Пенообразователь для тушения пожаров

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ(71) Заявитель Учреждение Научно-исследовательский институт пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь(72) Авторы Навроцкий Олег Дмитриевич Емельянов Василий Константинович Заневская Юлия Вячеславовна(73) Патентообладатель Учреждение Научно-исследовательский институт пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь(57) 1. Пенообразующая композиция для тушения пожаров, включающая нормальные алкилсульфаты натрия, аммония или триэтаноламина, мочевину, сорастворитель и воду, отличающаяся тем, что дополнительно содержит натрий фосфорнокислый двузамещенный или аммоний фосфорнокислый двузамещенный при следующем соотношении компонентов, мас.нормальные алкилсульфаты 16-21 мочевина 10-35 сорастворитель 5-15 натрий фосфорнокислый двузамещенный или аммоний фосфорнокислый двузамещенный 0,5-4,0 вода остальное. 2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве сорастворителя содержит 2-бутокси-1-этанол, 2-(2-бутоксиэтокси)этанол, этиловый спирт, бутиловый спирт или их смесь в любом соотношении. Изобретение относится к составу пенообразователей, предназначенных для использования при тушении пожаров. Пенообразователь (пенный концентрат) для тушения пожаров представляет собой концентрированный водный раствор стабилизатора пены (поверхностно-активного вещества), образующий при смешении с водой рабочий раствор пенообразователя или смачивателя. В состав пенообразователей, используемых для тушения пожаров, кроме 17079 1 2013.04.30 поверхностно-активного вещества входят вспомогательные вещества, улучшающие эксплуатационные свойства пенообразователей. Один из первых пенообразователей для тушения пожаров на основе щелочных солей высших алкилсульфатов с антикоррозионной добавкой, созданных в СССР, имеет следующий состав 1, мас.вторичные алкилсульфаты фракции 6-18 20-30 хромат циклогексиламина 0,05-0,08 вода остальное. Пенообразователь такого состава производился под торговым названием ПО-ЗАИ. Основным недостатком этого пенообразователя является сравнительно невысокая стабильность и кратность пены, получаемой из его 2-3 рабочего раствора. Известны четыре пенообразователя, содержащих алкилсульфаты и хромат циклогексиламина, как и в ПО-ЗАИ, но дополнительно содержащих в качестве стабилизаторов пены либо меламинформальдегидную смолу в количестве 10-20 мас.2, либо щелочную или аммониевую соль бис-(1,1,7-тригидрододекафторгептил)-сульфосукцината в количестве 5-20 мас.3, либо низкомолекулярный диметилсилоксановый каучук в количестве 0,75-1,5 мас.4, либо мочевину в количестве 20-35 мас.5. Общим недостатком всех четырех пенообразователей является сравнительно низкая пенообразующая способность (кратность пены) и высокая токсичность хромата циклогексиламина (кровяной яд). Близким по составу к предлагаемому пенообразователю является пенообразователь следующего состава 6, мас.нормальные вторичные или первичные алкилсульфаты натрия фракции с 6-16 атомами углерода в алкильных радикалах 16-21 мочевина 20-35 полиэтиленгликоль с молекулярной массой 400-5000 0,16-0,21 хромат мочевины 0,041-0,065 вода остальное. Достоинством этого пенообразователя является стабильность пены, обусловленная наличием мочевины. Недостаток пенообразователя - недостаточная кратность пены при получении на эжекционном пеногенераторе. Близким по составу к предлагаемому пенообразователю является пенообразователь для тушения лесных пожаров следующего состава 7, мас.одно или несколько углеводородных ПАВ 1-80 один или несколько стабилизаторов пены 0,1-6,0 один или несколько растворителей 0-30 вода 1-98,8. В качестве углеводородных ПАВ в 7 используется децилсульфоэтоксилат натрия или аммония в смеси с цетилсульфоэтоксилатом натрия или аммония. В качестве растворителя могут использоваться низкомолекулярные спирты или полигликолевые эфиры спиртов. Близким по составу к предлагаемому пенообразователю является пенообразователь для тушения пожаров 8 следующего состава, мас.нормальные первичные алкилсульфаты аммония фракции С 12-С 14 12-13 бутанол 7-8 карбамид 5-10 диэтилентриамин 0,5-1,0 вода остальное. В качестве ингибитора коррозии в пенообразователе применяется диэтилентриамин. Недостатком указанного ингибитора является его недостаточно высокая эффективность и то, что он существенно повышает водородный показатель пенообразователя и тем самым 2 17079 1 2013.04.30 увеличивает раздражающее действие пенообразователя на кожные покровы человека, а также отрицательно воздействует на конструкционные полимерные материалы емкостей для хранения пенообразователя. Близким по составу к предлагаемому пенообразователю является пенообразующий состав для тушения пожаров 9 следующего состава, мас.