ОГНЕГАСЯЩИЙ ПОЛИМЕРНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
FIRE-EXTINGUISHING POLYMER COMPOSITE MATERIAL AND METHOD OF ITS PRODUCING

Изобретение относится к композиционным полимерным средствам пожаротушения, в частности к порошкообразным микрокапсулированным огнегасящим средствам, огнегасящим материалам и покрытиям, содержащим огнегасящий агент в форме микрокапсул.
Из уровня техники известен RU 2559480 С2, опубл. 10.08.2015, полимерный композиционный материал пожаротушения, содержащий микрокапсулированное огнегасящее средство, включающее огнегасящий агент в форме микрокапсул, предназначенный для тушения без участия человека пожаров в труднодоступных пожароопасных местах. Микрокапсулированный огнегасящий агент содержит микрокапсулу, состоящую из сферической полимерной оболочки и ядра из огнетушащей жидкости, при этом оболочка содержит дополнительный наружный слой, который обладает максимальным коэффициентом поглощения лучистой энергии для данного вида покрытия.
Известно из RU 152765 U1, опубл. 20.06.2015, автономное средство пожаротушения с термоактивирующимся микрокапсулированным огнегасящим веществом, содержащим в качестве полимерного связующего отвержденную пластифицированную дибутилфталатом поливинилацетатную смолу и смесь микрокапсул, содержащих в качестве огнегасящего вещества галогенсодержащие алифатические насыщенные углеводороды из класса хладонов (фреонов).
Недостатком вышеуказанных изобретений является высокий показатель утечки огнетушащего вещества.
Также из RU 2469761 С1, опубл. 20.12.2012, известно получение микрокапсулированного огнегасящего агента, содержащего микрокапсулы, имеющие размещенное внутри сферической полимерной оболочки, выполненной из отвержденного пространственно сшитого полимера, ядро из огнегасящей жидкости, в которых полимерная оболочка содержит наночастицы минерального наполнителя в форме пластинок, имеющих толщину 1-5 нм, и обладает способностью взрывоподобного разрушения в диапазоне температур 90-270°С.
Недостатком вышеуказанного изобретения является низкая стойкость материала к воде, маслам и растворителям.
Из RU 2014145602 А, опубл. 10.06.2016, известен огнегасящий композиционный материал, выполненный из отверждаемой при комнатной температуре композиции, включающей в качестве связующего низкомолекулярный диметилсилоксановый каучук СКТН, катализатор холодного отверждения силоксанового каучука, измельченные окислители нитрат аммония и перхлорат аммония, сухие сыпучие микрокапсулы с ядром из огнегасящего агента, заключенного в полимерную оболочку, силиконовое масло при следующем соотношении компонентов композиции, масс. %: низкомолекулярный диметилсилоксановый каучук СКТН - 20,8-29,2, перхлорат аммония - 20,8-29,2, нитрат аммония - 8,3-11,7, микрокапсулы с огнегасящим агентом - 30,0-50,0, катализатор холодного отверждения силоксанового каучука - 0,8-1,2 (сверх 100% в расчете на композицию), силиконовое масло - 1,0-2,0 (сверх 100% в расчете на композицию). Недостатком известного решения является завышенное количество компонентов, которые образуют токсичные отходы, отсутствие возможности регулировки скорости, полноты и стабильности горения, а также регулировки физико-механических свойств.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является огнегасящий композиционный материал, известный из WO 2012107825 А1, опубл. 16.08.2012, который описывает огнегасящий материал, содержащий микрокапсулы, оболочка которых выполнена из полимочевины, а ядро представляет собой галогенуглеводороды.
Недостатком можно считать недостаточную эффективность тушения и низкое количество огнетушащего вещества.
Технический результат изобретения заключается в получении огнегасящего композиционного материала, устраняющего недостатки прототипа. При этом новый заявленный материал обладает повышенной эффективностью тушения, низким показателем утечки огнетушащего вещества при 90°С, стойкостью к воде, маслам и растворителям, а также достаточным запасом огнетушащего вещества, что обеспечивает тушение пламени до 3-х и более раз эффективнее, и высокой теплопроводностью.
Технический результат обеспечивается тем, что материал содержит в качестве компонентов систему из двух отдельных составляющих - отвердителя и ускорителя холодного отверждения и адгезионную добавку - гамма-аминопропилтриэтоксисилан, а повышение теплопроводности обусловлено добавлением алюминиевой пудры марки ПАП.
