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TWI723038B - 氣體產生材料 - Google Patents

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TWI723038B
TWI723038B TW105125259A TW105125259A TWI723038B TW I723038 B TWI723038 B TW I723038B TW 105125259 A TW105125259 A TW 105125259A TW 105125259 A TW105125259 A TW 105125259A TW I723038 B TWI723038 B TW I723038B
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歐迪諾 艾柏特里
麥可 費里赫
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愛爾蘭商阿席爾產業有限公司
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Abstract

本發明相關於氣體產生材料、形成氣體產生材料之方法，以及氣體產生材料之用途。該氣體產生材料包含經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑。該氣體產生材料可用於抑制火勢。

Description

氣體產生材料
本發明相關於氣體產生材料、形成氣體產生材料之方法，以及氣體產生材料之用途。該氣體產生材料包含經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑。該氣體產生材料可用於抑制火勢。
已知火災可經由被動防火和主動防火而控制。
被動防火可加入結構中，例如被內置到建築物的牆壁中，因而可減少火災蔓延整棟建築物，以及火災對建築物結構完整性的衝擊。例如，可減少火災蔓延的可能性，建築物可使用耐火牆和門而被區隔化。結構鋼可以用材料包覆，以防止鋼到達其開始軟化的溫度。被動防火具有不依賴於任何外部因素而有效的優點。然而，被動防火通常目的在隔絕火勢爆發，並限制火災蔓延整個建築物，但並非設計為主動抑制或消滅火勢。
然而，主動防火依賴於外部因素而有效，如人員輸入或觸發器。手持式滅火器為主動防火的一個例子。通常，手持式滅火器含有推進劑和火焰抑制劑。火焰抑制劑包括水；乾式化學物質，如磷酸單銨、碳酸氫鈉，碳酸氫鉀和氯化鉀；二氧化碳；發泡體如水性成膜泡沫(AFFF)、抗酒精水成膜發泡體(AR-AFFF)和壓縮空氣泡沫系統(CAFS)；濕式化學材料如醋酸鉀、碳酸鉀和檸檬酸鉀；以及海龍氣體。由於其對於人體與環境之副作用，海龍氣體在歐洲現已禁用。
手持式滅火器之缺點為通常需要人員在靠近明火處，可能會危及人身安全。 就水-、乾式化學物質與海龍-系滅火器而言，水平範圍一般為3至50英尺。較大範圍的滅火器需要75和350磅的較重罐子。這種滅火器靠輪子運輸，因此不容易在發生火災的情況下操作。
(水和氣體)噴灑器為主動防火的另一個例子。噴灑器附近達到一定溫度，熱傳感器會啟動噴灑器施加水或氣體。取決於噴灑器的種類，使熱傳感器啟動噴灑器的溫度可由38 °C變化至330 °C。噴灑器之一缺點為需要相當大的內部結構以發揮作用。例如，噴灑器需要連結至水或氣體供應設備，其本身需要相當大的儲存區域，例如在特別指定的地下室區域。噴灑器的另一個問題為噴灑器啟動至施加水或氣體之間會有時間延遲，至多二分鐘，而失去抑制火焰的寶貴時間。
火焰亦可使用氣體產生材料控制，其可經燃燒而產生具滅火效果之氣霧產物。此類材料在室溫時穩定，但會藉由熱驅動燃燒，如由於火災產生 的熱 。該材料具與被動防火相關之優點，由於其並不需依賴外部驅動而有效，亦具有主動防火的優點，當它們熄滅火焰時。
