1 апреля 2011

Реактивный композиционный материал для систем подавления возгораний

Atomic-Energy.ru

Чем выше энергонасыщенность производств и транспорта, тем вероятнее возникновение связанных с возгораниями чрезвычайных ситуаций, чреватых человеческими жертвами и большими материальными потерями. Пожары на АЭС и других объектах атомной энергетики могут привести к катастрофическим последствиям. Для предотвращения рисков возгорания технических объектов повышенной опасности российские и японские специалисты создали новый огнегасящий полимерный композиционный материал (ОГПКМ). 

ОГПКМ сочетают в своих функциях автономную автоматическую безинерционную систему подавления возгораний, с одной стороны, и свойства трудносгораемого материала – с другой. Основное преимущество предлагаемых систем – возможность активного подавления источника возгорания (как на поверхности, так и внутри объекта) и ликвидации пожара на самой начальной стадии. 

ОГПКМ работают независимо от систем оповещения, автоматического управления системами пожаротушения, аварийного отключения электроэнергии, «человеческого фактора» и т.д.

Впервые предлагается материал, который является не только пассивным трудносгораемым, но и реактивным, который реагирует на повышение температуры или огневое воздействие немедленным (безинерционным) выбросом в окружающую среду мощного газифицированного огнегасителя (ОГ), что приводит к быстрому (обычно за несколько десятков секунд) подавлению возгорания.

ОГПКМ представляет собой полимерную матрицу, наполненную  микрокапсулами, содержащими жидкий высокоэффективный ОГ. Диаметр микрокапсул обычно составляет 150-300 мкм, содержание в них ОГ – 94-96 масс.%. Наличие оболочек микрокапсул обеспечивает возможность перегрева жидкого ОГ на 70-100°C выше температуры кипения, после чего происходит взрывоподобное разрушение оболочки, газификация и активный выброс ОГ в окружающее пространство. Регулированием состава матрицы и ОГ можно управлять температурой активной реакции ОГПКМ на внешнее воздействие в диапазоне температур от 160°C до 230°C.


 

Рис. 1. Воспламенение кабельной изоляции при перегрузке по току.


Рис. 2. С покрытием изоляции обмоткой из ОГПКМ (в аналогичных условиях испытаний) горения не происходит

Высокая эффективность ОГПКМ при подавлении возгораний определяется  химическим строением ОГ, который в очаге возгорания распадается с образованием «тяжелых» свободных радикалов, обрывающих кинетические цепи процесса горения, прекращая его развитие. Высокая плотность газообразных продуктов термодеструкции ОГ, кроме того, обеспечивает изоляцию очага возгорания от притока кислорода.

В ОГПКМ не используются ОГ, которые по химическому составу попадают под международные запреты (Монреальский протокол, Киотское соглашение).

Возможно многократное срабатывание ОГПКМ, так как термическому разрушению подвергается только поверхностный слой, причем горение прекращается в течение нескольких секунд или десятков секунд, или огонь вообще не возникает, а в массе материала сохраняются неповрежденные микрокапсулы с огнегасителем. Кроме того допускается ремонт ОГПКМ прямо на месте применения.

ОГПКМ может выпускаться в виде пасты холодного отверждения для нанесения покрытий и заполнения объемов, пластин различных размеров и толщины для футеровки, пленок, фасонных изделий, кембриков и т.д. Физико-механические характеристики могут колебаться в диапазоне от твердого и прочного до высокоэластичного композиционного материала.

Разработка доведена до опытного уровня (возможно изготовление нескольких десятков тонн ОГПКМ в год). Проведены отдельные стендовые и натурные испытания ОГПКМ на макетах отсеков авиационного транспорта, натурных элементах электровозов (железнодорожный транспорт), кабельных трассах, кабелях, проводах и других электротехнических средствах, контейнерах с пожароопасными изделиями или документами на бумажных носителях.

Все испытания продемонстрировали высокую эффективность ОГПКМ, тушение возгораний в течение нескольких десятков секунд или отсутствие горения, а также сохранность объектов в контейнерах, защищенных ОГПКМ, в условиях пожара.

Разработка защищена патентом РФ № 2161520 «Огнегасящий полимерный композиционный материал». Оформлена патентная заявка № 2007126269/15 (028592), (РФ–Япония) «Микрокапсулированное огнегасящее средство и способ его производства и огнегасящая композиция».

Для технической реализации предлагаемых принципиально новых возможностей повышения пожарной безопасности необходимо привлечение специализированных конструкторских организаций соответствующего профиля для проектирования систем противопожарной защиты с применением ОГПКМ. 

Материал ОГПКМ разработан совместно российской компанией «Делси» (Санкт- Петербург) и японской фирмой Vision Development Co. Ltd (Токио). Фирмы-разработчики ОГПКМ благодарят профессора М.С. Вилесову, кандидата химических наук М.С. Босенко, кандидата химических наук Р.П. Станкевича, О.М. Суворову, Р.В. Степанова, выполнявших отдельные этапы работ, и фирму ООО «Транзас-Экспресс» за организацию испытаний. 

Автор А.Д. Вилесов, д.ф.-м.н. (ООО "Делси")

ООО «Делси» (197198, Санкт-Петербург, пр-т Добролюбова, 14, тел.: +7 (812) 954-24-91, E-mail: delsi2000@mail.ru)