close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13269

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.06.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
A 62D 1/00
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕЗАЩИТНОГО
СОСТАВА ДЛЯ ПРЕВЕНТИВНОЙ ОБРАБОТКИ ЛЕСНЫХ
ГОРЮЧИХ МАТЕРИАЛОВ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЛЕСНЫХ
ПОЖАРОВ
(21) Номер заявки: a 20081158
(22) 2008.09.09
(43) 2010.04.30
(71) Заявитель: Учреждение Белорусского государственного университета
"Научно-исследовательский институт физико-химических проблем"
(BY)
(72) Авторы: Богданова Валентина Владимировна; Кобец Ольга Игоревна;
Лахвич Вячеслав Вячеславович (BY)
BY 13269 C1 2010.06.30
BY (11) 13269
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Учреждение Белорусского государственного университета "Научно-исследовательский институт физико-химических проблем" (BY)
(56) BY 2149 C1, 1998.
Современные вопросы охраны лесов
от пожаров и борьбы с ними.- М.: Лесная промышленность, 1965.- С. 134-153.
FR 2675152 A1, 1992.
EP 0467855 A3, 1992.
US 4971728, 1990.
(57)
Композиция для приготовления огнезащитного состава для превентивной обработки
лесных горючих материалов и предотвращения лесных пожаров, содержащая оксид алюминия, оксид цинка, фосфорную кислоту, гидроксид аммония, силикат натрия и воду, отличающаяся тем, что дополнительно содержит оксид кальция, гидроксид натрия и ПАВ
при следующем соотношении компонентов, мас. %:
оксид алюминия
1,1-1,2
оксид цинка
0,10-0,92
фосфорная кислота
26,42-29,14
гидроксид аммония
6,38-9,28
силикат натрия
2,24-2,44
оксид кальция
1,26-2,20
гидроксид натрия
2,83-4,04
ПАВ
0,3-0,4
вода
остальное.
Изобретение относится к противопожарным композициям для приготовления огнезащитных составов, пригодных для предварительной обработки лесных горючих материалов (ЛГМ), локализации и предотвращения лесных пожаров, а именно для прокладки
профилактических длительно действующих заградительных огнегасящих полос, заградительных полос непосредственно перед кромкой пожара и опорных полос в лесных массивах.
Известно, что наиболее эффективны для предотвращения лесных пожаров растворы
неорганических солей диаммонийфосфата, диаммонийсульфата [1, 2], смеси растворимых
BY 13269 C1 2010.06.30
солей кальция с хлоридами, сульфатами других металлов [3, 4]. Основными недостатками
ОС на основе растворимых солей являются высокая стоимость и низкая атмосферостойкость. Для более длительной огнезащиты древесных материалов применяют нерастворимые соединения в виде дисперсий на основе природного глинистого минерала
(бентонитовой глины), фосфогипса [5, 6]. Основными недостатками минеральных дисперсий являются их невысокая агрегативная устойчивость, низкая вязкость, плохая адгезия к
горючему материалу и, как следствие, низкая огнезащитная способность. Для увеличения
смачивающей способности растворов используют поверхностно-активные вещества различной природы в концентрациях от 0,1 до 5 % [7, 8].
Наиболее близким к предлагаемой огнезащитной композиции для приготовления огнезащитного состава для превентивной обработки лесных горючих материалов и предотвращения лесных пожаров является состав для профилактики, локализации лесных
пожаров и/или борьбы с ними [9].
Известный состав получают химическим путем. Он содержит аморфные фосфаты
алюминия и цинка, гидроксид аммония, силикат натрия и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Аморфные фосфаты алюминия и цинка в пересчете на оксиды:
оксид алюминия
1,7-1,9
оксид цинка
3,5-4,5
оксид фосфора
30,5-35,0
гидроксид аммония
7,0-8,0
вода
остальное.
Для повышения стабильности заявляемого состава при хранении он дополнительно
содержит 2,2-4,0 мас. % силиката натрия.
Основными недостатками известного состава являются его относительно низкая огнезащитная эффективность, а также недостаточная экономичность из-за применения в процессе синтеза дефицитного сырья - оксида цинка.
Задача заявляемого технического решения - получение более эффективной (при сохранении высокой дисперсности, устойчивости к длительному хранению и атмосфероустойчивости) и экономичной огнезащитной композиции при использовании более
дешевого местного сырья.
