WO2023244137A1 - Microcapsular fire-extinguishing agent - Google Patents

Microcapsular fire-extinguishing agent Download PDF

Info

Publication number
WO2023244137A1
WO2023244137A1 PCT/RU2023/000072 RU2023000072W WO2023244137A1 WO 2023244137 A1 WO2023244137 A1 WO 2023244137A1 RU 2023000072 W RU2023000072 W RU 2023000072W WO 2023244137 A1 WO2023244137 A1 WO 2023244137A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fire
fire extinguishing
alum
microcapsules
shell
Prior art date
Application number
PCT/RU2023/000072
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Александр Дмитриевич ВИЛЕСОВ
Александр Гастонович КЛИМОВ
Original Assignee
Александр Дмитриевич ВИЛЕСОВ
ВИЛЕСОВ, Сергей Дмитриевич
Александр Гастонович КЛИМОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2022116095A external-priority patent/RU2791540C1/en
Application filed by Александр Дмитриевич ВИЛЕСОВ, ВИЛЕСОВ, Сергей Дмитриевич, Александр Гастонович КЛИМОВ filed Critical Александр Дмитриевич ВИЛЕСОВ
Publication of WO2023244137A1 publication Critical patent/WO2023244137A1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62DCHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D1/00Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires

Definitions

  • the group of inventions relates to fire extinguishing means that operate automatically when exposed to direct fire and can be used as an integral part of fire extinguishing composite materials in the form of various fire extinguishing products (plates, cords, paints, capes) used to extinguish various fires and protection of objects such as electrical sockets, cables, transformer cabinets, lithium-ion batteries.
  • the effect of extinguishing a fire is achieved as a result of the explosive opening of microcapsules and the release of a fire extinguishing agent into the combustion zone in a fairly narrow time interval, suppressing the chain combustion process.
  • Their powder form allows them to be used as an active filler in various structural materials, films, coatings and other products that provide fire-extinguishing protection for various objects at risk of fire.
  • microencapsulation methods Today, one of the main problems in the development of microencapsulation methods remains to ensure the stability of microcapsules containing low-boiling, water-immiscible liquids and the volatile substances they contain, under conditions of their storage and use in various materials, including operating conditions at variable temperatures.
  • a microencapsulated fire extinguishing agent is known (RU 2161520, A62D 1/00, publ. 01/10/2001), in which the microcapsule is a microsphere with a diameter of 100-400 microns, having a spherical shell of hardened gelatin and a liquid fire extinguishing agent enclosed inside the shell, which is used as substances of the class of halogenated hydrocarbons and some amines.
  • Microcapsules are opened in the temperature ranges of 130-149°C and 166-190°C.
  • microcapsules containing, for example, dibromoethane a method of microencapsulation in a double shell - “polysiloxane and gelatin” (RU 2389525, A62D 1/100, publ. 05/20/2010) was proposed. Despite the obtained certain effect on stabilizing microcapsules, it was later shown that it does not allow obtaining stable microcapsules with a number of other highly volatile fire extinguishing liquids.
  • liquid fire extinguishing agent perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone (trademark Novec 1230) is recognized and widely used in the world, which is highly environmentally friendly and not prohibited for use by the Montreal Protocol for the Protection of the Ozone Layer and the Kyoto Agreement on the Greenhouse Effect.
  • microencapsulated powder form makes it possible to create composite active fire extinguishing structural materials to prevent and suppress fires of various objects.
  • microencapsulated fire extinguishing agent containing a polymer shell and a core of fire extinguishing liquid, for example, such as perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone, and spatially cross-linked gelatin (MIC PFK) as the shell material.
  • MIC PFK spatially cross-linked gelatin
  • Microencapsulated fire extinguishing agents - dibromomethane and perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone, and methods for their preparation are known from patents RU 2389525, RU 2469761.
  • the method includes the stages of emulsifying the fire extinguishing agent - perfluorine (ethyl isopropyl ketone) in a solution of polyvinyl alcohol and adding a reactive melamine-formaldehyde resin to the polymer solution, followed by the addition of acid with vigorous stirring to separate the coacervate phase with the formation of a polymer liquid-viscous wall on the surface of the capsules, followed by post-condensation with stirring, with further heating leading to the formation of a solid capsule wall with a fire extinguishing agent , characterized by the ability of explosive opening in the temperature range 90°C-110°C, after which the capsules are washed with distilled water and dried, and the capsule wall can be multi-layered.
  • the closest analogue is a microencapsulated fire extinguishing agent (RU 2469761, A62D 1/00, published 12/20/2012), which contains a polymer shell and a core of fire extinguishing liquid, such as perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone or dibromomethane, or mixtures with other bromofluorinated liquids .
  • the invention discloses a method for producing a microencapsulated fire-extinguishing agent, fire-extinguishing composite materials, for example, made in the form of pastes, plates, films, products, solid foams, fabrics, and a fire-extinguishing coating containing the specified microencapsulated fire-extinguishing agent.
  • Patent RU 2702566 proposed a way to solve this problem by introducing plasticizers into the shell, however, the use of formaldehyde in the technological process implies the presence of toxic formaldehyde in the air of the working area and in wastewater, which makes this process not sufficiently environmentally friendly.
  • the technical effect achieved by the invention is to obtain microcapsules that are highly stable under storage and use conditions, including at variable temperatures from -40°C to +40°C, as well as preserving the environment by reducing and even eliminating in the air of the working area and in wastewater there is a toxic substance - formaldehyde.
  • chromium-potassium alum or chromium-ammonium alum or aluminum-ammonium alum or aluminum-potassium alum or ferric-ammonium alum are used as alum.
  • Novec 1230 1,1,2,2-tetrafluorodibromoethane, is used as a fire extinguishing liquid.
  • the core contains a fire-extinguishing liquid in an amount of 90-98% by weight of the microcapsule.
  • the microcapsule has an outer diameter in the range of 100-500 microns and is characterized by the ability to be stored and operated in the temperature range from -40°C to +40°C.
  • the problem was solved by creating a method for producing a microencapsulated fire extinguishing agent containing the mentioned microcapsules, in which the following steps are carried out: a) preparation of a gelatin solution, b) dispersing the fire extinguishing liquid perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone, to be placed in the core of the microcapsule, in the gelatin solution obtained at stage a), c) forming on drops of the emulsion obtained at stage b) liquid shell by adding a solution of sodium hexametaphosphate or a solution of sodium sulfate; d) gelling of the liquid shell obtained at stage c) by cooling the suspension to 10°C, e) preliminary hardening of the gelled shell obtained at stage d) with glutaraldehyde, f) additional curing of the shell obtained at stage e) with a mixture of alum and resorcinol-urea -formaldehyde resin,
