ОГНЕТУШАЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ПОЖАРОТУШЕНИЯ
FIRE-EXTINGUISHING COMPOSITION FOR FIRE EXTINGUISHING

Изобретение относится к средствам для пожаротушения на основе поверхностно-активных веществ (ПАВ), предназначенных для тушения пожаров классов A и B, а именно к твердым пенообразующим составам, предназначенным для пожаротушения.
В настоящее время известны различные виды огнетушащих составов для пенного пожаротушения.
Так, из патента РФ №2158155 (МПК 7: A62D 1/00, опубликован 27.10.2000) известен пенообразующий состав для тушения пожаров, включающий поверхностно-активное вещество (ПАВ), стабилизатор пены, бутанол, бутиловый эфир уксусной кислоты, мочевину, ингибитор коррозии и воду, при этом он дополнительно содержит простые водорастворимые эфиры целлюлозы, в качестве ПАВ - алкилсульфонаты, в качестве ингибитора - полифосфат, в качестве стабилизатора пены - высшие жирные спирты и/или производные аминов при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ПАВ 11-13
Стабилизатор пены 2,95-3,05
Простые водорастворимые эфиры целлюлозы 0,45-0,55
Мочевина 6,5-8,5
Бутанол 2,75-3,75
Ингибитор 4,25-4,75
Бутиловый эфир уксусной кислоты 2,75-3,75
Вода остальное
8
14
12
16
Из патента РФ №2345809 (МПК A62D 1/02 (2006.01), опубликован 10.02.2009) известен огнетушащий пенообразующий состав для тушения пожаров, содержащий триэтаноламиновые соли алкилсульфатов первичных высших жирных спиртов фракции C-C, сульфоэтоксилаты натрия и воду, при этом он дополнительно содержит алкансульфонаты натрия фракции C-C, полиэтиленгликоль и карбитол при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Триэтаноламиновые соли алкилсульфатов
8
14
первичных высших жирных спиртов фракции C-C 20,0-40,0
Сульфоэтоксилаты натрия 10,0-22,0
12
16
Алкансульфонаты натрия фракции C-C 10,0-15,0
Полиэтиленгликоль 2,0-20,0
Карбитол 2,0-6,0
Вода до 100
8
10
12
14
12
14
12
14
Кроме этого, из описания к патенту РФ №2270712 (МПК: A62D 1/02 (2006.01), опубликован 27.02.2006) известен огнетушащий пенообразующий состав для тушения пожаров, включающий алкилсульфаты натрия первичных высших жирных спиртов, сульфоэтоксилаты натрия, первичные высшие жирные спирты, карбамид, н-бутиловый спирт и воду, при этом в качестве алкилсульфатов натрия первичных высших жирных спиртов он содержит алкилсульфаты натрия первичных высших жирных спиртов фракции C-C и алкилсульфаты натрия первичных высших жирных спиртов фракции C-C, в качестве сульфоэтоксилатов натрия - сульфоэтоксилаты натрия первичных высших жирных спиртов фракции C-C, в качестве первичных высших жирных спиртов - первичные высшие жирные спирты фракции C-C и дополнительно бутилцеллозольв, неонол и оксанол при следующем содержании компонентов, мас.%:
8
10
Алкилсульфаты натрия первичных высших жирных спиртов фракции C-C 9,0-20,0
12
14
Алкилсульфаты натрия первичных высших жирных спиртов фракции C-C 3,0-8,0
12
14
Сульфоэтоксилаты натрия первичных высших жирных спиртов фракции C-C 4,0-9,0
Первичные высшие жирные
12
14
спирты фракции C-C 1,0-3,0
Карбамид 5,0-15,0
н-Бутиловый спирт 2,0-7,0
Бугилцеллозольв 2,0-5,0
Неонол 1,0-3,0
Оксанол 1,0-3,0
Вода остальное
Все приведенные выше пенообразователи выпускаются и хранятся в виде жидкостей. Это ограничивает нижнюю температурную границу их хранения величиной минус 40°C. Для достижения этой температуры приходится использовать дорогостоящие гликоли, которые, как известно, снижают огнетушащие свойства пенообразователей и увеличивают экологическую нагрузку на окружающую среду, а также увеличивают стоимость пенообразователей.
