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 известно RU 2559480 С2, опубл. 10.08.2015, композиционное средство пожаротушения, микрокапсулированное огнегасящее средство, содержащее огнегасящий агент в форме микрокапсул, предназначенных 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 использование компонентов, образующих токсичные отходы.
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 недостаточно быстрое сгорание вспомогательных веществ для высвобождения собственно огнетушащего агента.
Из RU 2014145602 А, опубл. 10.06.2016. В данном документе описан 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, мас. %: 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 количество компонентов, образующих токсичные отходы.
Технический результат изобретения заключается в получении огнегасящего композиционного материала, устраняющего недостатки прототипа. При этом новый заявленный материал обладает повышенной эффективностью тушения, которая заключается в том, что используют пониженное (по сравнению с известными аналогами) количество перхлората аммония, которое, в свою очередь, обеспечивает пониженное количество токсичного хлористого водорода в продуктах сгорания композита. Для скорости, стабильности горения и полноты сгорания в композиции введено оригинальное вещество ферроцен, обеспечивающее неожиданный технический результат, а для регулировки физико-механических свойств, времени отверждения в широких пределах применяют систему из двух отдельных составляющих - отвердителя и ускорителя холодного отверждения.
Технический результат обеспечивается тем, что применение пониженного содержания компонентов, а также использования в совокупности компонентов - перхлората аммония, ферроцена и этилсиликата - 32 наряду с дибутилоловадилауринатом, обеспечивает заданные физико-механические свойства.
Технический результат достигается тем, что заявленный огнегасящий композиционный материал выполнен из отверждаемой при комнатной температуре композиции, включающей в качестве связующего низкомолекулярный диметилсилоксановый каучук СКТН, катализатор холодного отверждения силоксанового каучука, окислитель перхлорат аммония, сухие сыпучие микрокапсулы с ядром из огнегасящего агента, заключенного в полимерную оболочку, и катализатор горения ферроцен при следующем соотношении компонентов композиции, мас. ч.:
низкомолекулярный диметилсилоксановый каучук СКТН 17
перхлорат аммония 18
микрокапсулы с огнегасящим агентом 65
отвердитель этилсиликат-32
0,1-1
катализатор холодного отверждения силоксанового каучука
- дибутилоловадилауринат
0,05-0,5
катализатор горения ферроцен 0,05-2
В другом аспекте изобретения, предложен огнегасящий композиционный материал, в котором полимерная оболочка микрокапсул с ядром из огнегасящего агента выполнена из полимера полимочевины.
Также предложен композиционный материал, в котором в качестве огнегасящего агента микрокапсулы содержат жидкие или газообразные галогенсодержащие углеводородные соединения.
В другом аспекте изобретения предложен огнегасящий композиционный материал, в котором огнегасящий агент микрокапсулы в качестве жидких или газообразных галогенсодержащих углеводородных соединений содержит частично или полностью галогенированные предельные углеводороды, включая линейные, циклические и разветвленные соединения.
В другом аспекте изобретения предложен огнегасящий композиционный материал, в котором микрокапсулы в качестве огнегасящего агента микрокапсулы содержат частично или полностью фторированные предельные углеводороды, включая линейные, циклические и полимерные соединения. Также предложен огнегасящий композиционный материал, в котором микрокапсулы 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, 1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропан.
В другом аспекте изобретения описан способ получения огнегасящего композиционного материала по п. 1, включающий следующие стадии: а) получение порошка сухих сыпучих капсул с огнегасящим агентом путем высушивания их водной дисперсии; б) подготовку окислителя перхлората аммония путем сушки и измельчения его в дезинтеграторе (можно добавить любую антислеживающую добавку); в) подготовку связующего путем смешения диметилсилоксанового каучука с катализатором холодного отверждения, измельченным катализатором горения и отвердителем; г) смешения связующего со стадии в) с окислителем со стадии б), порошком микрокапсулированного огнегасящего агента со стадии а) с получением отверждаемой при комнатной температуре композитной массы огнегасящего полимерного композиционного материала.
