[发明专利]易燃性气雾剂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及易燃性气雾剂组合物，并且具体地涉及可以用于诸如抑火等应用的易燃性气雾剂组合物。

背景技术

火焰抑制剂可以被分类成主动(化学)抑制剂或被动(物理)抑制剂。主动抑制剂与火焰中的自由基发生化学反应并破坏这些自由基。自由基是催化火焰反应的极短暂的物质，并且其化学去除或改性进而抑制火焰。被动抑制剂常常通过物理地干涉氧到火焰燃烧燃料的运输或使氧接近火焰燃烧燃料来试图使燃烧燃料与氧剥离。

主动抑制剂的一种形式为作为Halon^TM销售的一类材料，这些材料由溴化或氯化氟碳化合物，例如溴氯二氟甲烷(CF₂BrCl)和三氟溴甲烷(CF₃Br)组成。这些材料和使用类似化学的竞争性材料已作为抑火剂有效地使用了数年，通常用于保护电子设备，因为存在极少量的残渣(residue)需清除。这些抑火剂通常中断当燃料燃烧时发生的化学反应并且取决于化学有效性(例如自由基的淬灭)和一些物理有效性(例如燃烧火焰的冷却和燃烧成分的稀释)的组合。然而，某些含有卤素的抑火剂诸如CF₃Br导致同温臭氧层的破坏。尽管这些材料是基本上无毒性的，但是穿过火焰或热表面可以产生有毒的氟化合物。

为了减少与卤素化氟碳相关的环境影响，如今设计的许多可商购的抑火剂是被动的试剂，诸如物理作用的试剂。被动抑制剂并不与火焰发生化学反应。这些抑火剂覆盖燃烧材料以使它与氧剥离，或者它们将环境中的氧稀释至低于可以维持火焰的点，或者它们使燃烧表面冷却至低于其点火温度。物理作用的抑火剂的实例包括碳酸氢钠和沙子以及惰性气体，例如二氧化碳(CO₂)、水蒸气(H₂O)和氮气(N₂)。当应用于火时，惰性气体通过物理方式替换来自燃烧区域的氧，同时用作降低火焰温度的散热器。两种物理作用的组合使得火受到抑制。气态被动试剂不能用作占用空间内的总调驱剂(flooding agent)，因为它们必须使氧含量降低至低于将维持生命的量。这对于二氧化碳尤其如此，因为它除了简单的局部稀释氧之外也干扰人类呼吸。

物理作用的抑火剂具有某些问题和难题，这些问题和难题可以减少它们在抑火时的有效性。它们通常需要大量的物理作用的抑火剂，以便抑制火，并且因此设备和存储必须大到容纳所述大量的抑制剂。此大设备是有限空间中的一个缺点。物理抑制剂的另一个缺点在于它们必须经常直接应用于燃烧表面，这可能抑制它们针对隐藏或相对难以接近的火的有效性。

以上抑制剂体系的一个替代方案是使用烟火生成的气雾剂火焰自由基抑制剂。此生成方法可提供具有这些小粒度的自由基抑制剂材料的颗粒，这些颗粒的自由落体速度小于密闭空间内的气体流的速度。因此，所述颗粒保持悬浮，并搜寻出甚至隐藏的火，诸如可能在密闭空间诸如飞机货物子容器(例如商业飞机上使用的LD-3容器)中存在的那些火。气雾剂的烟样悬浮特征提供长的“中止时间(hang time)”，这是指单一生成器功能可以继续抑制复发火焰的时间长度。此类高温化学生成的气雾剂的另一个益处是其臭氧消耗的可能性可接近于零，其吸入毒性可远远低于惰性气体的吸入毒性，并且在穿过火焰或热表面时不会生成有毒的刺激性气体。

不幸的是，现有易燃抑火剂气雾剂也存在可限制其有效性的许多问题。例如，一些易燃性气雾剂组合物具有约15.5℃至约35℃的有限运行温度范围，并且可能在超过此范围的温度下不能点火，或者在较高温度下点火的产品将不能在较低温度下点火，或者在较低温度下点火的产品在较高温度下不能点火或者可能燃烧太具侵略性。然而，其中部署抑火体系的环境可能具有更宽的温度范围，诸如约-40℃至约71℃，因此限制了易燃性气雾剂抑火剂对许多应用的有效性。

已提出了通过在燃烧组合物中添加固体碳酸盐或二羧酸盐冷却剂诸如碳酸镁或草酸镁来冷却气雾剂流的在先尝试。然而，这些盐具有极高的分解温度，诸如碳酸镁具有大于538℃(1000℉)的分解温度，并且因此在低于该温度下仅用作惰性稀释剂。已提出了通过包含水合草酸镁或钙矾石来冷却气雾剂流的其他在先尝试。然而，这些化合物在相对低温度下释放水和湿气，并且将不允许火焰前缘传播从而引起不良点火或者再次用作稀释剂。例如，钙矾石在低于70℃下分解并且约三分之一的分解产物是液体水，并且在较宽范围的许多燃烧温度下不提供冷却或温度调节益处，所述范围是从低至约260℃(500℉)(此处碳酸镁是无效的)至538℃(1000℉)，所述范围包括其中燃烧过程同时发生的许多温度范围。