  • the proposed microencapsulation method has no restrictions on any type of hydrophobic core and is suitable for encapsulation of other fire extinguishing liquids from the Novec and Freon line.
  • Novec 1230 perfluorine (ethyl isopropyl ketone), (wikipedia.org), Freon 114B2 (1,1,2,2-tetrafluorodibromoethane), GOST 15899-93. (dic.academic.ru).
  • a fire extinguishing product made in the form of a structural product, for example, in the form of plates, cords, rigid foams, fire blankets, etc., containing, according to the invention, a microencapsulated fire extinguishing agent.
  • the capsules are additionally treated with resorcinol-formaldehyde resin.
  • the curing process occurs due to the interaction of the active groups of gelatin molecules and trivalent metals of alum, which does not lead to the formation of an additional polymer layer on the surface of the microcapsule and allows maintaining the elasticity of the shell.
  • microcapsules were obtained in which alum or a mixture of alum and vegetable tanning extracts were used as the hardening agents of the gelatin shell.
  • Application of such substances for increasing the stability of other types of shells are known from the scientific and technical literature (SU 1220561, 03/23/1986; RU 2417466, 04/27/2011; US 20220152439, 05/19/2022).
  • microcapsules are characterized by stability when stored at variable temperatures.
  • the fire extinguishing liquid is emulsified in a solution of a film-forming polymer - gelatin, followed by phase separation with the formation of coacervates that are sorbed on the surface of the PFC emulsion droplets and form a continuous liquid shell during coalescence.
  • Phase separation is caused by adding a solution of Na hexametaphosphate to form a polyelectrolyte complex, or Na sulfate, in which coacervates are formed due to partial dehydration of gelatin.
  • microcapsule shell 8 g of ammonium alum is introduced into the reaction mixture.
  • the resulting microcapsules have a size of 100-500 microns, the PPA content was 95.5% by weight, the loss during open storage at room temperature was 0.15% by weight for 130 days, with cyclic temperature control for 20 days - 0.05 wt. %.
  • the difference from example 2 is that at the stage of additional curing, 8 g of ferric ammonium alum is introduced into the reaction mixture.
  • the resulting microcapsules had a size of 100-500 microns, the PPA content in them was 93.8 wt. %.
  • example 1 The difference from example 1 is that at the stage of additional hardening of the microcapsule shells, a freshly prepared solution containing 2.5 g of resorcinol, 2.5 g of urea, 11.5 ml of formaldehyde in 30 ml of water is introduced into the reaction mixture. The mixture was stirred for 15 minutes, then 5 g of chromium potassium alum was added, stirred for another 15 minutes, after which The pH was lowered to 1.5 and the mixture was kept under these conditions for 1.5 hours.
  • the resulting microcapsules have a size of 100-500 microns, the PPA content in them was 93.1% by weight, the loss during storage in open form at room temperature was 0.27% by weight for 80 days, with cyclic thermostatting for 6 cycles for 20 days - 1.6 wt. %.
  • the difference from example 6 is that at the stage of additional hardening of the microcapsule shells, a freshly prepared solution containing 1.5 g of resorcinol, 1.5 g of urea, 6.9 ml of formalin in 30 ml of water and 7 g of potassium chromium alum is introduced into the reaction mixture.
  • the resulting microcapsules have a size of 100-500 microns, the PPA content in them was 93% by weight. Losses of PPA when stored open at room temperature amounted to 0.28% for 155 days, with cyclic thermostating for 6 cycles for 20 days - 0.25 wt.%.
  • the difference from example 3 is that instead of a 20% Na sulfate solution, 24 ml of 5% Na hexametaphosphate was added to the reaction mixture.
  • the resulting microcapsules have a size of 100-500 microns, the content of the main substance in them was 90%, the weight loss during cyclic thermostatting for 20 days was 1.6% by weight. %.
  • MIC PFC is used in the form of fire extinguishing products made from composite materials, which are a mixture of MIC PFC with a curable polymer matrix of silicone 750A and pentaphthalic paints. Products can be made in the form of plates, cords, fire blankets, etc.
  • MIC PFC is mixed with two-component silicone 750A in a weight ratio of 1: 1 and, within the curing time of the silicone, a shaped product is cast in the form of a plate with a thickness of 0.5 to 10 mm and an area of 1 to 10,000 cm 2 .
  • MIC PFC is mixed with two-component silicone 750A in a weight ratio of 1: 1 and within the curing time of the silicone, a shaped product is cast in the form of an active fire blanket (RF Patent No. 145455).
  • MIC PFK is mixed with pentaphthalic paint PF 115 in a ratio of 1:1 on a dry basis and within the curing time a shaped product is cast in the form of a plate with a thickness of 0.5 to 10 mm and an area of 1 to 10,000 cm 2 .
  • MIC PFK is mixed with pentaphthalic paint PF 115 in a ratio of 1:1 on a dry basis and, within the curing time, a shaped product is cast in the form of an active fire blanket.
  • pentaphthalic paint PF 115 in a ratio of 1:1 on a dry basis and, within the curing time, a shaped product is cast in the form of an active fire blanket.
  • Extinguishing burning Mg metal shavings is carried out using an active fire blanket (Examples 10 and 12).
  • Mg shavings with a volume of 2.7 liters were placed in a steel tray with a diameter of 30 cm and a height of 4 cm.
  • the shavings were ignited using a gas burner. Ignition temperature 600 °C. After achieving uniform combustion, an active fire blanket was thrown over the fireplace. As a result, the fire was extinguished after 60 seconds.
  • Lithium-ion battery fires were extinguished using an active fire blanket (Examples 10 and 12). Tests were carried out on lithium-ion batteries (capacity 2-ZAh). The battery fire was initiated by a puncture of the housing with a sharpened metal rod. After the battery began to actively burn, a fire-fighting agent was used in the form of a blanket with an extinguishing agent applied by throwing it over the burning battery. As a result of the test, it was found that such a blanket was effective in fire extinguishing action and stopped the combustion of the battery significantly earlier than the complete burnout of the battery materials as a result of an exothermic combustion reaction.
  • Fire protection of lithium-ion and lithium-polymer batteries using mastic and plates (from Examples 9 and 11). Tests were carried out on lithium-ion and lithium-polymer batteries of cylindrical and flat shape by creating a fire-extinguishing layer on the surface of the battery case in the form of mastic with MIC OTV or a pre-formed sheet of fire-extinguishing material attached to the surface of the battery case. The battery fire was initiated by a puncture of the housing with a sharpened metal rod. The use of a fire extinguishing agent in these forms had a significant fire-extinguishing effect and suppressed the development of battery combustion compared to the combustion process of a battery without this type of protection.
  • the microencapsulated fire extinguishing agent can be used in various industries and in various fire extinguishing systems for effective automatic fire prevention.
  • the method for producing microcapsules does not require the manufacture of special equipment.
  • the resulting agent is easily mixed with resins, liquid curable rubbers and other matrices. It can be used as a filler in fire extinguishing composite materials in the form of pastes, plates, coatings, films, technical fabrics and other products.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
  • Fire-Extinguishing Compositions (AREA)

