Результат интеллектуальной деятельности: ОГНЕТУШАЩИЙ СОСТАВ

Изобретение относится к водным растворам пенообразователей на основе поверхностно-активных веществ (ПАВ) и может быть использовано для тушения горючих материалов и легковоспламеняющихся жидкостей на открытом пространстве и в условиях объемных очагов возгорания в помещениях.

Известно применение в качестве огнетушащего состава эмульсий и вспененных эмульсий, создаваемых для приготовления кондитерских изделий на основе белков молока, сои, яиц и растений в сочетании с водорастворимыми полисахаридами, например сахарозой (патент на изобретение RU №2350232 С2 от 26.09.2003 и патент на изобретение GB №2179043).

Однако использование таких композиций для тушения пожаров не представляется возможным ввиду их низкой огнестойкости и нестабильности вспененной эмульсии, для поддержания которой, кроме того, используют стабилизаторы, не позволяющие также образовать теплоизолирующую водную пленку.

Известен также огнетушащий состав, в состав которого входит пенообразователь, включающий анионное поверхностно-активное вещество, воду и добавку - смесь хлорида кальция и хлорида магния, при следующем соотношении компонентов, вес. %: ПАВ - 0,75÷2,2; хлорид кальция - 0,02÷0,12; хлорид магния - 0,005÷0,04; вода - остальное (авторское свидетельств SU №865303, опубл. 23.09.1981). В результате добавления в состав смеси хлорида кальция и хлорида магния сокращается время тушения пожара, минимизируются затраты огнетушащего состава, что в целом повышает огнетушащую эффективность состава.

Известен также состав для тушения пожаров, содержащий гидратированный хлорид магния (авторское свидетельство SU №1780774, опубл. 15.12.1992). Повышение огнетушащей эффективности в известном решении достигается за счет использования водорастворимых полярных жидкостей (спирты, эфиры, гликоли, амины) для растворения бишофита (природная кристаллическая соль, содержащая 88-99% MgCl₂⋅6Н₂О).

Данный состав обладает высокой огнетушащей эффективностью, однако его нельзя использовать для тушения пожаров в условиях хранения при низких температурах. Кроме того, вследствие образования крайне неустойчивой пленки ввиду присутствия полярных жидкостей происходит поступление окислителя из окружающей среды к поверхности горения. В результате этого не исключено повторное возгорание.

Известен также огнетушащий состав, содержащий поверхностно-активное вещество - 12÷24 вес.%, высший жирный спирт (С₆-С₁₂) - 1,5÷3,0 вес. % и воду (патент на изобретение RU №2157710 C1, опубл. 20.10.2000). С целью повышения морозоустойчивости и снижения коррозионной активности в состав пенообразователя вводят уксуснокислый аммоний в количестве 10÷52 вес. %.

Следует отметить, что при повышении содержания в известном составе уксуснокислого аммония, влияющего на морозоустойчивость и коррозионную активность огнетушащего состава, происходит снижение устойчивости пены и, соответственно, снижается огнетушащая эффективность генерируемой пены.

Известен также огнетушащий состав (патент на изобретение RU №2290240 A62D 1/02. Огнетушащий состав / Душкин А.Л., Карпышев А.В., Рязанцев Н.Н. // заявл. 09.06.2005, опубл. 27.12.2006), который содержит гидрат хлорида магния в виде водного раствора и пленкообразующий пенообразователь на водной основе при следующем соотношении компонентов в объемных процентах от общего объема огнетушащего состава: водный раствор гидрата хлорида магния - 85÷88%, пленкообразующий пенообразователь на водной основе - остальное. При этом содержание хлорида магния в огнетушащем составе составляет 15÷25 вес. % от общего количества огнетушащего состава.