Таким образом, предложенная композиция содержит пониженное количество перхлората аммония, которое обеспечивает пониженное количество токсичного хлористого водорода в продуктах сгорания композита.
Для регулировки скорости, полноты и стабильности горения в композиции применен ферроцен.
Для получения нужных физико-механических свойств и времени отверждения в широких пределах вместо готового катализатора холодного отверждения была применена система из двух отдельных составляющих - отвердителя (этилсиликат-32), ускорителя холодного отверждения (дибутилоловадилауринат).
С целью повышения эффективности тушения и создания условий для беспламенной работы использовали огнегасящий агент в количестве 65 мас. ч.
Примеры
Пример 1
Получают порошки капсул с огнегасящим агентом путем высушивания их водной дисперсии и готовят перхлорат аммония путем сушки и измельчения его в дезинтеграторе в присутствии антислеживающей добавки - фосфат кальция; готовят связующее путем смешения диметилсилоксанового каучука с катализатором холодного отверждения, измельченным катализатором горения и отвердителем, затем смешивают связующее с окислителем и порошком микрокапсулированного огнегасящего агента с получением отверждаемой при комнатной температуре композитной массы.
Для приготовления огнегасящей композиции используют (в мас. ч.) низкомолекулярный диметилсилоксановый каучук СКТН - 17, этилсиликат-32 - 0,1, дибутилоловадилауринат - 0,05, перхлорат аммония - 18, сухие сыпучие микрокапсулы с ядром из огнегасящего агента, заключенного в полимерную оболочку - 65, ферроцен - 0,05. В качестве микрокапсул 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 в присутствии антислеживающей добавки - нитрат аммония с мочевиной, при этом добавляют этилсиликат-32 - 0,5 (мас. ч.), а дибутилоловадилауринат - 0,2 (мас. ч.), ферроцен - 0,1. 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 этилсиликат-32 - 0,6 (мас. ч.), а дибутилоловадилауринат - 0,3 (мас. ч.), ферроцен - 0,05. В качестве микрокапсул 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 этилсиликат-32 - 0,6 (мас. ч.), а дибутилоловадилауринат - 0,3 (мас. ч.), ферроцен - 0,05. 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 этилсиликат-32 - 0,6 (мас. ч.), а дибутилоловадилауринат - 0,3 (мас. ч.), ферроцен - 0,05. 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 этилсиликат-32 - 0,6 (мас. ч.), а дибутилоловадилауринат - 0,3 (мас. ч.), ферроцен - 0,05. 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
Изготавливают шнур для пожаротушения согласно методике по Примеру 1, используют вышеописанные компоненты в указанном количестве, при этом добавляют этилсиликат-32 - 0,6 (мас. ч.), а дибутилоловадилауринат - 0,3 (мас. ч.), ферроцен - 0,05. В качестве микрокапсул с огнегасящим агентом были применены микрокапсулы, на основе полиуретановой оболочки с огнегасящим агентом - октафторциклобутан.
Пример 8
Изготавливают шнур для пожаротушения согласно методике по Примеру 1, используют вышеописанные компоненты в указанном количестве, при этом добавляют этилсиликат-32 - 0,6 (мас. ч.), а дибутилоловадилауринат - 0,3 (мас. ч.), ферроцен - 0,1. 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
Изготавливают шнур для пожаротушения согласно методике по Примеру 1, используют вышеописанные компоненты в указанном количестве, при этом добавляют этилсиликат-32 - 0,6 (мас. ч.), а дибутилоловадилауринат - 0,3 (мас. ч.), ферроцен - 0,1. В качестве микрокапсул с огнегасящим агентом были применены микрокапсулы, на основе полиуретановой оболочки с огнегасящим агентом - 1,2 трифтортрихлорэтан.