Abstract

The group of inventions relates to fire-extinguishing means which are automatically activated upon direct exposure to fire, and more particularly relates to a microcapsular fire-extinguishing agent, a method for producing same, and a fire-extinguishing article. A microcapsular fire-extinguishing agent contains microcapsules having a core of the fire-extinguishing liquid perfluoroethyl perfluoroisopropyl ketone situated inside a spherical polymer shell of cross-linked gelatin. The polymer shell contains a hardening complex consisting of a mixture of alums and resorcinol-urea-formaldehyde resin. This provides for the production of microcapsules which exhibit high stability during storage and use, inter alia under temperatures between -40°С and +40°С, and also provides for environmental safety by reducing or even eliminating the presence of the toxic substance formaldehyde in the air within the working zone and in run-off water.

Description

МИКРОКАПСУЛИРОВАННЫЙ ОГНЕГАСЯЩИЙ АГЕНТ MICROCAPSULATED FIRE-FIGHTING AGENT
Область техники Technical field
Группа изобретений относится к средствам тушения огня, срабатывающих в автоматическом режиме, при непосредственном огневом воздействии на них и могут быть использованы как составная часть огнегасящих композиционных материалов в виде различных пожаротушащих изделий (пластины, шнуры, краски, накидки), применяемых для тушения различных возгораний и защиты объектов, представляющих собой электрические розетки, кабели, трансформаторные шкафы, литий-ионные аккумуляторные батареи. The group of inventions relates to fire extinguishing means that operate automatically when exposed to direct fire and can be used as an integral part of fire extinguishing composite materials in the form of various fire extinguishing products (plates, cords, paints, capes) used to extinguish various fires and protection of objects such as electrical sockets, cables, transformer cabinets, lithium-ion batteries.
Предшествующий уровень техники Prior Art
Эффект тушения огня достигается в результате взрывного вскрытия микрокапсул и выбросу в зону горения в достаточно узком временном интервале огнегасящего агента, подавляющего цепной процесс горения. Порошкообразная форма позволяет использовать их в качестве активного наполнителя в различных конструкционных материалах, пленках, покрытиях и других изделиях, обеспечивающих огнегасящую защиту различных объектов, подверженных риску возгорания. The effect of extinguishing a fire is achieved as a result of the explosive opening of microcapsules and the release of a fire extinguishing agent into the combustion zone in a fairly narrow time interval, suppressing the chain combustion process. Their powder form allows them to be used as an active filler in various structural materials, films, coatings and other products that provide fire-extinguishing protection for various objects at risk of fire.
На сегодняшний день одной из основных проблем при разработке способов микрокапсулирования остается обеспечение стабильности микрокапсул, содержащих легкокипящие, не смешивающиеся с водой жидкости и содержащиеся в них летучие вещества, в условиях их хранения и применения в различных материалах, включая условия эксплуатации при переменных температурах. Today, one of the main problems in the development of microencapsulation methods remains to ensure the stability of microcapsules containing low-boiling, water-immiscible liquids and the volatile substances they contain, under conditions of their storage and use in various materials, including operating conditions at variable temperatures.
Известен микрокапсулированный пожаротушащий агент (RU 2161520, A62D 1/00, опубл. 10.01.2001), в котором микрокапсула представляет собой микросферу диаметром 100-400 мкм, имеющую сферическую оболочку из отвержденного желатина и заключенное внутри оболочки жидкое пожаротушащее вещество, в качестве которого использованы вещества класса галогензамещенных углеводородов и некоторых аминов. Микрокапсулы вскрываются в интервалах температур 130-149°С и 166-190°С. A microencapsulated fire extinguishing agent is known (RU 2161520, A62D 1/00, publ. 01/10/2001), in which the microcapsule is a microsphere with a diameter of 100-400 microns, having a spherical shell of hardened gelatin and a liquid fire extinguishing agent enclosed inside the shell, which is used as substances of the class of halogenated hydrocarbons and some amines. Microcapsules are opened in the temperature ranges of 130-149°C and 166-190°C.
Однако достигнутая стабильность материала, необходимая для его практического применения, оказалась недостаточной. Кроме того, указанные фторидзамещенные углеводороды и фторированные амины были запрещены для использования Киотским соглашением в 1997 году по причине того, что они вызывают «парниковый эффект». However, the achieved stability of the material required for its practical application turned out to be insufficient. In addition, these fluorinated hydrocarbons and fluorinated amines were banned for use by the Kyoto Agreement in 1997 due to the fact that they cause the greenhouse effect.
Известно использование микрокапсулированных 1, 1,2,2- тетрафтордибромэтана, 1,2-дибромтетрафторэтана в композиции для огнегасящего покрытия (RU 1696446, C09D 163/00, опубл. 07.12.1991). It is known to use microencapsulated 1, 1,2,2-tetrafluorodibromoethane, 1,2-dibromotetrafluoroethane in a composition for a fire extinguishing coating (RU 1696446, C09D 163/00, publ. 07.12.1991).
Для повышения стабильности микрокапсул, содержащих, например, дибромэтан, был предложен способ микрокапсулирования в двойную оболочку - «полисилоксан и желатин» (RU 2389525, A62D 1/100, опубл. 20.05.2010). Несмотря на полученный определенный эффект по стабилизации микрокапсул, позже было показано, что он не позволяет получать стабильные микрокапсулы с рядом других легколетучих огнегасящих жидкостей. To increase the stability of microcapsules containing, for example, dibromoethane, a method of microencapsulation in a double shell - “polysiloxane and gelatin” (RU 2389525, A62D 1/100, publ. 05/20/2010) was proposed. Despite the obtained certain effect on stabilizing microcapsules, it was later shown that it does not allow obtaining stable microcapsules with a number of other highly volatile fire extinguishing liquids.
В настоящее время в мире признан и широко используется жидкий огнегасящий агент перфторэтил-перфторизопропил кетон (торговая марка Novec 1230), обладающий высокой экологичностью и незапрещенный к применению Монреальским протоколом по защите озонового слоя и Киотским соглашением по парниковому эффекту. Currently, the liquid fire extinguishing agent perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone (trademark Novec 1230) is recognized and widely used in the world, which is highly environmentally friendly and not prohibited for use by the Montreal Protocol for the Protection of the Ozone Layer and the Kyoto Agreement on the Greenhouse Effect.
Его микрокапсулированная порошкообразная форма позволяет создавать композиционные активные огнетушащие конструкционные материалы для предотвращения и подавления возгораний различных объектов. Its microencapsulated powder form makes it possible to create composite active fire extinguishing structural materials to prevent and suppress fires of various objects.
Из информационных источников известны способы получения микрокапсулированного огнегасящего агента (микрокапсул), содержащего полимерную оболочку и ядро из огнегасящей жидкости, например, такой как перфторэтил-перфторизопропил-кетон, и в качестве материала оболочки пространственно сшитый желатин (МИК ПФК). From information sources, methods are known for producing microencapsulated fire extinguishing agent (microcapsules) containing a polymer shell and a core of fire extinguishing liquid, for example, such as perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone, and spatially cross-linked gelatin (MIC PFK) as the shell material.
Из патентов RU 2389525, RU 2469761 известны микрокапсулированные огнегасящие агенты - дибромметан и перфторэтил-перфторизопропил кетон, и способы их получения. Microencapsulated fire extinguishing agents - dibromomethane and perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone, and methods for their preparation are known from patents RU 2389525, RU 2469761.
Известен патент RU 2631866, C08J 9/34, опубл. 27.09.2017 под названием «Способ получения огнегасящих микрокапсул (варианты) и огнегасящая микрокапсула». Способ включает стадии эмульгирования огнегасящего агента -перфтор (этил-изопропилкетона) в растворе поливинилового спирта и добавления в раствор полимера - реактивной меламино-формальдегидной смолы с последующим добавлением кислоты при интенсивном перемешивании для выделения коацерватной фазы с образованием полимерной жидко-вязкой стенки на поверхности капсул с последующей постконденсацией при перемешивании, с дальнейшим нагреванием, приводящим к формированию твердой стенки капсулы с огнегасящим агентом, характеризующейся способностью взрывоподобного вскрытия в интервале температур 90°С-110°С, после чего капсулы промывают дистиллированной водой и сушат, а стенка капсулы может быть многослойной. Также описана микрокапсула и другие способы получения огнегасящих микрокапсул. Known patent RU 2631866, C08J 9/34, publ. 09.27.2017 entitled “Method of obtaining fire-extinguishing microcapsules (options) and fire-extinguishing microcapsule.” The method includes the stages of emulsifying the fire extinguishing agent - perfluorine (ethyl isopropyl ketone) in a solution of polyvinyl alcohol and adding a reactive melamine-formaldehyde resin to the polymer solution, followed by the addition of acid with vigorous stirring to separate the coacervate phase with the formation of a polymer liquid-viscous wall on the surface of the capsules, followed by post-condensation with stirring, with further heating leading to the formation of a solid capsule wall with a fire extinguishing agent , characterized by the ability of explosive opening in the temperature range 90°C-110°C, after which the capsules are washed with distilled water and dried, and the capsule wall can be multi-layered. The microcapsule and other methods for producing fire extinguishing microcapsules are also described.
В качестве ближайшего аналога принят микрокапсулированный огнегасящий агент (RU 2469761, A62D 1/00, опубл. 20.12.2012), который содержит полимерную оболочку и ядро из огнегасящей жидкости, такой как перфторэтил-перфторизопропил-кетон или дибромметан, или смеси с другими бромфторсодержащими жидкостями. В изобретении раскрыт способ получения микрокапсулированного огнегасящего агента, огнегасящие композиционные материалы, например, выполненные в форме паст, пластин, пленок, изделий, твердых пен, тканей, и огнегасящее покрытие, содержащие в своем составе указанный микрокапсулированный огнегасящий агент. Для обеспечения стабильности микрокапсул, содержащих в качестве ядра перфторэтил-перфторизопропил кетон, размещенного в оболочке из пространственно сшитого желатина, было предложено введение в состав оболочек микрокапсул наноразмерных пластинок монтмориллонита. The closest analogue is a microencapsulated fire extinguishing agent (RU 2469761, A62D 1/00, published 12/20/2012), which contains a polymer shell and a core of fire extinguishing liquid, such as perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone or dibromomethane, or mixtures with other bromofluorinated liquids . The invention discloses a method for producing a microencapsulated fire-extinguishing agent, fire-extinguishing composite materials, for example, made in the form of pastes, plates, films, products, solid foams, fabrics, and a fire-extinguishing coating containing the specified microencapsulated fire-extinguishing agent. To ensure the stability of microcapsules containing perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone as a core, placed in a shell of spatially cross-linked gelatin, it was proposed to introduce nano-sized montmorillonite plates into the composition of the microcapsule shells.
Одним из основных недостатков известного технического решения является недостаточная стабильность микрокапсул при хранении в условиях переменных температур в диапазоне от -40°С до +40°С. В патенте RU 2702566 был предложен способ решения этой проблемы путем введения в оболочку пластификаторов, однако использование в технологическом процессе формалина предполагает наличие токсичного формальдегида в воздухе рабочей зоны и в сточных водах, что делает этот процесс не достаточно экологичным. One of the main disadvantages of the known technical solution is the insufficient stability of microcapsules when stored under variable temperatures in the range from -40°C to +40°C. Patent RU 2702566 proposed a way to solve this problem by introducing plasticizers into the shell, however, the use of formaldehyde in the technological process implies the presence of toxic formaldehyde in the air of the working area and in wastewater, which makes this process not sufficiently environmentally friendly.
Раскрытие изобретения Задачами изобретения являются: создание нового микрокапсулированного огнегасящего агента, содержащего микрокапсулы с ядром из огнегасящей жидкости перфторэтил- перфторизопропил кетона, размещенным внутри сферической полимерной оболочки из пространственно сшитого желатина, Disclosure of the Invention The objectives of the invention are: to create a new microencapsulated fire extinguishing agent containing microcapsules with a core of fire extinguishing liquid perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone placed inside a spherical polymer shell made of spatially cross-linked gelatin,
- нового способа получения микрокапсул, свободного от недостатков прототипа, - a new method for producing microcapsules, free from the disadvantages of the prototype,
- и огнегасящих изделий, содержащих такой агент. - and fire extinguishing products containing such an agent.
Технический эффект, достигаемый изобретением, заключается в получении микрокапсул, обладающих высокой стабильностью в условиях хранения и применения, в том числе в условиях переменных температур от - 40°С до +40°С, а также сохранении экологии окружающей среды за счет уменьшения и даже отсутствия в воздухе рабочей зоны и в сточных водах токсичного вещества - формальдегида. The technical effect achieved by the invention is to obtain microcapsules that are highly stable under storage and use conditions, including at variable temperatures from -40°C to +40°C, as well as preserving the environment by reducing and even eliminating in the air of the working area and in wastewater there is a toxic substance - formaldehyde.
Поставленная задача решена микрокапсулированным огнегасящим агентом, содержащим микрокапсулы с ядром из огнегасящей жидкости перфторэтил-перфторизопропил кетон, размещенным внутри сферической полимерной оболочки из поперечно сшитого желатина, содержащей отверждающий комплекс из смеси квасцов и резорцино-мочевино- формальдегидной смолы. (Резорцино-мочевино-формальдегидная смола, Энциклопедия полимеров, Москва, 1974). The problem was solved by a microencapsulated fire extinguishing agent containing microcapsules with a core of fire extinguishing liquid perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone, placed inside a spherical polymer shell of cross-linked gelatin containing a curing complex of a mixture of alum and resorcinol-urea-formaldehyde resin. (Resorcinol-urea-formaldehyde resin, Encyclopedia of Polymers, Moscow, 1974).
При этом согласно изобретению, в качестве квасцов используют хромкалиевые квасцы или хромаммониевые квасцы или алюмоаммониевые квасцы или алюмокалиевые квасцы или железоаммонийные квасцы. Moreover, according to the invention, chromium-potassium alum or chromium-ammonium alum or aluminum-ammonium alum or aluminum-potassium alum or ferric-ammonium alum are used as alum.
При этом согласно изобретению, в качестве огнегасящей жидкости используют Novec 1230, 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан. In this case, according to the invention, Novec 1230, 1,1,2,2-tetrafluorodibromoethane, is used as a fire extinguishing liquid.
При этом согласно изобретению, возможно, что ядро содержит огнегасящую жидкость в количестве 90-98% от массы микрокапсулы. Moreover, according to the invention, it is possible that the core contains a fire-extinguishing liquid in an amount of 90-98% by weight of the microcapsule.
При этом согласно изобретению, микрокапсула имеет внешний диаметр в диапазоне 100-500 мкм и характеризуются способностью хранения и эксплуатации в диапазоне температур от -40°С до +40°С. Moreover, according to the invention, the microcapsule has an outer diameter in the range of 100-500 microns and is characterized by the ability to be stored and operated in the temperature range from -40°C to +40°C.
Поставленная задача решена созданием способа получения микрокапсулированного огнегасящего агента, содержащего упомянутые микрокапсулы, в котором осуществляют следующие этапы: а) приготовление раствора желатина, б) диспергирование огнегасящей жидкости перфторэтил-перфторизопропил кетона, подлежащей размещению в ядре микрокапсулы, в растворе желатина, полученного на стадии а), в) формирование на каплях эмульсии, полученной на стадии б) жидкой оболочки путем добавления раствора гексаметафосфата натрия либо раствора сульфата натрия; г) гелирование жидкой оболочки, полученной на стадии в) охлаждением суспензии до 10°С, д) предварительное отверждение гелированной оболочки, полученной на стадии г) глутаровым альдегидом, е) дополнительное отверждение оболочки, полученной на стадии д) смесью квасцов и резорцино-мочевино-формальдегидной смолы, ж) промывка полученных микрокапсул водой и сушка. The problem was solved by creating a method for producing a microencapsulated fire extinguishing agent containing the mentioned microcapsules, in which the following steps are carried out: a) preparation of a gelatin solution, b) dispersing the fire extinguishing liquid perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone, to be placed in the core of the microcapsule, in the gelatin solution obtained at stage a), c) forming on drops of the emulsion obtained at stage b) liquid shell by adding a solution of sodium hexametaphosphate or a solution of sodium sulfate; d) gelling of the liquid shell obtained at stage c) by cooling the suspension to 10°C, e) preliminary hardening of the gelled shell obtained at stage d) with glutaraldehyde, f) additional curing of the shell obtained at stage e) with a mixture of alum and resorcinol-urea -formaldehyde resin, g) washing the resulting microcapsules with water and drying.
Потеря массы полученных микрокапсул с огнегасящей жидкостью при циклическом термостатировании от -40°С до +40°С составляет не более 2 масс.%. The weight loss of the resulting microcapsules with fire-extinguishing liquid during cyclic temperature control from -40°C to +40°C is no more than 2 wt.%.
Следует отметить, что предлагаемый способ микрокапсулирования не имеет ограничений по любому типу гидрофобного ядра и пригоден для капсулирования других огнегасящих жидкостей линейки Novec и Хладон. (Novec 1230 (перфтор (этил-изопропилкетон), (wikipedia.org), Хладон 114В2 (1,1,2,2-тетрафтордибромэтан), ГОСТ 15899-93. (dic.academic.ru). It should be noted that the proposed microencapsulation method has no restrictions on any type of hydrophobic core and is suitable for encapsulation of other fire extinguishing liquids from the Novec and Freon line. (Novec 1230 (perfluorine (ethyl isopropyl ketone), (wikipedia.org), Freon 114B2 (1,1,2,2-tetrafluorodibromoethane), GOST 15899-93. (dic.academic.ru).
Кроме того, поставленная задача была также решена созданием огнегасящего изделия, выполненного в виде конструкционного изделия, например, в виде пластин, шнуров, твердых пен, противопожарных покрывал и пр., содержащего, согласно изобретению, микрокапсулированный огнегасящий агент. In addition, the problem was also solved by creating a fire extinguishing product made in the form of a structural product, for example, in the form of plates, cords, rigid foams, fire blankets, etc., containing, according to the invention, a microencapsulated fire extinguishing agent.
Осуществление изобретения Carrying out the invention
Процесс микрокапсулирования огнегасящих жидкостей в желатиновые оболочки является довольно известным процессом, описанным в разных патентах, приведенных выше, позволяющим получать микрокапсулы размером 100-500 мкм. Способ микрокапсулирования включает в себя стадии приготовления раствора дисперсионной среды, в которой осуществляют процесс микрокапсулирования, диспергирования в нем подлежащей микрокапсулированию жидкости - ядра будущей микрокапсулы и формирование полимерной оболочки на поверхности капель эмульсии . The process of microencapsulation of fire extinguishing liquids into gelatin shells is a fairly well-known process, described in various patents cited above, allowing the production of microcapsules with a size of 100-500 microns. The microencapsulation method includes the stages of preparing a solution of a dispersion medium in which the microencapsulation process is carried out, dispersing the liquid to be microencapsulated in it - the core of the future microcapsule and forming a polymer shell on the surface of emulsion droplets.
Для улучшения физических и эксплуатационных характеристик микрокапсул, таких как уменьшение проницаемости оболочек, снижение агрегирования во время сушки и улучшение сыпучести готовых сухих микрокапсул, проводят дополнительно пластобработку капсул резорцино- формальдегидной смолой. To improve the physical and operational characteristics of microcapsules, such as reducing the permeability of shells, reducing aggregation during drying and improving the flowability of finished dry microcapsules, the capsules are additionally treated with resorcinol-formaldehyde resin.
При этом на поверхности микрокапсул образуется дополнительная полимерная оболочка, представляющая собой желатино-резорцино- формальдегидный комплекс, которая является довольно хрупкой. Полученные таким образом микрокапсулы не стабильны в условиях переменных температур, и при циклическом термостатировании в интервале от -40°С до +40°С за 5-8 циклов они теряют до 80-90% содержимого. In this case, an additional polymer shell is formed on the surface of the microcapsules, which is a gelatin-resorcinol-formaldehyde complex, which is quite fragile. The microcapsules obtained in this way are not stable under conditions of variable temperatures, and during cyclic thermostatting in the range from -40°C to +40°C in 5-8 cycles they lose up to 80-90% of the content.
По мнению авторов, это происходит из-за разрушения хрупких оболочек вследствие разности в коэффициентах температурного расширения самой оболочки и ее содержимого. According to the authors, this occurs due to the destruction of fragile shells due to the difference in the coefficients of thermal expansion of the shell itself and its contents.
Для повышения стабильности желатиновой оболочки микрокапсул вместо резорцино-формальдегидной пластобработки был предложен способ дополнительного отверждения оболочки отверждающим комплексом из смеси квасцов и резорцино-мочевино-формальдегидной смолы. Это позволило сохранить эластичность оболочки без ухудшения ее физических и эксплуатационных характеристик, а также повысить стабильность микрокапсул при хранении в условиях переменных температур. To increase the stability of the gelatin shell of microcapsules, instead of resorcinol-formaldehyde plastic processing, a method of additional hardening of the shell with a hardening complex of a mixture of alum and resorcinol-urea-formaldehyde resin was proposed. This made it possible to maintain the elasticity of the shell without deteriorating its physical and operational characteristics, as well as to increase the stability of microcapsules when stored at variable temperatures.
Процесс отверждения происходит за счет взаимодействия активных групп молекул желатина и трехвалентных металлов квасцов, что не приводит к образованию дополнительного полимерного слоя на поверхности микрокапсулы и позволяет сохранить эластичность оболочки. The curing process occurs due to the interaction of the active groups of gelatin molecules and trivalent metals of alum, which does not lead to the formation of an additional polymer layer on the surface of the microcapsule and allows maintaining the elasticity of the shell.
Кроме того, были получены микрокапсулы, в которых в качестве отверждающих веществ желатиновой оболочки использованы квасцы или смесь квасцов и растительных дубильных экстрактов. Применение таких веществ для повышения стабильности другого рода оболочек известны из научно-технической литературы (SU 1220561, 23.03.1986; RU 2417466, 27.042011; US 20220152439, 19.05.2022). In addition, microcapsules were obtained in which alum or a mixture of alum and vegetable tanning extracts were used as the hardening agents of the gelatin shell. Application of such substances for increasing the stability of other types of shells are known from the scientific and technical literature (SU 1220561, 03/23/1986; RU 2417466, 04/27/2011; US 20220152439, 05/19/2022).
Полученные микрокапсулы характеризуются стабильностью при хранении в условиях переменных температур. The resulting microcapsules are characterized by stability when stored at variable temperatures.
Ниже приведены примеры способов получения микрокапсул МИК ПФК с различными вариантами отверждающих веществ. Below are examples of methods for producing MIC PFC microcapsules with various types of curing agents.
Огнегасящую жидкость эмульгируют в растворе пленкообразующего полимера- желатина с последующим разделением фаз с образованием коацерватов, сорбирующихся на поверхности капель эмульсии ПФК и образующих при коалесценции сплошную жидкую оболочку. Разделение фаз вызывают добавлением раствора гексаметафосфата Na с образованием полиэлектролитного комплекса, либо сульфата Na, при которой коацерваты образуются за счет частичной дегидратации желатина. The fire extinguishing liquid is emulsified in a solution of a film-forming polymer - gelatin, followed by phase separation with the formation of coacervates that are sorbed on the surface of the PFC emulsion droplets and form a continuous liquid shell during coalescence. Phase separation is caused by adding a solution of Na hexametaphosphate to form a polyelectrolyte complex, or Na sulfate, in which coacervates are formed due to partial dehydration of gelatin.
Пример 1 Example 1
10 г желатина заливают 190 мл дистиллированной воды и оставляют набухать 20 минут при комнатной температуре, затем доводят температуру до 50°С и растворяют желатин при перемешивании. Раствор охлаждают до 40°С и эмульгируют 80-100 мл перфтор-изопропил кетона, затем при непрерывном перемешивании добавляют 100 мл 20% раствора сульфата Na. Температуру реакционной смеси медленно понижают до 30°С в течение 1 часа, затем быстро в течение 10-15 минут понижают до 10°С и при этой температуре выдерживают еще в течение 1 часа. Для отверждения образовавшейся жидкой оболочки добавляют 10 мл 25% раствора глутарового альдегида и выдерживают смесь в течение 1 часа при температуре 10°С. Затем повышают температуру до 30°С и выдерживают при этой температуре еще 4 часа. Для дополнительного отверждения оболочек в реакционную смесь вводят 5 г резорцина и 36 мл формалина. Доводят pH смеси до 2 и перемешивают в течение 3 часов при Т = 30°С. Затем капсулы промывали, фильтровали и сушили. Полученные микрокапсулы имеют размер 100-500 мкм, потеря массы при циклическом термостатировании от -40° до +40°С составили около 40 масс.%. 10 g of gelatin is poured into 190 ml of distilled water and left to swell for 20 minutes at room temperature, then the temperature is brought to 50°C and the gelatin is dissolved with stirring. The solution is cooled to 40°C and emulsified with 80-100 ml of perfluoro-isopropyl ketone, then 100 ml of a 20% Na sulfate solution is added with continuous stirring. The temperature of the reaction mixture is slowly lowered to 30°C over 1 hour, then quickly reduced to 10°C over 10-15 minutes and maintained at this temperature for another 1 hour. To harden the resulting liquid shell, add 10 ml of a 25% glutaraldehyde solution and keep the mixture for 1 hour at a temperature of 10°C. Then raise the temperature to 30°C and maintain at this temperature for another 4 hours. To further harden the shells, 5 g of resorcinol and 36 ml of formaldehyde are added to the reaction mixture. Adjust the pH of the mixture to 2 and stir for 3 hours at T = 30°C. The capsules were then washed, filtered and dried. The resulting microcapsules have a size of 100-500 microns, the weight loss during cyclic thermostating from -40° to +40°C was about 40 wt.%.
Пример 2 Отличие от примера 1 состоит в том, что для дополнительного отверждения оболочки в смесь добавляют 10 г хромкалиевых квасцов и перемешивают еще в течение 2 часов. Затем капсулы промывают, фильтруют и сушат. Полученные микрокапсулы имеют размер 100-500 мкм, содержание перфтор-изопропилкетона составило 95,4% масс, потери ПФК при хранении в открытом виде при комнатной температуре за 187 суток составили 0,08 масс.% при циклическом термостатировании от -40 °C до +40 °C за 6 циклов в течение 20 суток - 0,04 мас.%. Example 2 The difference from example 1 is that to further harden the shell, 10 g of chromium-potassium alum is added to the mixture and stirred for another 2 hours. The capsules are then washed, filtered and dried. The resulting microcapsules have a size of 100-500 microns, the content of perfluoro-isopropyl ketone was 95.4% by weight, the loss of PPA when stored open at room temperature for 187 days was 0.08 wt.% with cyclic thermostating from -40 °C to + 40 °C for 6 cycles for 20 days - 0.04 wt.%.
Пример 3 Example 3
Отличается от примера 2 тем, что на стадии дополнительного отверждения оболочки в реакционную смесь добавляют 8 г хромкалиевых квасцов и 2 г растительного дубильного экстракта. Содержание ПФК в полученных микрокапсулах составило 95,1%. Потери при хранении в открытом виде при комнатной температуре составили 0,1% за 60 суток, а при циклическом термостатировании за 20 суток - 0,25 масс. %. It differs from example 2 in that at the stage of additional hardening of the shell, 8 g of potassium chromium alum and 2 g of vegetable tanning extract are added to the reaction mixture. The PPA content in the resulting microcapsules was 95.1%. Losses during open storage at room temperature amounted to 0.1% for 60 days, and during cyclic thermostatting for 20 days - 0.25 wt. %.
Пример 4 Example 4
Отличается от примера 2 тем, что на стадии дополнительного отверждения оболочки микрокапсул в реакционную смесь вводят 8 г алюмоаммонийных квасцов. Полученные микрокапсулы имеют размер 100-500 мкм, содержание ПФК составило 95,5% масс, потери при хранении в открытом виде при комнатной температуре - 0,15% масс за 130 суток, при циклическом термостатировании за 20 суток - 0,05 масс. %. It differs from example 2 in that at the stage of additional hardening of the microcapsule shell, 8 g of ammonium alum is introduced into the reaction mixture. The resulting microcapsules have a size of 100-500 microns, the PPA content was 95.5% by weight, the loss during open storage at room temperature was 0.15% by weight for 130 days, with cyclic temperature control for 20 days - 0.05 wt. %.
Пример 5 Example 5
Отличие от примера 2 состоит в том, что на стадии дополнительного отверждения в реакционную смесь вводят 8г железоаммонийных квасцов. Полученные микрокапсулы имели размер 100-500 мкм, содержание ПФК в них составило 93,8 масс. %. The difference from example 2 is that at the stage of additional curing, 8 g of ferric ammonium alum is introduced into the reaction mixture. The resulting microcapsules had a size of 100-500 microns, the PPA content in them was 93.8 wt. %.
Пример 6 Example 6
Отличие от примера 1 состоит в том, что на стадии дополнительного отверждения оболочек микрокапсул в реакционную смесь вводят свежеприготовленный раствор, содержащий 2,5 г резорцина, 2,5 г мочевины, 11,5 мл формалина в 30 мл воды. Смесь перемешивали 15 минут, затем вводили 5 г хромкалиевых квасцов, перемешивали еще 15 минут, после чего pH понижали до 1,5 и при этих условиях смесь выдерживали 1,5 часа. Полученные микрокапсулы имеют размер 100-500 мкм, содержание ПФК в них составило 93,1% масс, потери при хранении в открытом виде при комнатной температуре составили 0,27% масс за 80 суток, при циклическом термостатировании за 6 циклов в течение 20 суток - 1,6 масс. %. The difference from example 1 is that at the stage of additional hardening of the microcapsule shells, a freshly prepared solution containing 2.5 g of resorcinol, 2.5 g of urea, 11.5 ml of formaldehyde in 30 ml of water is introduced into the reaction mixture. The mixture was stirred for 15 minutes, then 5 g of chromium potassium alum was added, stirred for another 15 minutes, after which The pH was lowered to 1.5 and the mixture was kept under these conditions for 1.5 hours. The resulting microcapsules have a size of 100-500 microns, the PPA content in them was 93.1% by weight, the loss during storage in open form at room temperature was 0.27% by weight for 80 days, with cyclic thermostatting for 6 cycles for 20 days - 1.6 wt. %.
Пример 7 Example 7
Отличие от примера 6 состоит в том, что на стадии дополнительного отверждения оболочек микрокапсул в реакционную смесь вводят свежеприготовленный раствор, содержащий 1,5 г резорцина, 1,5 г мочевины, 6,9 мл формалина в 30 мл воды и 7г хромкалиевых квасцов. Полученные микрокапсулы имеют размер 100-500 мкм, содержание ПФК в них составило 93% масс. Потери ПФК при хранении в открытом виде при комнатной температуре составили 0,28% за 155 суток, при циклическом термостатировании за 6 циклов в течение 20 суток - 0,25 масс.%. The difference from example 6 is that at the stage of additional hardening of the microcapsule shells, a freshly prepared solution containing 1.5 g of resorcinol, 1.5 g of urea, 6.9 ml of formalin in 30 ml of water and 7 g of potassium chromium alum is introduced into the reaction mixture. The resulting microcapsules have a size of 100-500 microns, the PPA content in them was 93% by weight. Losses of PPA when stored open at room temperature amounted to 0.28% for 155 days, with cyclic thermostating for 6 cycles for 20 days - 0.25 wt.%.
Пример 8 Example 8
Отличие от примера 3 состоит в том, что вместо 20% раствора сульфатата Na в реакционную смесь добавляли 24 мл 5% гексаметафосфата Na. Полученные микрокапсулы имеют размер 100-500 мкм, содержание основного вещества в них составило 90%, потеря массы при циклическом термостатировании за 20 суток составила 1,6% масс. %. The difference from example 3 is that instead of a 20% Na sulfate solution, 24 ml of 5% Na hexametaphosphate was added to the reaction mixture. The resulting microcapsules have a size of 100-500 microns, the content of the main substance in them was 90%, the weight loss during cyclic thermostatting for 20 days was 1.6% by weight. %.
Приведенные примеры не исчерпывают всех возможных комбинаций соотношения компонентов процесса микрокапсулирования, а лишь демонстрируют пути решения проблемы повышения стабильности микрокапсул в желатиновой оболочке. The given examples do not exhaust all possible combinations of the ratio of components of the microencapsulation process, but only demonstrate ways to solve the problem of increasing the stability of microcapsules in a gelatin shell.
Использование МИК ПФК в виде порошка из капсул имеют ограниченное использование для тушения огня. Use of MIC PFCs in powder form from capsules have limited use for fire suppression.
Практически МИК ПФК находит применение в виде огнегасящих изделий из композиционных материалов, представляющих собой смесь МИК ПФК с отверждаемой полимерной матрицей из силикона 750А и пентафталевых красок. Изделия могут быть выполнены в виде пластин, шнуров, противопожарных покрывал и т.п. In practice, MIC PFC is used in the form of fire extinguishing products made from composite materials, which are a mixture of MIC PFC with a curable polymer matrix of silicone 750A and pentaphthalic paints. Products can be made in the form of plates, cords, fire blankets, etc.
В отличие от известных технических решений, использование МИК ПФК позволяет эффективно тушить горение металлов из групп щелочных и щелочноземельных, в частности - эффективность тушения загоревшихся литий-ионных аккумуляторных батарей. In contrast to known technical solutions, the use of MIC PFC makes it possible to effectively extinguish the fire of metals from the alkali and alkaline earth, in particular - the effectiveness of extinguishing fires of lithium-ion batteries.
Ниже приведены примеры огнегасящих изделий на основе МИК ПФКBelow are examples of fire extinguishing products based on MIC PFC
Пример 9 Example 9
МИК ПФК смешивают с двухкомпонентным силиконом 750А в весовом соотношении 1 : 1 и в пределах времени отверждения силикона отливают фасонное изделие в виде пластины толщиной от 0.5 до 10 мм и площадью от 1 до 10 000 см2. MIC PFC is mixed with two-component silicone 750A in a weight ratio of 1: 1 and, within the curing time of the silicone, a shaped product is cast in the form of a plate with a thickness of 0.5 to 10 mm and an area of 1 to 10,000 cm 2 .
Пример 10 Example 10
МИК ПФК смешивают с двухкомпонентным силиконом 750А в весовом соотношении 1 : 1 и в пределах времени отверждения силикона отливают фасонное изделие в виде активного противопожарного покрывала (Патент РФ № 145455) . MIC PFC is mixed with two-component silicone 750A in a weight ratio of 1: 1 and within the curing time of the silicone, a shaped product is cast in the form of an active fire blanket (RF Patent No. 145455).
Пример 11 Example 11
МИК ПФК смешивают с пентафталевой краской ПФ 115 в соотношении 1 :1 по сухому остатку и в пределах времени отверждения отливают фасонное изделие в виде пластины толщиной от 0.5 до 10 мм и площадью от 1 до 10 000 см2. MIC PFK is mixed with pentaphthalic paint PF 115 in a ratio of 1:1 on a dry basis and within the curing time a shaped product is cast in the form of a plate with a thickness of 0.5 to 10 mm and an area of 1 to 10,000 cm 2 .
Пример 12 Example 12
МИК ПФК смешивают с пентафталевой краской ПФ 115 в соотношении 1 :1 по сухому остатку и в пределах времени отверждения отливают фасонное изделие в виде активного противопожарного покрывала. Ниже приведены примеры тушения возгораний с применением огнегасящих изделий на основе МИК ПФК. MIC PFK is mixed with pentaphthalic paint PF 115 in a ratio of 1:1 on a dry basis and, within the curing time, a shaped product is cast in the form of an active fire blanket. Below are examples of extinguishing fires using fire extinguishing products based on MIC PFC.
Пример 13 Example 13
Проводят тушение горящих стружек металла Mg с помощью активного противопожарного покрывала (Примеры 10 и 12). Extinguishing burning Mg metal shavings is carried out using an active fire blanket (Examples 10 and 12).