Однако данное изобретение имеет ряд недостатков: 1) использование малостабильной низкократной до 10 единиц пекы на основе фторорганических кислот, например, «ПО-6A3F», «Легкая вода», «Sthamex-AFFF» не обеспечивает необходимого сокращения времени тушения возгораний, 2) предлагаемый пенообразующий состав не может быть использован в условиях низких температур (ниже -35°С) Крайнего Севера при возникновении возгораний на объектах газонефтедобычи.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является огнетушащий состав (патент на изобретение RU №2310421. Комбинированный огнетушащий состав / Носов Г.И., Бяков А.В., Ландышев Н.В., Фахрисламов Р.З. // заявл. 20.04.2005, опубл. 20.11.2007), содержащий мочевину в количестве 65-70 мас. %, силикат аммония 1,2-1,5 мас. %, хлорид аммония 0,35-0,5 мас. %, сульфат аммония 0,15-0,2 мас. %, бикарбонат натрия 0,25-0,4 мас. %, сульфат натрия 0,5-0,7 мас. %, алунит 1,0-1,25 мас. %, поверхностно-активное вещество 1,5-1,8 мас. % и воду до 100 мас. %.

К недостаткам наиболее близкого аналога следует отнести сложность приготовления огнетушащего состава и его многокомпонентность. Кроме того, описанный выше состав не может быть использован в условиях низких температур из-за высокого содержания мочевины - 65-70 мас. % и ее выкристаллизации. При тушении пожаров описанным выше составом образуется значительное количество вредных веществ: соляная, серная кислоты и аммиак, что затрудняет его использование при тушении пожаров в закрытых помещениях из-за угрозы отравления пожарных.

Задачей изобретения является образование на поверхности горения стабильной устойчивой теплоизолирующей водной пленки в зоне низких температур, за счет создания высокократной воздушно-механической пены, препятствующей поступлению кислорода из атмосферы к очагу возгорания и испарению летучих веществ с горящей поверхности в окружающее пространство. При этом огнетушащий состав должен храниться и эксплуатироваться без снижения огнетушащей эффективности в широком диапазоне низких температур - до -55°С.

Поставленная задача решается тем, что огнетушащий состав включает пленкообразующий пенообразователь на водной основе и добавку, снижающую температуру замерзания раствора, при этом в качестве добавки используют гидрокарбонат натрия и сахарозу при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Кроме того, заявляется огнетушащий состав, в котором наряду с вышеописанными признаками в качестве пленкообразующего пенообразователя используют смесь анионного и неионогенного ПАВ при соотношении 1:3.

Заявляется также огнетушащий состав, в котором в качестве анионного ПАВ используют лауретсульфат натрия и неионогенного ПАВ - оксид лаурамина.

Техническим результатом является повышение эффективности тушения очагов возгорания высокократной пеной и сокращение времени тушения возгорания при хранении и использовании пенообразующего состава в условиях низких температур (до -55°С) как на горизонтальных, так и на вертикальных поверхностях за счет образования стабильной охлаждающей теплоизолирующей водяной пленки и повышения гидростатической стойкости пены.

В качестве добавки используют водный раствор гидрокарбоната натрия (NaHCO₃), водный раствор сахарозы, пленкообразующий пенообразователь, содержание которых было подобрано авторским коллективом экспериментально. За счет использования в огнетушащем составе сахарозы снижается температура замерзания раствора и появляется возможность образования теплоизолирующей водной пленки в зоне низких температур - до -55°С. Кроме того, использование в качестве пленкообразующего пенообразователя смесь анионного и неионогенного ПАВ при соотношении 1:3 повышает стабильность и устойчивость огнетушащего состава.

Заявляемый огнетушащий состав может быть приготовлен следующим образом. Последовательно растворяют в небольшом количестве воды гидрокарбонат натрия, сахарозу, пленкообразующий пенообразователь. Затем в получившийся раствор добавляют воду для соблюдения заявляемого соотношения.

В качестве пленкообразующего пенообразователя на водной основе могут использоваться пенообразователи на основе лауретсульфат натрия (анионное ПАВ) и оксид лаурамина (неионогенное ПАВ), например с содержанием лауретсульфата натрия порядка 10-15 мас. % и оксида лаурамина порядка 3-5 мас. %.

При тушении возгораний заявляемый состав из резервуара через пенообразователь подается на очаг возгорания. Образующаяся пена создает на горящей поверхности стабильный защитный слой, предотвращающий поступление кислорода к поверхности горящей жидкости. К тому же эта пленка способствует охлаждению поверхности очага возгорания, а гидрокарбонат натрия, вследствие термического разложения, выделяет углекислый газ. Процесс гашения пламени интенсифицируется и, соответственно, сокращается время тушения пожара.