Технический результат достигается тем, что получен огнегасящий композиционный материал, выполненный из отверждаемой при комнатной температуре композиции, включающей в качестве связующего низкомолекулярный диметилсилоксановый каучук СКТН, в качестве отвердителя силоксанового каучука - этилсиликат-32, катализатор холодного отверждения силоксанового каучука, в качестве окрашивающей добавки - органический пигмент, в качестве добавки, увеличивающей теплопроводность, - алюминевую пудру, сухие сыпучие микрокапсулы с ядром из огнегасящего агента, заключенного в полимерную оболочку, и адгезионную добавку - гамма-аминопропилтриэтоксисилан, при следующем соотношении компонентов композиции, мас. ч.: низкомолекулярный диметилсилоксановый каучук СКТН - 35, гамма-аминопропилтриэтоксисилан - 0,1-1, микрокапсулы с огнегасящим агентом - 60, этилсиликат-32 - 1,8, катализатор холодного отверждения силоксанового каучука - 0,1-0,3, органический пигмент - 0-1, пудра алюминевая ПАП - 4-5.
Также огнегасящий композиционный материал содержит полимерную оболочку микрокапсул с ядром из огнегасящего материала, которая выполнена из полимера полимочевины.
Также огнегасящий композиционный материал в качестве огнегасящего агента микрокапсулы содержит жидкие или газообразные галогенсодержащие углеводородные соединения.
При этом огнегасящий композиционный материал в качестве огнегасящего агента микрокапсулы в качестве жидких или газообразных галогенсодержащих углеводородных соединений содержит частично или полностью галогенированные предельные углеводороды, включая линейные, циклические и разветвленные соединения
Также огнегасящий композиционный материал в качестве огнегасящего агента микрокапсулы содержит частично или полностью фторированные предельные углеводороды линейного и/или циклического строения, включая разветвленные соединения.
В качестве огнегасящего агента микрокапсулы содержат, по меньшей мере, одно вещество, выбранное из группы, включающей 2-йодгептафторпропан, 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан, перфтор(этил-изопропилкетон), 1,2-дибромгексафторпропан, 1,4-дибромоктафторбутан, 1,1,2,3,3,3-гептафторпропан, октафторциклобутан.
Другим аспектом изобретения является способ получения композиционного материала, который включает стадии: а) получение порошка сухих сыпучих капсул с огнегасящим агентом путем высушивания их водной дисперсии, б) подготовка исходной формовочной массы путем смешения диметилсилоксанового каучука с органическим пигментом, порошком капсул и алюминиевой пудрой в двухлопастном смесителе, в) смешение исходной формовочной массы с отвердителем, адгезивом и катализатором холодного отверждения с получением отверждаемой при комнатной температуре композитной массы.
Таким образом, предложенный огнегасящий композиционный материал обладает низким показателем утечки огнетушащего вещества при 90°С, стойкостью к воде, маслам и растворителям.
Также полученный огнегасящий материал обладал повышенной теплопроводностью, за счет добавки - алюминиевой пудры марки ПАП
Кроме того, предложенный огнегасящий композиционный материал имеет запас огнетушащего вещества и тушит пламя до 3-х и более раз эффективнее известных огнетушащих составов.
Примеры.
Пример 1.
Получают порошок сухих сыпучих капсул с огнегасящим агентом путем высушивания их водной дисперсии, готовят исходную формовочную массу путем смешения диметилсилоксанового каучука с органическим пигментом, порошком капсул и алюминиевой пудрой в двухлопастном смесителе, смешивают исходную формовочную массу с отвердителем, адгезивом и катализатором холодного отверждения с получением отверждаемой при комнатной температуре композитной массы.
Для приготовления огнегасящего композиционного материала используют (в мас. ч.) низкомолекулярный диметилсилоксановый каучук СКТН - 35, гамма-аминопропилтриэтоксисилан - 0,1, микрокапсулы с огнегасящим агентом - 60 (в других примерах, добавляли 10, 15, 45), этилсиликат-32 - 1,8, катализатор холодного отверждения силоксанового каучука - 0,1, пудру алюминевую ПАП - 4. В качестве микрокалсул с огнегасящим агентом были применены микрокапсулы на основе полиуретановой оболочки с огнегасящим агентом - 2-йодгептафторпропан. Во всех случаях использования исходных газов фреонов процесс проводили под давлением для сжижения исходного газообразного фреона.