Поставленная задача достигается тем, что высокодисперсная композиция для приготовления огнезащитного состава для превентивной обработки лесных горючих материалов и предотвращения лесных пожаров, содержащая оксиды алюминия, цинка,
фосфорную кислоту, гидроксид аммония, силикат натрия и воду, дополнительно содержит
оксид кальция, гидроксид натрия и ПАВ при следующем соотношении компонентов,
мас. %:
оксид алюминия
1,1-1,2
оксид цинка
0,10-0,92
фосфорная кислота
26,42-29,14
гидроксид аммония
6,38-9,28
силикат натрия
2,24-2,44
оксид кальция
1,26-2,20
гидроксид натрия
2,83-4,04
ПАВ
0,3-0,4
вода
остальное.
Композицию для приготовления огнезащитного состава для превентивной обработки
лесных горючих материалов и предотвращения лесных пожаров (далее - "огнезащитная
композиция" или "композиция для огнезащиты ЛГМ") получают золь-гель методом следующим образом: смесь оксидов и/или гидроксидов алюминия, кальция, цинка растворяют в фосфорной кислоте 62-64 %-ной концентрации при нагревании и интенсивном
2
BY 13269 C1 2010.06.30
перемешивании при соблюдении соотношения компонентов (мас. %) в пересчете на оксиды
Аl2О3 : СаО : ZnО : Р2О5 = (1,10-1,20) : (0,63-2,20) : (0,10-0,92) : (19,14-21,11). В качестве
кальцийсодержащего сырья можно использовать карбонат кальция или мел. Полученный
металлофосфатный раствор обрабатывают силикатом натрия, в качестве которого может
быть использовано жидкое стекло, затем - гидроксидом аммония и гидроксидом натрия.
Соотношение основных компонентов композиции для огнезащиты ЛГМ в пересчете на
оксиды и аммиак следующее, мас. %: Аl2О3 : СаО : ZnО : Р2О5 : SiO2 : NH3 : Na2O = (1,11,2) : (1,74-2,20) : (0,1-0,92) : (19,14-21,11) : (1,1-1,20) : (3,1-4,51) : (2,2-3,13). При этом рН
конечного продукта не должен превышать 5. В конце синтеза вводят ПАВ анионной природы - лаурилсульфат или алкилсульфонат натрия.
Указанная композиция для приготовления огнезащитного состава для превентивной
обработки лесных горючих материалов и предотвращения лесных пожаров представляет
собой кремообразную белую пасту, 70 % частиц дисперсной фазы которой имеет размер
2-5 мкм. Дисперсия композиции для огнезащиты ЛГМ сохраняет однородность, размер
частиц и высокую огнезащитную эффективность при хранении в течение длительного
времени (не менее года). Для получения огнезащитного состава указанную огнезащитную
композицию с массовой долей сухого вещества 41-49 % разбавляют водой в соотношении
1 : (2,5-4,0). Приготовленный огнезащитный состав (рабочий раствор с массовой долей
сухого вещества 10-12 %) обладает хорошей адгезией и высокой смачивающей и проникающей способностью по отношению к лесным горючим материалам. Ниже приведены
примеры рецептур огнезащитной композиции и результаты лабораторных и полигонных
испытаний ее огнезащитной эффективности.
Пример 1.
В 28,1 мл фосфорной кислоты с массовой долей 64 % при нагревании и интенсивном
перемешивании растворяли 1,10 г Аl2О3, 0,10 г ZnO, 1,26 г СаО. В охлажденную металлофосфатную пульпу после ее разбавления 1:1 водой при перемешивании добавляли 5,2 мл
жидкого стекла (модуль 2,29), разбавленного 1:1 водой, 25,6 мл гидроксида аммония с
массовой долей 25 %, 18,4 мл раствора гидроксида натрия с массовой долей 20 % и 8 мл
раствора лаурилсульфата натрия с массовой долей 5 %. Выход огнезащитной композиции
100 мл (120 г). Концентрация огнезащитной композиции 40,5 %. Содержание основных
компонентов (мас. %): Аl2О3 - 1,10; СаО - 1,26; ZnO - 0,10; Н3РО4 - 26,42; силикат натрия 2,24; гидроксид аммония - 6,38; гидроксид натрия - 2,83; анионактивный ПАВ (лаурилсульфат натрия) - 0,30; вода - остальное.