алкилсульфонат 11-13 высшие жирные спирты и/или производные аминов 2,95-3,05 водораствориме эфиры целлюлозы 0,4-0,55 мочевина 6,5-8,5 бутанол 2,75-3,75 полифосфат (игибитор коррозии) 4,25-4,75 бутиловый эфир уксусной кислоты 2,75-3,75 вода остальное. В качестве ингибитора коррозии в пенообразователе применяется полифосфат. Недостатком указанного ингибитора является то, что при его использовании увеличивается вязкость пенообразователя вплоть до значений, при которых использование пенообразователя с помощью стандартных эжекционных пеносмесителей невозможно. В 10 описан способ снижения коррозионной активности и повышения сохраняемости пенообразующих составов (рабочих растворов пенообразователей). Для снижения коррозионной активности рабочих растворов пенообразователей предлагается использовать добавки диаммоний фосфата или динатрий фосфата в количестве 1-2 и карбамида в количестве 0,25-0,5 . Существенным моментом использования описанных в статье добавок является то, что они применяются только в рабочем растворе пенообразователя (6 раствор концентрата пенообразователя), а не в составе концентрата пенообразователя. При введении добавок в состав концентрата пенообразователя происходит увеличение его вязкости. Также известен пенообразующий состав (рабочий раствор пенообразователя) 11 следующего состава, мас.пенообразователь -106 6,0 гидрофосфат аммония (ингибитор коррозии) 0,3-0,5 вода остальное. Недостатком предложенного в полезной модели 11 ингибитора коррозии гидрофосфата аммония является то, что он применяются в рабочем растворе пенообразователя (6 раствор концентрата пенообразователя), а не в составе концентрата пенообразователя. При его использовании в концентрате пенообразователя увеличивается вязкость пенообразователя вплоть до значений, при которых использование пенообразователя с помощью стандартных эжекционных пеносмесителей невозможно. Наиболее близким по составу к предполагаемому пенообразователю (прототипом) является пенообразующая композиция для тушения пожаров 12, мас.нормальные алкилсульфаты натрия, аммония или триэтаноламина 16-21 мочевина 10-35 изопропиловый спирт 5-15 хромат мочевины 0,041-0,065 вода остальное. Достоинством пенообразующей композиции-прототипа является высокая пенообразующая способность (кратность пены) и стабильность пены. Недостатком композиции является умеренная коррозионная активность по отношению к углеродистой стали и наличие в составе ингибитора коррозии хромата мочевины, являющегося источником ионов хрома и,как следствие, загрязняющим веществом, причиняющим вред окружающей среде. 17079 1 2013.04.30 Цели изобретения - снижение коррозионной активности концентрата пенообразователя и увеличение его сохраняемости за счет использования комплексного стабилизатора(являющегося в том числе и ингибитором коррозии) при сохранении низкой вязкости концентрата и высокой пенообразующей способности (кратности пены) рабочих растворов пенообразователя при получении пены на эжекционном генераторе. Цель достигается применением предлагаемого пенообразователя, включающего алкилсульфаты, сорастворитель (2-бутокси-1-этанол, 2-(2-бутоксиэтокси)этанол, этиловый спирт, бутиловый спирт или их смесь в любом соотношении), и комплексного стабилизатора (ингибитора коррозии), состоящего из смеси мочевины и аммония фосфорнокислого двузамещенного или натрия фосфорнокислого двузамещенного, в следующем соотношении, мас.нормальные алкилсульфаты 16-21 мочевина 10-35 сорастворитель 5-15 натрий фосфорнокислый двузамещенный или аммоний фосфорнокислый двузамещенный 0,5-4 вода остальное. В качестве комплексного стабилизатора (ингибитора коррозии) используется смесь мочевины и аммония фосфорнокислого двузамещенного или натрия фосфорнокислого двузамещенного в соотношении 51-201, при котором наблюдается синергетический эффект. Предлагаемый пенообразователь для тушения пожаров обладает пониженной коррозионной активностью по отношению к углеродистой стали, повышенной сохраняемостью,обладает низкой вязкостью и высокой пенообразующей способностью (кратностью пены). Пример 1 Для проведения сравнительных опытов по определению пенообразующей способности, коррозионной активности и сохраняемости предложенной композиции и композициипрототипа готовят образцы той и другой композиции, используя следующие исходные вещества алкилсульфат натрия нормальный производства, торговая марка 12 алкилсульфат аммония нормальный производства, торговая маркаалкилсульфат триэтаноламина нормальный производства,торговая марка 42 мочевина (карбамид) техническая, ГОСТ 2081 изопропиловый спирт технический ГОСТ 9805 2-бутокси-1-этанол производства 2-(2-бутоксиэтокси)этанол производстваэтиловый спирт, ГОСТ 18300-87 бутиловый спирт, ГОСТ 5208-81 вода водопроводная (питьевая), ГОСТ 2874 аммоний фосфорнокислый двузамещенный, ГОСТ 19651-74 натрий фосфорнокислый двузамещенный, ГОСТ 4172-76. Все перечисленные выше вещества растворяют в воде в произвольной последовательности при температуре 40-50 С. Для испытаний пенообразующей способности по 300 г каждой из