Пример 2.
Согласно методике по Примеру 1 используют вышеописанные компоненты в указанном количестве, при этом добавляют гамма-аминопропилтриэтоксисилан - 0,5, (мас. ч.), катализатор холодного отверждения силоксанового каучука - 0,15, органический пигмент - 0,2, пудру алюминевую ПАП - 4,2. В качестве микрокапсул с огнегасящим агентом были применены микрокапсулы на основе полиуретановой оболочки с огнегасящим агентом - 1,1,2,2 - тетрафтордибромэтан.
Пример 3.
Согласно методике по Примеру 1 используют вышеописанные компоненты в указанном количестве, при этом добавляют гамма-аминопропилтриэтоксисилан - 0,7, (мас. ч.), катализатор холодного отверждения силоксанового каучука - 0, 3, органический пигмент - 0,7, пудру алюминиевую ПАП - 4,7. В качестве микрокалсул с огнегасящим агентом были применены микрокапсулы на основе полиуретановой оболочки с огнегасящим агентом - перфтор(этил-изопропилкетон).
Пример 4.
Согласно методике по Примеру 1 используют вышеописанные компоненты в указанном количестве, при этом добавляют гамма-аминопропилтриэтоксисилан - 0,7, (мас. ч.), катализатор холодного отверждения силоксанового каучука - 0,4, органический пигмент - 0,8, пудру алюминиевую ПАП - 4,7. В качестве микрокапсул с огнегасящим агентом были применены микрокапсулы на основе полиуретановой оболочки с огнегасящим агентом - 1,2-дибромгексафторпропан.
Пример 5.
Согласно методике по Примеру 1 используют вышеописанные компоненты в указанном количестве, при этом добавляют гамма-аминопропилтриэтоксисилан - 0,7, (мас. ч.), катализатор холодного отверждения силоксанового каучука - 0, 5, органический пигмент - 0,8, пудру алюминиевую ПАП - 4,7. В качестве микрокапсул с огнегасящим агентом были применены микрокапсулы на основе полиуретановой оболочки с огнегасящим агентом - 1,4-дибромоктафторбутан.
Пример 6.
Согласно методике по Примеру 1 используют вышеописанные компоненты в указанном количестве, при этом добавляют гамма-аминопропилтриэтоксисилан - 0,5, (мас. ч.), катализатор холодного отверждения силоксанового каучука - 0,2, органический пигмент - 0,7, пудру алюминиевую ПАП - 4,4. В качестве микрокапсул с огнегасящим агентом были применены микрокапсулы на основе полиуретановой оболочки с огнегасящим агентом - 1,1,1,2,3,3,3 - гептафторпропан.
Пример 7.
Согласно методике по Примеру 1 используют вышеописанные компоненты в указанном количестве, при этом добавляют гамма-аминопропилтриэтоксисилан - 0,5, (мас. ч.), катализатор холодного отверждения силоксанового каучука - 0,2, органический пигмент - 0,7, пудру алюминиевую ПАП - 4,4. В качестве микрокапсул с огнегасящим агентом были применены микрокапсулы на основе полиуретановой оболочки с огнегасящим агентом - октафторциклобутан.
Пример 8.
Согласно методике по Примеру 1 используют вышеописанные компоненты в указанном количестве, при этом добавляют гамма-аминопропилтриэтоксисилан - 0,5, (мас. ч.), катализатор холодного отверждения силоксанового каучука - 0,2, органический пигмент - 0,7, пудру алюминиевую ПАП - 4,4. В качестве микрокапсул с огнегасящим агентом были применены микрокапсулы на основе полиуретановой оболочки с огнегасящим агентом – трифторйодметан. Процесс проводят под давлением для сжижения исходного газообразного фреона.
Пример 9.
Согласно методике по Примеру 1 используют вышеописанные компоненты в указанном количестве, при этом добавляют гамма-аминопропилтриэтоксисилан - 0,5, (мас. ч.), катализатор холодного отверждения силоксанового каучука - 0,2, органический пигмент - 0,7, пудру алюминиевую ПАП - 4,4. В качестве микрокапсул с огнегасящим агентом были применены микрокапсулы на основе полиуретановой оболочки с огнегасящим агентом - 1,2-трифтортрихлорэтан. Процесс проводят под давлением для сжижения исходного газообразного фреона.