WO 92/17244揭示一種獲得滅火材料之方法，其中硝酸鉀、艾杜糖醇以及二氰醯胺係經混合，並壓製形成一次進料。
在類似系列中，美國專利5,831,209 揭示一種滅火組成物，其包含硝酸鉀、酚醛樹脂和二氰醯胺(亦稱為氰基胍)。該組成物係以混合酚醛與其他成分，之後顆粒化，並乾燥該組成物，直到殘餘濕氣含量與揮發性組成物不超過1 %而製備。因此該組成物中之酚醛樹脂成分會變成固體材料，一旦其與硝酸鉀與二氰醯胺混合，之後固化。然而，此材料會在高溫時不均勻燃燒。
EP 0976424代表與本發明最相關的先前技藝。此文件揭示一種製備滅火組成物之方法，其包含混合可燃黏著劑，不論是乙醇溶液或具特定選擇粒徑之粉末形式，以及具特定選擇粒徑比例之氧化劑，以及具特定選擇粒徑比例之氣霧形成試劑。之後該組成物經模製。依據該方法，可燃黏著劑之大尺寸顆粒、氧化劑與氣霧形成試劑係混合，之後加入小尺寸部分。這些組成物的燃燒溫度相當低，範圍為640至750 °C。此外，僅有非常少量的溼氣會存在，即小於1 wt. %，其中小於0.1 wt.% 為示範性。
已知氣體產生材料具缺點，在燃燒時，它們會發散出對人體健康有害之副產物。此種副產物不會存在於未燃燒的材料中，但會在燃燒時形成並發散出，由於高溫時會在材料中產生放熱反應的結果。當氣體產生材料用於控制小地方火勢時，如辦公室或車內，會快速產生高濃度之不希望副產物。此限制了用於控制小地方火勢之氣體產生材料量。
由已知氣體產生材料產生之典型不希望副產物為氰化氫。在氰化氫的案例中，人體吸入濃度達150 mg/m3 則會在30分鐘內導致死亡 ，達200 mg/m3 會在10分鐘內導致死亡 ，濃度達300 mg/m3 會導致立即死亡 。英國目前的法律限制氣體氰化氫濃度為 55 mg/m3 。
其他會產生之副產物包括：一氧化碳、二氧化氮、氧、二氧化硫、硫化氫、氨，萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽，螢蒽、芘、苯并蒽、1,2-苯并菲(chrysene)、苯并螢蒽、苯并芘、苝、茚并苝、二苯并蒽與苯并苝。
為了允許使用較大量的氣體產生材料，以控制密閉空間的火勢，不希望副產物如氰化氫之發散必須最小化。
本發明提供一種形成氣體產生材料之方法，該方法包含粉碎已發泡聚合物，以形成經粉碎之已發泡聚合物，並結合該經粉碎已發泡聚合物與含氮燃料及氧化劑。
本發明亦提供一種氣體產生材料 ，包含：           (i)      經粉碎已發泡聚合物；           (ii)     含氮燃料；以及           (iii)    氧化劑。
該氣體產生材料可由本發明方法獲得。
本發明之氣體產生材料已發現可製造較少氰化物，與已知氣體產生材料相較。不希望受限於理論，一般相信此效應是由於使用經粉碎已發泡聚合物，而非未發泡聚合物，於本發明之氣體產生材料中。較高溫度之燃燒已於本發明氣體產生材料燃燒時觀察到，與已知氣體產生材料相較。
此外，已發現本發明之氣體產生材料可更持續地燃燒，以預防極端反應如局部爆炸。不希望受限於任何理論，一般相信使用預固化之經粉碎樹脂性材料，可預防傳統材料中內含之部分固化樹脂性材料引起的問題。預固化可允許本發明之水含量控制地更好，由於樹脂性材料之固化會導致大量作為副產物的水形成。
在已知氣體產生組成物中，樹脂材料可原位固化，藉由催化劑如PTSA (對甲苯磺酸)或類似物而達成。然而，氣體產生組成物如先前技藝與本發明中者，皆包含某一範圍之鹼性成分，其會導致酸催化劑中和。以此方式，在先前技藝組成物中，無足夠催化劑可滿足樹脂材料之適當固化。
亦應了解到，此問題會進一步經其他反應參數，如均勻性、濕度和/或溫度控制不良而惡化。