приготовленных пенообразующих композиций разбавляют водой до 10 л и у полученных рабочих 3 -ных растворов определяют кратность и устойчивость пены стандартным способом по приложению Б СТБ ГОСТ Р 50588-99. При проведении испытаний по определению коррозионной активности пенообразователя используют металлические эталонные пластины толщиной (1,50,5) мм, длиной 4(751) мм и шириной (251) мм, имеющие отверстие диаметром (50,5) мм на расстоянии (121) мм от верхнего края и (12,50,5) мм от бокового края, которые изготавливаются из стали марки Ст 3 по ГОСТ 380, шлифуются и маркируются порядковым номером(шероховатость поверхности пластинысогласно ГОСТ 2789 не более 6,3 мкм). Для проведения испытаний раствора берут один сосуд стеклянный цилиндрический вместимостью (25050) мл и высотой (955) мм с герметично закрываемой крышкой и две пластины. В сосуд заливается пенообразователь, затем сосуд закрывают крышкой с подвешенными образцами и помещают в термошкаф с температурой (505) С. По истечении 30 суток определяют потерю массы каждой пластины как разницу между начальной и конечной массой. Расчет удельной скорости потери массы металлической пластины, кг/(м 2 с), производят по формуле,где- потеря массы пластины, кг- площадь поверхности пластины, контактирующей с раствором заряда, м 2- время взаимодействия пластины с раствором заряда, с. За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов испытаний шести пластин. За оптимальное содержание алкилсульфатов, мочевины и сорастворителя принимают оптимальное содержание тех же веществ в прототипе 12, т.е. 16-21, 10-35 и 5-15 мас. . соответственно. Результаты сравнительных испытаний предлагаемого пенообразователя и прототипа представлены в таблице. Удельная скоКратность Устойчивость рость потери пены при пены, с при массы металдавлении давлении лической пла 0,6 МПа 0,6 МПа стины, кг/(м 2 с) Состав пенообразующей композиции Пенообразователь - прототип Алкилсульфат натрия 16 Мочевина 10 Изопропиловыи спирт 5 Хромат мочевины 0,05 Вода - остальное Предлагаемый пенообразователь Алкилсульфат натрия 16 Мочевина 10 2-бутокси-1-этанол 3 2-(2-бутоксиэтокси)этанол 2 Аммоний фосфорнокислый двузамещенный 0,5 Вода - остальное Предлагаемый пенообразователь Алкилсульфат натрия 16 Мочевина 10 2-бутокси-1-этанол 3 2-(2-бутоксиэтокси)этанол 2 Натрий фосфорнокислый двузамещенный 1 Вода - остальное 17079 1 2013.04.30 Кратность пены при давлении 0,6 МПа Состав пенообразующей композиции Предлагаемый пенообразователь Алкилсульфат натрия 16 Мочевина 10 2-(2-бутоксиэтокси)этанол 3 Этиловый спирт 2 Натрий фосфорнокислый двузамещенный 2 Вода - остальное Предлагаемый пенообразователь Алкилсульфат натрия 21 Мочевина 35 Этиловый спирт 10 Бутиловый спирт 5 Натрий фосфорнокислый двузамещенный 4 Вода - остальное Продолжение таблицы Удельная скоУстойчивость рость потери пены, с при массы металдавлении лической пла 0,6 МПа стины, кг/(м 2 с) Из таблицы видно, что удельная скорость потери массы металлической пластины у предлагаемого пенообразователя с комплексным стабилизатором (смесь мочевины и аммония фосфорнокислого двузамещенного или натрия фосфорнокислого двузамещенного) ниже, чем у прототипа. Кратность и устойчивость пены у предлагаемого пенообразователя при давлении перед генератором пены 0,6 МПа незначительно отличается от композиции-прототипа. Исследование сохраняемости пенообразователей проводили по методике, основанной на сравнении основных показателей пенообразователей до и после выдержки их при повышенной температуре. Перед закладкой на хранение при повышенной температуре проводят испытание пенообразователя по всем требуемым показателям в соответствии с ТНПА. Затем пенообразователь в количестве, достаточном для проведения испытаний,помещают в полимерную емкость. Емкости с пенообразователем помещают в темошкаф и выдерживают определенное время при повышенной температуре, после чего емкости с пенообразователем охлаждают до комнатной температуры и проводят повторные испытания пенообразователя. По разнице значений показателей делают вывод о сохраняемости пенообразователя (чем меньше разница между показателями, тем лучше сохраняемость). Проведенные исследования показали, что при использовании комплексного стабилизатора (смесь мочевины и аммония фосфорнокислого двузамещенного или натрия фосфорнокислого двузамещенного) в предложенном пенообразователе изменение значений показателей происходит в 2-3 раза медленнее, чем у пенообразователя без использования стабилизатора. Таким образом, при использовании смеси мочевины и аммония фосфорнокислого двузамещенного или натрия фосфорнокислого двузамещенного в составе предложенного пенообразователя проявляется не только эффект снижения коррозионной активности, но и стабилизация пенообразователя за счет предотвращения гидролиза, что приводит к увеличению срока хранения в 2-3 раза. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.