Пример 2.
Смесь оксидов 1,20 г Аl2О3, 0,92 г ZnO, 2,20 г СаО растворяли при перемешивании и
нагревании в 31 мл фосфорной кислоты с массовой долей 64 %. После охлаждения и разбавления водой (1:1) полученного золя в него при перемешивании вводили 5,67 мл жидкого стекла (1:1), 37,1 мл гидроксида аммония с массовой долей 25 % и 20,2 мл гидроксида
натрия с массовой долей 20 %. В конце синтеза добавляли 6,0 мл ПАВ. Концентрация огнезащитной композиции 49,3 %. Содержание основных компонентов, мас. %: Аl2О3 - 1,20
г; СаО - 2,2; ZnO - 0,92; Н3РО4 - 29,14; силикат натрия - 2,44; гидроксид аммония - 9,28;
гидроксид натрия - 4,04; анионактивный ПАВ (алкил-сульфонат натрия) - 0,40; вода - остальное.
Пример 3.
В 28,1 мл фосфорной кислоты с массовой долей 64 % при нагревании и интенсивном
перемешивании растворяли 1,1 г Аl2О3, 1,12 г Zn(OH)2, 2,3 г мела с содержанием карбоната кальция 98 %. В разбавленную и охлажденную металлофосфатную пульпу при перемешивании добавляли 5,21 мл жидкого стекла (модуль 2,29), разбавленного 1:1 водой, 41
мл гидроксида аммония с массовой долей 17,5 %, 12,9 мл раствора гидроксида натрия с
массовой долей 20 % и 7,2 мл раствора ПАВ (лаурилсульфат натрия) с массовой долей
5 %. Концентрация огнезащитной композиции 42,7 %. Содержание основных компонен3
BY 13269 C1 2010.06.30
тов (мас. %): Аl2О3 - 1,10; ZnO - 0,92; СаО - 1,26; Н3РО4 - 26,42; силикат натрия - 2,24;
гидроксид аммония - 6,38; гидроксид натрия - 2,83; анионактивный ПАВ (лаурилсульфат
натрия) - 0,30; вода - остальное.
Пример 4.
Навески 1,68 г Аl(ОН)3, 0,1 г ZnO, 4,5 г СаСО3 при нагревании и перемешивании обрабатывали 31,2 мл фосфорной кислоты с массовой долей 62 %. Нейтрализацию охлажденного разбавленного металлофосфатного золя проводили 5,21 мл (1:1) жидкого стекла,
59,6 мл гидроксида аммония с массовой долей 17,5 %, 18,42 мл гидроксида натрия с массовой долей 20 % и 7,2 мл ПАВ. Концентрация огнезащитной композиции 49,9 %. Содержание основных компонентов (мас. %): Аl2О3 - 1,20; ZnO - 0,10; СаО - 2,20; Н3РО4 - 29,11;
силикат натрия - 2,24; гидроксид аммония - 9,28; гидроксид натрия - 2,83; анионактивный
ПАВ (алкилсульфонат натрия) - 0,40; вода - остальное.
Лабораторные испытания огнезащитной эффективности композиции для приготовления состава для превентивной обработки лесных горючих материалов и предотвращения
лесных пожаров проводили по ГОСТ 16363 (таблица). При этом определяли потерю массы обработанных древесных образцов после их сжигания в керамической трубе, затем по
результатам испытаний относили огнезащитную композицию к определенной группе огнезащитной эффективности. При потере массы огнезащищенными образцами древесины
не более 9 % огнезащитную композицию относили к 1 группе огнезащитной эффективности, не более 25 % - ко 2 группе. Результаты лабораторных испытаний огнезащитной эффективности композиции для огнезащитного состава для превентивной обработки лесных
горючих материалов и предотвращения лесных пожаров представлены в таблице.