Стружки Mg, объемом 2,7 литра помещали в стальной поддон диаметром 30 см и высотой 4 см. Поджог стружек осуществлялся с помощью газовой горелки. Температура возгорания 600 °C. После достижения равномерного горения на очаг накидывалось активное противопожарное покрывало. В результате огонь был потушен через 60 сек. Mg shavings with a volume of 2.7 liters were placed in a steel tray with a diameter of 30 cm and a height of 4 cm. The shavings were ignited using a gas burner. Ignition temperature 600 °C. After achieving uniform combustion, an active fire blanket was thrown over the fireplace. As a result, the fire was extinguished after 60 seconds.
Пример 14 - И -Example 14 - AND -
Проводили тушение возгораний литий-ионных аккумуляторов с помощью активного противопожарного покрывала (Примеры 10 и 12). Испытания проводились в отношении литий-ионных аккумуляторов (емкость 2-ЗАч). Возгорание аккумулятора инициировалось проколом корпуса металлическим заостренным стержнем. После начала активного горения аккумулятора, применялось противопожарное средство в виде покрывала с нанесенным огнегасящим агентом путем его набрасывания на горящий аккумулятор. В результате испытания было установлено, что такое покрывало эффективно по огнегасящему действию и останавливало горение аккумулятора существенно ранее полного выгорания материалов аккумулятора в результате экзотермической реакции горения. Lithium-ion battery fires were extinguished using an active fire blanket (Examples 10 and 12). Tests were carried out on lithium-ion batteries (capacity 2-ZAh). The battery fire was initiated by a puncture of the housing with a sharpened metal rod. After the battery began to actively burn, a fire-fighting agent was used in the form of a blanket with an extinguishing agent applied by throwing it over the burning battery. As a result of the test, it was found that such a blanket was effective in fire extinguishing action and stopped the combustion of the battery significantly earlier than the complete burnout of the battery materials as a result of an exothermic combustion reaction.
Пример 15 Example 15
Защита от возгораний литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторных батарей с помощью мастики и пластин (из Примера 9 и 11). Испытания проводились в отношении литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов цилиндрической и плоской формы путем создания на поверхности корпуса аккумулятора огнегасящего слоя в виде мастики с МИК ОТВ или заранее сформированного листового огнегасящего материала прикрепленного к поверхности корпуса аккумулятора. Возгорание аккумулятора инициировалось проколом корпуса металлическим заостренным стержнем. Применение огнегасящего агента в указанных формах оказывало существенное огнегасящее действие и подавляло развитие горения аккумулятора по сравнению с процессом горения аккумулятора без такого рода защиты. Fire protection of lithium-ion and lithium-polymer batteries using mastic and plates (from Examples 9 and 11). Tests were carried out on lithium-ion and lithium-polymer batteries of cylindrical and flat shape by creating a fire-extinguishing layer on the surface of the battery case in the form of mastic with MIC OTV or a pre-formed sheet of fire-extinguishing material attached to the surface of the battery case. The battery fire was initiated by a puncture of the housing with a sharpened metal rod. The use of a fire extinguishing agent in these forms had a significant fire-extinguishing effect and suppressed the development of battery combustion compared to the combustion process of a battery without this type of protection.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Микрокапсулированный огнегасящий агент может быть использован в различных областях промышленности и в различных системах пожаротушения для эффективного автоматического безинерционного предотвращения возгораний. Способ получения микрокапсул не требует изготовления специального оборудования. Полученный агент легко смешивают со смолами, жидкими отверждаемыми каучуками и другими матрицами. Он может быть применен в качестве наполнителя в огнегасящих композитных материалах в виде паст, пластин, покрытий, пленок, технических тканей и других изделий. The microencapsulated fire extinguishing agent can be used in various industries and in various fire extinguishing systems for effective automatic fire prevention. The method for producing microcapsules does not require the manufacture of special equipment. The resulting agent is easily mixed with resins, liquid curable rubbers and other matrices. It can be used as a filler in fire extinguishing composite materials in the form of pastes, plates, coatings, films, technical fabrics and other products.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Микрокапсулированный огнегасящий агент, содержащий микрокапсулы с ядром из огнегасящей жидкости перфторэтил-перфторизопропил кетон, размещенным внутри сферической полимерной оболочки из поперечно сшитого желатина, отличающийся тем, что полимерная оболочка содержит отверждающий комплекс из смеси квасцов и резорцино-мочевино- формальдегидной смолы. 1. Microencapsulated fire extinguishing agent containing microcapsules with a core of fire extinguishing liquid perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone placed inside a spherical polymer shell made of cross-linked gelatin, characterized in that the polymer shell contains a curing complex of a mixture of alum and resorcinol-urea-formaldehyde resin.
2. Агент по п. 1, отличающийся тем, что в качестве квасцов используют хромкалиевые квасцы или хромаммониевые квасцы или алюмоаммониевые квасцы или алюмокалиевые квасцы или железоаммонийные квасцы. 2. The agent according to claim 1, characterized in that chromium-potassium alum or chromammonium alum or aluminum-ammonium alum or potassium-aluminum alum or ferro-ammonium alum are used as alum.
3. Агент по п. 1, отличающийся тем, что в качестве огнегасящих жидкостей используют Novec 1230, 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан. 3. The agent according to claim 1, characterized in that Novec 1230, 1,1,2,2-tetrafluorodibromoethane is used as fire extinguishing liquids.
4. Агент по п. 1, отличающийся тем, что ядро микрокапсулы содержит огнегасящую жидкость в количестве 90-98% от массы микрокапсулы. 4. The agent according to claim 1, characterized in that the core of the microcapsule contains a fire-extinguishing liquid in an amount of 90-98% by weight of the microcapsule.
5. Агент по п. 1, отличающийся тем, что микрокапсула имеет внешний диаметр в диапазоне 100-500 мкм. 5. Agent according to claim 1, characterized in that the microcapsule has an outer diameter in the range of 100-500 microns.
6. Агент по п. 1, отличающийся тем, что микрокапсула обладает способностью хранения и эксплуатации в диапазоне температур от -40° С до +40° С. 6. Agent according to claim 1, characterized in that the microcapsule has the ability to be stored and operated in the temperature range from -40° C to +40° C.
7. Способ получения микрокапсулированного огнегасящего агента по п. 1, в котором осуществляют следующие этапы: а) приготовление раствора желатина, б) диспергирование огнегасящей жидкости перфторэтил-перфторизопропил кетона, подлежащей размещению в ядре микрокапсулы, в растворе желатина, полученного на стадии а), в) формирование на каплях эмульсии, полученной на стадии б) жидкой оболочки путем добавления раствора гексаметафосфата натрия либо раствора сульфата натрия, г) гелирование жидкой оболочки, полученной на стадии в) охлаждением суспензии до 10°С, д) предварительное отверждение гелированной оболочки, полученной на стадии г) глутаровым альдегидом, е) дополнительное отверждение оболочки, полученной на стадии д) смесью из квасцов и резорцино-мочевино-формальдегидной смолы, ж) полученные микрокапсулы промывают, сушат, при этом потеря массы микрокапсул с огнегасящей жидкостью при циклическом термостатировании в диапазоне от -40°С до +40°С менее 2 масс. %. 7. A method for producing a microencapsulated fire extinguishing agent according to claim 1, in which the following steps are carried out: a) preparing a gelatin solution, b) dispersing the fire extinguishing liquid perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone, to be placed in the microcapsule core, in the gelatin solution obtained in step a), c) formation on drops of the emulsion obtained at stage b) of a liquid shell by adding a solution of sodium hexametaphosphate or a solution of sodium sulfate, d) gelling of the liquid shell obtained at stage c) by cooling the suspension to 10°C, e) preliminary hardening of the gelled shell obtained at stage d) glutaraldehyde, f) additional hardening of the shell obtained at stage e) with a mixture from alum and resorcinol-urea-formaldehyde resin, g) the resulting microcapsules are washed and dried, and the weight loss of microcapsules with fire extinguishing liquid during cyclic thermostatting in the range from -40°C to +40°C is less than 2 wt. %.
8. Огнегасящее изделие, содержащее микрокапсулированный огнегасящий агент, выполненный по любому из п.п. 1 - 7, отличающееся тем, что оно выполнено в виде конструктивного изделия. 8. A fire extinguishing product containing a microencapsulated fire extinguishing agent made according to any one of claims. 1 - 7, characterized in that it is made in the form of a structural product.
9. Изделие по п. 8, отличающееся тем, что оно выполнено в виде пластины, шнура покрывала, мастики, покрытия, пленки, технической ткани. 9. The product according to claim 8, characterized in that it is made in the form of a plate, blanket cord, mastic, coating, film, technical fabric.
PCT/RU2023/000072 2022-06-14 2023-03-15 Microcapsular fire-extinguishing agent WO2023244137A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2022116095A RU2791540C1 (en) 2022-06-14 Microcapsulated fire extinguishing agent, method for its production and fire extinguishing product containing such agent
RU2022116095 2022-06-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023244137A1 true WO2023244137A1 (en) 2023-12-21

Family

ID=89191723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2023/000072 WO2023244137A1 (en) 2022-06-14 2023-03-15 Microcapsular fire-extinguishing agent

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023244137A1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1220561A3 (en) * 1980-07-25 1986-03-23 Ниппон Карбайд Когио Кабусики Кайся (Фирма) Method of producing edible caviar-like multilayer spherical product
SU1507510A1 (en) * 1988-01-25 1989-09-15 Харьковский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Литейного Машиностроения, Литейной Технологии И Автоматизации Литейного Производства Suspension for manufacturing shell moulds by investment patterns
RU2107542C1 (en) * 1996-10-08 1998-03-27 Ивановский государственный университет Method of preparing microcapsules
RU2147923C1 (en) * 1997-12-02 2000-04-27 Ивановский государственный университет Technology of production of microcapsules
RU2416832C2 (en) * 2009-06-19 2011-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" Method of solidifying radioactive wastes and other types of dangerous wastes
RU2417466C1 (en) * 2009-12-15 2011-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" Storage of wastes
RU2469761C1 (en) * 2011-06-23 2012-12-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Делси" Microcapsulated fire-extinguishing agent, method of its obtaining, fire-extinguishing composite material and fire-extinguishing coating
US20220152439A1 (en) * 2019-03-19 2022-05-19 Gfi Co., Ltd. Fire extinguishing micro-capsule, method for manufacturing same, and fire extinguisher including same

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1220561A3 (en) * 1980-07-25 1986-03-23 Ниппон Карбайд Когио Кабусики Кайся (Фирма) Method of producing edible caviar-like multilayer spherical product
SU1507510A1 (en) * 1988-01-25 1989-09-15 Харьковский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Литейного Машиностроения, Литейной Технологии И Автоматизации Литейного Производства Suspension for manufacturing shell moulds by investment patterns
RU2107542C1 (en) * 1996-10-08 1998-03-27 Ивановский государственный университет Method of preparing microcapsules
RU2147923C1 (en) * 1997-12-02 2000-04-27 Ивановский государственный университет Technology of production of microcapsules
RU2416832C2 (en) * 2009-06-19 2011-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" Method of solidifying radioactive wastes and other types of dangerous wastes
RU2417466C1 (en) * 2009-12-15 2011-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" Storage of wastes
RU2469761C1 (en) * 2011-06-23 2012-12-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Делси" Microcapsulated fire-extinguishing agent, method of its obtaining, fire-extinguishing composite material and fire-extinguishing coating
US20220152439A1 (en) * 2019-03-19 2022-05-19 Gfi Co., Ltd. Fire extinguishing micro-capsule, method for manufacturing same, and fire extinguisher including same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2389525C2 (en) Microcapsulated extinguishing agent and method for making thereof, extinguishing composite, extinguishing paint coating and extinguishing fabric containing said agent
RU2469761C1 (en) Microcapsulated fire-extinguishing agent, method of its obtaining, fire-extinguishing composite material and fire-extinguishing coating
JP4698641B2 (en) Microencapsulated fire extinguishing agent, method for producing the same, and fire-extinguishing composite material
JP2009160387A (en) Microencapsulated fire extinguisher and manufacturing method thereof, and fire extinguishing composite material
JP4632948B2 (en) Microencapsulated fire extinguishing agent having dibromomethane as core material and fire extinguishing material containing the extinguishing agent
KR101733423B1 (en) Halogen-based gaseous fire extinguishing agent composition and manufacturing method thereof
WO2022227151A1 (en) Lithium-ion battery microcapsule fire-extinguishing agent, and preparation method therefor and application thereof
RU2147903C1 (en) Composition for pyrotechnic aerosol-forming fire-extinguishing formulation and method for preparing aerosol-forming fire- extinguishing formulation
WO2016089240A1 (en) Microcapsules, method for producing thereof and flame retardant agents, materials, coatings and products based thereon
WO2018217133A1 (en) Method for producing fire extinguishing microcapsules (variants) and fire extinguishing microcapsule
CN114618111B (en) Perfluoro-hexanone fire-extinguishing microcapsule and preparation method thereof
US20230143503A1 (en) Preparation of eco-friendly fire extinguisher microcapsules and applications thereof
CN114307028B (en) Fire-extinguishing microcapsule core material, fire-extinguishing microcapsule and preparation method thereof
JP2022522213A (en) Microcapsules for fire extinguishing, manufacturing method of this and fire extinguishing equipment including this
CN112043994B (en) Temperature-control capsule type nano fire extinguishing tablet and temperature-control nano capsule fire extinguishing method
CN108641033A (en) A kind of fire-retardant linear thermal expansion microcapsules and preparation method thereof
EP0464023A1 (en) Realease assist microcapsules
CN114917521B (en) Temperature response type double-shell microcapsule fire extinguishing agent and preparation method thereof
KR102454339B1 (en) Foaming flame-retardant water paint composition for wood including initial fire extinguishing function
CN106543480B (en) A kind of sulfonation cross linked ciclodextrines starch capsules anti-flaming smoke-inhibiting agent and preparation method thereof
WO2009090747A1 (en) Microencapsulated fire extinguisher, process for producing the same, and fire-extinguishing composite material
WO2023244137A1 (en) Microcapsular fire-extinguishing agent
RU2791540C1 (en) Microcapsulated fire extinguishing agent, method for its production and fire extinguishing product containing such agent
RU90994U1 (en) FIRE-FIGHTING PROPERTIES
RU2628375C1 (en) Microencapsulated fire extinguishing agent and method of its obtaining

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23824314

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1