За счет использования ПАВ создается высокократная воздушно-механическая пена, позволяющая эффективно подавлять очаги возгорания за счет устойчивого пленкообразования на поверхности горения и прекращения доступа кислорода. Использование водного раствора гидрокарбоната натрия приводит к его термическому разложению с выделением углекислого газа, позволяет предотвратить дальнейшее протекание окислительно-восстановительной реакции и прекращению пожара. Кроме того, использование водного раствора гидрокарбоната натрия, сахарозы и ПАВ в указанных соотношениях снижает температуру замерзания раствора, что несомненно важно при хранении состава в условиях низких температур.

В табл. 1 представлены экспериментальные данные времени замерзания водных растворов сахарозы (C₁₂H₂₂O₁₁, ГОСТ 5833-75, ГОСТ 21-94) при температурах минус -25, -35, -45, -55°С.

Увеличение содержания сахарозы в растворе приводит к возрастанию времени его замерзания. При 10 мас. % сахарозы в воде время замерзания раствора превышает 80 мин. Даже незначительное содержание сахарозы в растворе существенно сказывается на времени замерзания раствора. Так, при 1 мас. % содержании сахарозы в воде время замерзания раствора при -25°С составляет 9 мин, а при -35°С время составляет 4 мин. При значительном содержании сахарозы в воде (10 мас. % и более) время замерзания растворов существенно возрастает, что необходимо для повышения морозостойкости противоморозной добавки. Однако дальнейшее повышение содержания сахарозы в растворе (более 10 мас. %) приводит к удорожанию огнетушащего состава и выкристаллизации сахарозы из раствора при низких температурах. Оптимальным является содержание сахарозы в интервале 3-7 мас. %. Однако следует отметить, что время замерзания раствора сахарозы при ее содержании 12 мас. % и температуре минус -55°С достигает 12 мин.

Пример.

В соответствии с заявляемым изобретением были приготовлены шесть вариантов огнетушащего состава. В качестве пенообразователя использовали моющее средство под торговой маркой «Fairy» с содержанием лауретсульфата натрия 15 мас. % и оксида лаурамина 5 мас. %.

В табл. 2 представлены экспериментальные данные времени замерзания водных растворов разработанных огнетушащих составов при температурах минус -25, -35, -45, -55°С.

Анализ результатов табл. 2 показал, что увеличение содержания пенообразователя, сахарозы и NaHO₃ в растворе приводит к возрастанию времени его замерзания. Оптимальные значения по времени замерзания огнетушащего состава достигались при суммарном содержании пенообразователя, сахарозы и NaHCO₃ от 17% до 25 мас. %. Суммарное присутствие пенообразователя, сахарозы и NaHCO₃ в водном растворе ниже 17 мас. % приводит к быстрому замерзанию огнетушащего состава. При повышенном содержании пенообразователя, сахарозы и NaHCO₃ в воде (более 25 мас. %) время замерзания растворов возрастает, однако это приводит к удорожанию огнетушащего состава и выкристаллизации сахарозы и бикарбоната натрия из раствора при низких температурах.

В табл. 3 приведена сравнительная характеристика предлагаемого огнетушащего состава и наиболее близкого аналога.

Анализ результатов, представленных в табл. 3 показал, что высокократная пена на основе водного раствора гидрокарбоната натрия (NaHCO₃), водного раствора сахарозы, пленкообразующего пенообразователя (заявляемый состав) при прочих равных условиях обладает большей гидростатической стойкостью и кратностью пены по сравнению с прототипом. Из полученных экспериментальных данных также следует, что патентуемый огнетушащий состав обладает высокой эффективностью пожаротушения при длительном хранении в условиях низких температур (до -55°С) и может использоваться в средствах пожаротушения различного назначения для тушения возгораний легковоспламеняющихся жидкостей и иных горючих материалов в различных климатических условиях. Известный состав (наиболее близкий аналог) начинает выкристаллизовываться из водного раствора при низких отрицательных температурах (из-за высокого содержания мочевины - 65-70 мас. %), что не позволяет использовать его при отрицательных температурах окружающей среды. Кроме того, при тушении пожаров известным составом (наиболее близкий аналог) образуется большое количество вредных веществ: соляная, серная кислоты и аммиак. Все это затрудняет его использование при тушении пожаров в закрытых помещениях из-за угрозы отравления пожарных (спасателей) и пострадавших, в случаях непроведенной эвакуации.