Предлагаемый огнетушащий состав выпускается в твердом виде. В воде состав в течение нескольких минут растворяется с образованием рабочего раствора, используемого для пенного пожаротушения с применением штатных пеногенераторов.
Аналоги предлагаемого средства для пожаротушения отсутствуют.
Технический результат, достигаемый при использовании патентуемого изобретения, заключается в расширении температурного интервала хранения огнетушащего состава от минус 60°C до плюс 60°C, снижении затрат на транспортировку и хранение, уменьшении отрицательного воздействия на окружающую среду, а также снижении рабочей концентрации огнетушащего раствора.
8
10
12
14
14
16
Данный технический результат достигается за счет использования огнетушащего состава, содержащего смесь, состоящую из 40-70% состава, ускоряющего растворение огнетушащего состава в воде (в дальнейшем - активатора растворения), содержащего сульфаминовую кислоту и бикарбонат натрия, и 60-30% пенообразующей смеси, содержащей натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции C-C или их смеси с натриевыми солями алкилсульфатов жирных спиртов фракции C-C или натриевыми солями альфа-олефин-сульфонатов фракции С-С при следующем содержании компонентов, мас.%:
8
14
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции C-C 25,5-60,0
12
14
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции C-C
14
16
или натриевые соли альфа-олефинсульфонатов фракции C-C 0,01-9,0
сульфаминовая кислота 16,0-31,5
бикарбонат натрия (пищевая сода) 22,0-42,0
8
10
12
14
+
Предлагаемый огнетушащий состав выпускается в виде порошка, образующего рабочие растворы при его смешении с водой, в частности, в соотношении 11 кг огнетушащего состава на 989 л воды. Снижение концентрации рабочего раствора предлагаемого состава достигается выбором в качестве основного ПАВ натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов фракции C-C, имеющих максимальную массовую долю гидрофобной части в составе молекулы ПАВ, по отношению к доле противоиона (ион Na). Добавление натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов фракции C-C или натриевых солей альфа-олефинсульфонатов фракции в предлагаемом соотношении повышает устойчивость получаемой пены. За счет снижения рабочей концентрации предлагаемого огнетушащего состава до 1% по сравнению с концентрацией рабочих растворов, обычно используемых для жидких пенообразователей 3% или 6%, достигается снижение затрат на транспортировку и хранение. Исключение из состава органических растворителей и этиленгликоля обеспечивает уменьшение отрицательного воздействия на окружающую среду. Отсутствие воды в предлагаемом составе и выпуск его в твердой или порошкообразной форме позволяет расширить температурный интервал хранения от минус 60 до плюс 60°C без потери эксплуатационных свойств.
8
10
10
12
14
16
8
10
12
14
14
16
8
10
12
14
14
16
В качестве пенообразующей смеси, генерирующей пену при пропускании рабочего раствора через пеногенератор, используют анионактивные ПАВ - натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции C-C или их смесь с натриевыми солями алкилсульфатов жирных спиртов фракции C-C или натриевыми солями альфа-олефинсульфонатов фракции C-C, при этом соотношение между натриевыми солями алкилсульфатов жирных спиртов фракции C-C и натриевыми солями алкилсульфатов жирных спиртов фракции C-C или натриевыми солями альфа-олефинсульфонатов фракции C-C выдерживается в интервале 85-90% на 15-10% (или 9,0:(1,0÷1,6)). При этом алкилсульфаты натрия высших жирных спиртов фракции C-C определяют высокую кратность пены рабочего раствора, а добавки натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов фракции C-C или натриевых солей альфа-олефинсульфонатов фракции C-C в предлагаемом соотношении обеспечивают высокую устойчивость пены.
В качестве активатора растворения в заявляемом составе используют смесь кристаллической сульфаминовой кислоты и бикарбоната натрия (пищевой соды). Соотношение сульфаминовой кислоты и бикарбоната натрия в активаторе растворения выбирается в интервале от 40:60 до 45:55. При данном соотношении происходит быстрая нейтрализация бикарбоната натрия с выделением углекислого газа, механическое разрушение частиц пенообразующего состава выделяющимся углекислым газом и быстрое (в течение нескольких минут) растворение его в воде с образованием рабочего раствора. Значение pH водного раствора после нейтрализации бикарбоната натрия составляет 6,2-7,2 единиц. В этом интервале значений рН рабочий раствор сохраняется в рабочем состоянии не менее 24 часов.
Для регулирования скорости растворения огнетушащего состава меняют соотношение между активатором растворения и пенообразующей смесью в интервале от 40:60 до 70:30 соответственно. Скорость растворения огнетушащего состава при увеличении содержания активатора растворения от 40% до 70% возрастает в 2-3 раза. При полном отсутствии активатора растворения в предлагаемом огнетушащем составе скорость его растворения снижается на порядок.
8
10
8
10
10
12
14
16
Способ получения заявленного огнетушащего состава включает последовательное введение в смеситель для сыпучих материалов периодического действия следующих компонентов состава: натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов фракции C-C в виде порошка или натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов фракции C-C в виде порошка и натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов фракции C-C или натриевых солей альфа-олефинсульфонатов фракции C-C в виде порошка, бикарбоната натрия (пищевой соды) и кристаллической сульфаминовой кислоты. Все сыпучие материалы перемешиваются до однородности. Полученная смесь предварительно формуется или упаковывается в тару без формования.
Огнетушащий состав применяется для приготовления рабочего раствора с концентрацией ~1% (мас.) путем растворения его в воде непосредственно в автоцистерне или иной емкости. Полученный рабочий раствор служит для получения пены с использованием штатной системы пеногенераторов.
В соответствии с изобретением были приготовлены огнетушащие составы и их рабочие растворы испытаны в пенном тушении в качестве пенообразователя общего назначения по ГОСТ 50588-93.
Пример 1
Готовили состав следующего состава, мас.%:
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции C8-С10
50,0
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции C12-С14 или натриевые соли альфа-олефинсульфонатов фракции C14-С16
-
сульфаминовая кислота
20,0
бикарбонат натрия (пищевая сода)
30,0
Примечание: Соотношение пенообразующей смеси и активатора растворения 50:50.
Соотношение сульфаминовой кислоты и бикарбоната натрия в активаторе растворения 40:60.
Пример 2.
Готовили состав следующего состава, мас.%:
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С8-С10
30,0
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С12-С14 или натриевые соли альфа-олефинсульфонатов фракции С14-С16
-
сульфаминовая кислота
27,8
бикарбонат натрия (пищевая сода)
42,2
Примечание: Соотношение пеноообразующей смеси и активатора растворения 30:70.
Соотношение сульфаминовой кислоты и бикарбоната натрия в активаторе растворения 40:60.
Пример 3.
Готовили состав следующего состава, мас.%:
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С8-С10
45,0
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С12-С14 или натриевые соли альфа-олефинсульфонатов фракции С14-С16
5,0
сульфаминовая кислота
20,0
бикарбонат натрия (пищевая сода)
30,0
Примечание: Соотношение пенообразующей смеси и активатора растворения 50:50.
Соотношение сульфаминовой кислоты и бикарбоната натрия в активаторе растворения 40:60.
Пример 4.
Готовили состав следующего состава, мас.%:
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С8-С10
45,0
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С12-С14 или натриевые соли альфа-олефинсульфонатов фракции С14-С16
5,0
сульфаминовая кислота
19,5
бикарбонат натрия (пищевая сода)
30,5
Примечание: Соотношение пенообразующей смеси и активатора растворения 50:50.
Соотношение сульфаминовой кислоты и бикарбоната натрия в активаторе растворения 39,0:61,0.
Пример 5.
Готовили состав следующего состава, мас.%:
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С8-С10
45,0
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С12-С14 или натриевые соли альфа-олефинсульфонатов фракции С14-С16
5,0
сульфаминовая кислота
22,5
бикарбонат натрия (пищевая сода)
27,5
Примечание: Соотношение пенообразующей смеси и активатора растворения 50:50.
Соотношение сульфаминовой кислоты и бикарбоната натрия в активаторе растворения 45,0:55,0.
Пример 6.
Готовили состав следующего состава, мас.%:
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С8-С10
45,0
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С12-С14 или натриевые соли альфа-олефинсульфонатов фракции С14-С16
5,0
сульфаминовая кислота
23,0
бикарбонат натрия (пищевая сода)
27,0
Примечание: Соотношение пенообразующей смеси и активатора растворения 50:50.
Соотношение сульфаминовой кислоты и бикарбоната натрия в активаторе растворения 46,0:54,0.
Пример 7.
Готовили состав следующего состава, мас.%:
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С8-С10
42,0
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С12-С14 или натриевые соли альфа-олефинсульфонатов фракции С14-С16
8,0
сульфаминовая кислота
20,0
бикарбонат натрия (пищевая сода)
30,0
Примечание: Соотношение пенообразующей смеси и генератора растворения 50:50.
Соотношение сульфаминовой кислоты и бикарбоната натрия в активаторе растворения 40,0:60,0.
Далее составы испытывали в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50588-93 «Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний». Рабочие растворы огнетушащих составов готовили таким образом, чтобы количество пенообразующей смеси (суммы ПАВ) при растворении составляло 11,0 г на 2000 мл рабочего раствора. Таким образом создавались одинаковые условия для сравнения огнетушащих составов разного наполнения. Определены пожаротехнические характеристики рабочих растворов, полученные из приготовленных огнетушащих составов. Результаты испытаний представлены в таблице.
Таблица
Наименование показателей
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Пример 5
Пример 6
Пример 7
Внешний вид
Порошок белого или кремового цвета
Время растворения состава, содержащего 11,0 г ПАВ, в 2000 мл воды, с
60
46
64
98
55
68
72
рН рабочего раствора
6,4
6,3
6,8
7,5
6,2
5,5
6,4
Кратность пены рабочего раствора
88
88
77
79
75
70
59
Устойчивость пены (время выделения половины жидкости из пены), с
210
196
292
286
252
226
304
Время жизни рабочего раствора, ч
>24
>24
>24
>24
>24
5
>24
Время тушения н-гептана рабочим раствором огнетушащего состава пеной средней кратности при интенсивности 0,042±0,002 дм<sup>3</sup>/м<sup>2</sup>·с, с
101
96
59
48
55
88
64
12
14
14
16
12
14
14
16
Из данных таблицы следует, что предложенное оптимальное соотношение между активатором растворения (смесью сульфаминовой кислоты и бикарбоната натрия) и пенообразующей смесью (смесью алкилсульфатов и олефинсульфонатов) и компонентами, входящими в состав активатора растворения и пенообразующей смеси, согласно изобретению обеспечивает приемлемую скорость растворения огнетушащего состава, высокие кратность и устойчивость пены, полученной из рабочего раствора, а также высокие показатели огнетушащей способности (примеры 1, 2, 3). Нарушение оптимального соотношения компонентов активатора растворения (пример 4) ведет к увеличению времени растворения огнетушащего состава или к снижению величины рН и времени жизни рабочего раствора (пример 6). Добавление в состав пенообразующей смеси алкилсульфатов жирных спиртов фракции C-C или натриевых солей альфа-олефинсульфонатов фракции C-C обеспечивает увеличение стойкости пены и повышение огнетушащей эффективности (примеры 3, 5). Превышение количества алкилсульфатов жирных спиртов фракции C-C или натриевых солей альфа-олефинсульфонатов фракции C-C в пенообразующей смеси сверх оптимального приводит к снижению кратности рабочего раствора (пример 7).