Данные лабораторных испытаний огнезащитной эффективности композиции для
приготовления огнезащитного состава для превентивной обработки лесных горючих
материалов и предотвращения лесных пожаров
№ огнезащит- Степень раз- Концентрация Огнезащитная эффективность композиции
ной композибавления
огнезащитнодля огнезащиты ЛГМ по ГОСТ 16363
ции по примеру композиции
го состава
потеря мас- макс. т-ра группа огнеза(состав: вода)
сы, %
отходящ. щитной эффекгазов, °С
тивности
прототип
1 : 2,5
12
8,6*
268
1
1 : 3,5
10
13,4**
285
2
1,4
1 : (2,5-3,0)
12
4,7*
240
1
1 : (3,1-4,0)
10
8,7**
270
1
2,3
1 : (2,6-3,2)
12
5,0*
253
1
1 : (3,3-3,8)
10
8,8**
273
1
* - привес сухого состава 9 %
** - привес сухого состава 8 %.
Данные таблицы свидетельствуют о том, что потеря массы образцами древесины, обработанной огнезащитным составом с массовой долей 12 %, приготовленным разбавлением огнезащитной композиции водой в 2,5-4 раза по примерам 1-4, снижается по
сравнению с прототипом в 1,7-1,8 раза. Одновременно наблюдается снижение максимальной температуры отходящих газов (на 12-28 °С). При этом обработанная огнезащитным
составом (12 %) древесина относится к 1 группе огнезащитной эффективности. Существенно, что при более низкой концентрации огнезащитного состава (рабочий раствор с
концентрацией сухого вещества 10 %) образцы древесины в присутствии указанной композиции относятся к 1 группе огнезащитной эффективности, в то время как в присутствии
прототипа такой же концентрации - ко 2 группе. Следовательно, более высокий огнеза4
BY 13269 C1 2010.06.30
щитный эффект может быть достигнут при более низком по сравнению с прототипом расходе огнезащитного средства (композиции для огнезащиты ЛГМ).
По результатам натурных (полигоных) испытаний композиция для огнезащиты ЛГМ
обладает устойчивой огнезащитной способностью в течение 30 суток при плотности вылива на поверхность напочвенного покрова 1,0 л/м2 и суммарном количестве выпавших за
это время осадков 38 мм. Огнезащитный состав (рабочий раствор с массовой долей сухого
вещества 10 %), приготовленный разбавлением композиции для огнезащиты ЛГМ, годен
для прокладки профилактических длительно действующих (до 30 суток) огнегасящих полос для локализации и предотвращения лесных пожаров.
Приведенные примеры и результаты лабораторных и полигонных испытаний огнезащитной эффективности показывают, что указанная композиция для огнезащиты ЛГМ более эффективна и экономична в применении к лесным горючим материалам по сравнению
с прототипом: при более низком расходе она обладает более высоким огнезащитным эффектом, а для ее синтеза в качестве исходных продуктов может быть использовано местное дешевое природное сырье (например, мел) и требуется меньшее количество
дефицитного оксида цинка.
Источники информации:
1. The effect of (NH4)2HPO4 and (NH4)2SO4 on the spontaneous ignition properties of Pinus
halepensis pine needles / S. Liodakis [et al.] // Fire safety journal. - 2002. - V. 37. - P. 481-494.
2. Патент США 4971728, МПК С 09К 021/00; C 09D 005/16; C 09D 005/18; A 62D
001/00, 1990.
3. Лорбербаум В.Г., Седина И.Н. Огнезащитный состав ОСБ-1 для борьбы с лесными
пожарами. Лесные пожары и борьба с ними: Сб. науч. тр. / Под. ред. Е.С. Арцыбашева. Л.: ЛенНИИЛХ, 1986. - С. 96-102.
4. Патент США 4950410, МПК A 62D 001/00; А 62С 001/00; А 62С, 1990.
5. Арцыбашев Е.С., Гурылев С.М., Пирогова Т.Г. Разработка огнетушащих составов
на основе природного сырья и технологических отходов минеральных удобрений. Борьба
с лесными пожарами: труды С-ПбНИИЛХ / Под ред. Е.С. Арцыбашева. - С-Пб., 1998. - С.
60-68.
6. А. с. СССР 1077912, МПК С 09К 3/28, 1984.
7. Арцыбашев Е.С. и др. Разработка огнетушащего состава на основе фосфорноаммонийных солей. Лесные пожары и борьба с ними: Сб. ЛенНИИЛХ / Под ред.
Е.С. Арцыбашева. - Л.: ЛенНИИЛХ, 1989. - С.61-69.
8. Лорбербаум В.Г. и др. Огнетушащий состав ОСБ-1 для борьбы с лесными пожарами // Лесное хозяйство. - 1983. - № 3. - С. 59-60.
9. Патент BY 2149, МПК А 62D 1/00, С 09К 21/02, 1998.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
103 Кб
Теги
патент, by13269
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа