, the fire extinguishing composition is easy to process and form, and can be used alone or in combination with physical coolant; 5. Stable performance, easy to store for a long time; 6. Low toxicity or non-toxicity, excellent environmentally friendly performance.
  • the fire extinguishing composition of the present invention comprises a fire extinguishing material which produces a fire extinguishing substance by sublimation at a high temperature and has a content of 80% by mass or more.
  • the flame suppression mechanism of the fire extinguishing composition for producing fire extinguishing substances by sublimation at high temperature is as follows:
  • the fire extinguishing composition can be sublimated into a gaseous flame suppressing substance at a high temperature, and the gaseous fire extinguishing substance can pass the reaction necessary for radical and chain combustion reaction.
  • ⁇ One or more of OH., H. radicals react to cut off the chain combustion reaction, or reduce the partial pressure of oxygen by physical action to suppress the flame, or simultaneously achieve physical and chemical inhibition.
  • the fire-extinguishing effect at the same time, produces a synergistic effect with the pyrotechnic agent, further improving the fire-extinguishing performance of the fire extinguishing agent and greatly shortening the effective fire-extinguishing time.
  • the fire extinguishing material preferably has a melting point above 100 ° C, and may be: 2,4,6-tribromophenyl shrinkage Glyceryl ether, dinonyl tetrabromophthalate, pentabromobenzyl bromide, 2,4,6-tribromophenyl maleimide, pentachlorochlorocyclohexane, tris(2,3 -dibromopropyl)isocyanate, tetrachlorophthalic anhydride, hexachlorobenzene, hexachloroethane, melamine, cyanuric acid, red phosphorus, tin dioxide, ammonium bromide, ferrocene cobalt.
  • the fire extinguishing composition of the present invention may further add various additives as needed, for example, it may be stearate, graphite, water-soluble high polymer compound solution or a mixture thereof, and the content is 20 mass or less. %.
  • the components of the fire extinguishing composition of the present invention and the content thereof are preferably: fire extinguishing material: 80% by mass to 90% by mass,
  • Additive 10% by mass to 20% by mass.
  • the fire extinguishing composition of the present invention can be formed into a spherical shape, a sheet shape, a strip shape, a block shape, a honeycomb shape by a process such as pelleting, molding, extrusion, and the like, and can be subjected to surface coating treatment.
  • a process such as pelleting, molding, extrusion, and the like
  • it is preferred to add hydroxymethylcellulose or hydroxyethylcellulose as a surface coating agent.
  • the surface coating agent can improve the surface finish of the composition system, and improve its strength, wear resistance and shock resistance, and prevent the occurrence of powdering of the fire extinguishing composition during transportation, slag dropping and overflow of the fire extinguishing device.
  • the comparative example is that a fire extinguishing device sample containing only 20 g of a commercially available S-type aerosol fire extinguishing agent or a K-type aerosol fire extinguishing agent, respectively, is subjected to a distributed fire extinguishing test in the same 1.0 m3 test box, and each set of samples is tested. 3 rounds, record the amount of fire extinguishing and residual amount.
  • the experimental test results are shown in Table 1.
  • the fire extinguishing condition in the above table is the number of fire extinguishings of at least one of the three tests performed, and the residual amount is the average value of three experiments.
  • the fire extinguishing composition of Example 7 of the present invention The fire extinguishing performance was better than that of Comparative Examples 1 and 2 when the distributed fire extinguishing test was carried out in the LOm 3 test chamber, and the residual amount was also smaller than the comparative examples 1 and 2.
  • the experimental method is to carry out the fire extinguishing test in the experimental box of lm 3 according to the concentration distribution test method of 7.13 in GA 499-2004.
  • a total of five steel test tanks are placed in the test box, and four fuel tanks are placed at the four corners of the experimental space.
  • the two top and bottom are staggered, and a fuel tank is placed at the bottom of the experimental space behind the baffle.
  • n-Heptane was added to the fuel tank, and the bottom was made of water.

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Abstract

本发明涉及通过高温升华产生灭火物质的灭火组合物，所述的灭火组合物包括在受热过程中能升华释放出具有灭火性能的物质的灭火材料，所述的灭火材料含量为至少80质量％;所述的灭火组合物在使用时，以烟火类药剂为热力源和动力源，通过先点燃烟火类药剂，利用烟火类药剂燃烧的高温使灭火组合物产生出大量的灭火物质，随烟火类药剂一起喷出而达到灭火目的。与传统的气溶胶灭火系统、气体灭火系统、水系灭火系统相比，本发明可提供一种更高效、更安全的灭火組合物。

Description

通过高温升华产生灭火物质的灭火组合物
(一 )技术领域
本发明属消防领域， 涉及灭火组合物， 化学灭火物质的使用， 特别指 通过高温升华产生灭火物质的灭火組合物。
(二） 背景技术
自从 1987 年加拿大蒙特利尔公约对各国提出取代哈龙灭火剂的具体目标 以来， 世界各国都在致力于新的灭火技术的研究， 既要灭火效率高， 又要对环 境无污染的灭火技术是人们努力的方向。
气体灭火系统，干粉灭火系统及水系灭火系统等由于对环境无害被作为 哈龙灭火剂的替代品得到了广泛使用。 二氧化碳， IG541等惰性气体灭火系 统的灭火机理主要为物理灭火， 通过降低着火区的氧气浓度而窒息灭火， 这 种灭火方式容易对人员的人身安全造成威胁，干粉灭火系统是通过在加压气 体作用下喷出的粉末与火焰接触， 发生物理化学抑制作用而灭火， 水雾灭火 系统是通过细水雾的冷却， 窒息和隔绝热辐射的三重作用下达到控制火灾， 抑制火灾和朴灭火灾的目的。
然而， 这些灭火系统都需要高压贮存， 不仅体积较大， 在贮存过程中 还存在物理爆炸的危险， 文献 "气体灭火系统的安全性分析" （消防科学与 技术 2002 21(5) )分析了气体灭火系统所存在的危险， 并列举了贮压气体灭 火系统在使用中所引发的安全事故。
根据研究资料显示， 主要是国外的学者开展了大量的灭火物质研究工 作，美国标准与技术研究院的建筑与防火研究中心的下一代灭火技术项目组 ( NGP )在这方面发表了较多文章， 他们将氮气， 二氧化碳或 CF3H气体作 为载气， 高温的这些气体加热试验物质， 同载气一起作用于火焰， 研究试验 物质的灭火能力。 其中， 有些物质 （如二茂铁）可在高温气体的作用下发生 升华， 升华后可产生灭火物质， 能显著提高载气的灭火效能（Proceeding of the Combustion Institute, Volume 28， 2000/pp. 2965-2972, Flame inhibition by ferrocene and blends of inert and catalytic agents, Halon Options Technical Working Conference 2-4May
2000, Flame inhibition by ferrocene , alone and with CO2 and CF3H ) 。
另外， 国内河南理工大学发表了关于二茂铁升华灭火的文章， 及一篇 专利 CN 101327364A 一种二茂铁灭火试验系统。
但是， 上述研究都只建立在实验室理论研究的基础上， 并没有投入实 际的灭火器应用， 并且， 目前资料显示仅有二茂铁为高温升华后能够产生灭 火物质， 并没有涉及到其他物质。
现有的气溶胶灭火剂主要有 S型和 K型灭火剂， 通过综合分析其性能 特点， 其不足之处主要有： 现有气溶胶灭火剂均是利用灭火剂发生氧化还原 反应释放出大量气体、 活性粒子， 通过活性粒子的断链反应， 大量气体的覆 盖窒息， 实现化学与物理相结合的灭火目的。 气溶胶灭火剂在发生燃烧反应 释放出气溶胶的同时， 释放出大量的热， 为有效降低装置和气溶胶的温度， 避免发生二次火灾， 需增加冷却系统， 导致装置结构复杂笨重， 工艺流程复 杂， 成本高， 由于冷却系统的存在， 使大量活性粒子失去活性， 导致灭火性 能大大降低。
(三）发明内容
针对现有灭火装置的现状， 特别是气溶胶灭火系统中的固有缺陷， 本 发明的目的在于， 提供一种不需要压力^存， 更安全， 对环境友好， 具有高 效灭火效能的灭火组合物。
本发明的灭火组合物包括在高温下可升华产生灭火物质的灭火材料， 其含量为 80质量％以上。
本发明灭火组合物除了作为主灭火材料的通过高温升华可产生灭火 物质的灭火材料， 还可适当的加入本领域常用的各种添加剂。 下效果： 一、 通过高温升华可产生灭火物质的灭火组合物在受热瞬间升华为 具有火焰抑制作用的物质， 该物质可通过物理或化学抑制作用， 或物理及化 学的协同火焰抑制作用进行灭火； 二、 通过升华产物的抑制作用， 在降低火 源复燃可能性的同时， 也进一步提升了灭火剂的灭火效能； 三、 灭火组合物 在高温受热情况下， 即可迅速发生吸热升华， 有效快速的降低了烟火药剂燃 烧释放的热量， 大大降低了灭火装置喷口及喷放物质的温度， 免去了灭火装 置复杂的冷却系统， 也消除了出现二次火灾的危险性； 四、 灭火组合物易于 加工成型， 且可单独使用或者与物理冷却剂配套使用； 五、 性能稳定、 易于 长期贮存； 六、 低毒性或无毒性， 对环境友好性能优良。
下面， 更详细的描述本发明的通过高温升华产生灭火物质的灭火组合 物。
本发明的灭火组合物包括通过高温升华产生灭火物质的灭火材料其含 量为 80质量％以上。
通过高温升华产生灭火物质的灭火组合物的火焰抑制机理如下： 灭火组合物在高温下可升华为气态具有火焰抑制作用的物质，该气态灭 火物质可通过自由基与链式燃烧反应所必需的 0·、 OH.、 H.自由基中的一种 或几种进行反应， 从而切断了链式燃烧反应， 也可通过物理作用减少氧气分 压而抑制火焰， 或者同时发生物理及化学抑制作用共同实现灭火效果， 与此 同时， 与烟火药剂产生协同增效作用， 进一步提高了灭火剂的灭火效能， 大 大缩短了有效灭火时间。
为了保障灭火组合物在常温条件下性能稳定， 方便长期储存， 所述的高 温升华可产生灭火物质的灭火材料优选熔点在 100°C以上， 可以为： 2,4,6- 三溴苯基缩水甘油醚， 四溴邻苯二曱酸二曱酯， 五溴苄基溴， 2,4,6-三溴苯 基顺丁烯二酰亚胺， 五溴氯环己烷， 三 （2,3-二溴丙基） 异三聚氰酸酯， 四 氯邻苯二曱酸酐， 六氯苯， 六氯乙烷， 三聚氰胺， 三聚氰酸， 红磷， 二氧化 锡， 溴化铵， 二茂钴。
本发明的灭火组合物还可以根据需要加入各种添加剂，例如可以为硬脂 酸盐， 石墨， 水溶性高聚物复配溶液或其混合物， 含量为小于等于 20质量 %。
本发明的灭火组合物的各组分及其含量优选为： 灭火材料： 80质量％~90质量％,
添加剂： 10质量％〜20质量％。
本发明的灭火组合物可以采用制丸、 模压、 挤压等工艺成型为球状， 片 状， 条状， 块状， 蜂窝状， 并且可经过表面包覆处理。 进行表面包覆处理时 优选加入羟甲基纤维素或羟乙基纤维素作为表面包覆剂。谅表面包覆剂可以 改善组合物体系的表面光洁度， 并提高其强度、 耐磨性和抗震性， 防止运输 过程中灭火组合物发生粉化， 掉渣并溢出灭火装置现象的出现。
下面通过实施例更具体的说明本发明的灭火组合物。
(五） 具体实施方式
将下表中的灭火材料及添加剂制得的灭火组合物 30g分别加入装有 20g K型热气溶胶发生剂的灭火装置中 ,分別在 1.0m3试验箱中实施分布火灭火 试验， 每组样品各测试 3发， 记录灭火数量和残留量； 试验测试结果见表 1。
对比例为分别将只装有 20 g市售常用 S型气溶胶灭火剂或 K型气溶胶 灭火剂的灭火装置样品， 在相同的 1.0m3试验箱中实施分布火灭火试验， 每 组样品各测试 3发， 记录灭火数量和残留量， 实验测试结果见表 1。
各种组分成分比较和试验结果对比 实施例组分含量（质量百分比） 对比例 組成成分
1 2 3 4 5 6 7 1 2 市售 S型灭火剂 市售 κ型灭火剂 V 五溴苄基溴 90 18
四氯邻苯二甲酸
70
酐
灭 六氣苯 65
火
三聚氰胺 82
材
料 红磷 5 80 二氧化锡 25 72 溴化铵 25 16 95 二茂钴 15 5 硬脂酸镁 1. 5 4 添力口 硬脂酸锌
剂 石墨 3 2 2. 5 Ϊ 2 1. 5 2
羟丙曱基纤維素 硅酸钠 聚乙烯醇 表面包
羟乙基纤维素 2 1. 5 3. 5 2 2 3. 5 3
覆剂
试验结果对照
四火 四火 三火 四火 三火 四火 四火 两火 两火 灭火情况
灭 灭 灭 灭 灭 灭 灭 灭 灭 残留量％ 31. 5 34. 2 27. 8 30. 6 28, 3 21. 7 26. 9 41, 3 46. 7 上述表中的灭火情况是所进行的 3次试验中最少一次的灭火个数，残留 量为 3次实验的平均值， 通过上表试验数据可以看出， 本发明的实施例 7 的灭火组合物在 LOm3试验箱中实施分布火灭火试验时灭火性能均优于对比 例 1和 2， 在残留量上也均小于对比例 1和 2。
实验方法是按照 GA 499-2004中 7.13的浓度分布试验方法， 在 lm3的 实验箱中进行灭火试验， 试验箱中共放置 5个钢质试验罐， 四个燃料罐分放 置在实验空间的四角， 两上两下交错放置， 另外在挡板后实验空间底部再放 置一燃料罐。 燃料罐中加入正庚烷， 底部以清水做垫层。
上述具体实施例仅仅是示例性的， 在本发明的上述教导下， 本领域技术 人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形 落在本发明的保护范围内。 本领域技术人员应谅明白， 上面的具体描述只是 为了解释本发明的 的， 并非用于限制发明。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种通过高温升华产生灭火物质的灭火组合物， 其特征在于： 所述的灭 火组合物包括在受热过程中能升华释放出具有灭火性能的物质的灭火 材料， 所述的灭火材料含量为至少 80质量％; 在使用时， 以烟火类药 剂为热力源和动力源， 通过先点燃烟火类药剂， 利用烟火类药剂燃烧的 高温使灭火组合物产生出大量的灭火物质， 随烟火类药剂一起喷出而达 到灭火目的。
2、 根据权利要求 1所述的灭火组合物， 其特征在于： 所述的灭火材料是熔 点在 100 °C以上可升华产生灭火物质的化合物。
3、 根据权利要求 1所述的灭火组合物， 其特征在于： 所述的烟火类药剂为 烟火类气溶胶灭火剂。
4、 根据权利要求 1 -3所述的灭火组合物， 其特征在于： 所述的灭火材料为 溴系灭火材料、氯系灭火材料、氮系及磷 -氮系灭火材料或无机灭火材料。
5、 根据权利要求 4所述的灭火组合物， 其特征在于： 所述的溴系灭火材料 为 2，4,6-三溴苯基缩水甘油醚、 四溴邻苯二甲酸二曱酯、 五溴苄基溴、 2，4,6-三溴苯基顺丁烯二酰亚胺或三 （2,3二溴丙基） 异三聚氰酸酯。
6、 根据权利要求 4所述的灭火组合物， 其特征在于： 所述的氯系灭火材料 为四氯邻苯二甲酸酐、 六氯苯或六氯乙烷。
7、 根据权利要求 4所述的灭火组合物，其特征在于： 所述的氮系及磷 -氮系 灭火材料为三聚氰胺或三聚氰酸。
8、 根据权利要求 4所述的灭火组合物， 其特征在于： 所述的无机灭火材料 为红磷、 二氧化鴒或溴化铵。 、 根据权利要求 1 -3任一所述的灭火组合物， 其特征在于： 所述的化学物 质还可为二茂钴。 、 根据权利要求 1 -3任一所述的灭火组合物， 其特征在于： 所述的灭火 组合物还包括添加剂， 添加剂的含量为小于等于约 20质量％。 1、 根据权利要求 4所述的灭火组合物， 其特征在于： 所述的灭火组合物 还包括添加剂， 添加剂的含量为小于等于约 20质量％。 、 根据权利要求 10或 1 1所述的灭火組合物， 其特征在于： 所述的添加 剂为硬脂酸盐、 石墨、 水溶性高聚物的复配溶液或其混合物。 、 根据权利要求 1 1所述的灭火组合物， 其特征在于： 所述灭火组合物的 各组分及其含量为： 灭火材料： 80质量％〜90质量％, 添加剂： 10质量％〜20质量0 /0。 、 根据上述任一权利要求所述的灭火组合物， 其特征在于： 所述的灭火 组合物经表面包覆处理。
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