該樹脂材料在氣體產生材料形成氣體上扮演重要角色，因此固化不足本身會導致氣體產生材料可有效燃燒之材料不足。
因此，本發明提供一種使用本發明氣體產生材料抑制火災的方法，以及使用此種材料抑制火災之用途。
亦提供使用經粉碎已發泡聚合物，降低由包括含氮燃料與氧化劑之氣體產生材料發散的氰化物之用途。
此外，亦提供使用經粉碎已發泡聚合物，以增加包括含氮燃料與氧化劑之氣體產生材料的燃燒溫度之用途。
本發明材料可在燃燒時產生溫度1000至1300°C，相對於先前技藝組成物之較低燃燒溫度。
該經粉碎已發泡聚合物可選自酚樹脂發泡體、聚苯乙烯發泡體、聚胺基甲酸酯發泡體、聚乙烯發泡體、聚氯乙烯發泡體、聚醋酸乙烯酯發泡體、聚酯發泡體、聚醚發泡體，以及發泡體橡膠。較佳地，該聚合性發泡體選自於酚樹脂發泡體。
依據本發明，經粉碎已發泡聚合物係以粉碎已發泡聚合物而形成。該已發泡聚合物較佳為實質上剛性、可自我支撐之已發泡聚合物。該已發泡聚合物較佳為固化之已發泡聚合物，最佳為酚發泡體。
該已發泡聚合物較佳具密度範圍 100至500 kg•m-3 ，更佳120至400 kg•m-3 ，最佳為120至 250 kg•m-3 ，排除任何基板中可能埋入的堆積碎片。
該經粉碎已發泡聚合物可具有張力強度範圍80至100 N/m2 。
較佳地， 已發泡聚合物之平均小孔直徑範圍為約0.5 mm至5 mm，更佳為0.5或1 mm至2或3 mm。
該已發泡聚合物可為開孔性或密閉性，但較佳為開孔性 。
在一實施例中，本發明更包含形成已發泡聚合物，藉由進行固化反應於： (a)  液體可溶性酚醛樹脂；以及 (b) 可溶性酚醛樹脂之酸硬化劑，之間。
不溶性固體顆粒較佳亦存在於固化反應中。
如上所述，特別適用之固體開孔性發泡體為固體開孔性酚樹脂發泡體。因此，該可溶性酚醛樹脂較佳為酚系可溶性酚醛樹脂。
較佳之已發泡聚合物可經固化反應形成於： (a)      具至少1之特定反應數(如下述定義)之液體可溶性酚醛樹脂；以及 (b)    該可溶性酚醛樹脂之強酸硬化劑；選擇性地在下列存在下： (c)      微細分散的惰性與不溶性顆粒固體，當使用時，其存在量為至少5重量%液體可溶性酚醛樹脂，且實質上均勻分散於整個含有可溶性酚醛樹脂與硬化劑之混合物中； 含有可溶性酚醛樹脂與硬化劑之混合物溫度不超過85 °C，由於施加的熱量，且該溫度與該酸硬化劑之濃度使得固化反應產生之副產物可在混合物固化之前自混合物中揮發，因而製備已發泡酚樹脂產物。
可溶性酚醛樹脂，係指由至少一種酚類與至少一種醛類化合物，通常在催化劑的存在下，進行縮合反應而製備的酸可固化預聚物組成物，溶於適當溶劑中而形成的溶液。該催化劑可為鹼催化劑如氫氧化鈉。
可使用的酚類範例為酚本身與其經取代衍生物，通常經烷基取代，條件是，酚苯環上相對於酚羥基的鄰位和對位-的三個位置未經取代。此種酚類之混合物亦可使用。一種或大於一種此酚類與經取代酚類，其中鄰位或對位經取代，之混合物亦可使用，當需要增進可溶性酚醛樹脂之流動特性時。然而，在此情況下，經固化酚樹脂發泡體交聯程度會降低。酚本身一般為較佳之酚成分，就經濟因素而言。
醛類一般為甲醛，儘管未排除使用較高分子量之醛類。
可溶性酚醛樹脂之酚/醛縮合產物成分可適當地形成，藉由將酚與至少1莫耳之甲醛每莫耳酚反應，甲醛一般以水溶液形式提供，如福馬林(formalin)。較佳使用甲醛比酚之莫耳比例至少1.25比1，但較佳避免提供高於2.5比1之比例。最佳範圍為1.4至2.0比1。
該混合物亦可含有具兩個活性氫原子之化合物(二氫化合物) ，其可在固化期間與可溶性酚醛樹脂之酚/醛反應產物反應，以降低交聯密度。較佳之二氫化合物為二醇，尤其是烯二醇，或其中羥基間的鏈原子不僅含有甲烯及/或經烷基取代甲烯，亦包括一或多個雜原子，尤其是氧原子之二醇類。適當之二醇類包括乙二醇、丙二醇、丙-1,3-二醇、丁-1,4-二醇與新戊二醇。尤佳之二醇為聚-，尤其是二-(烯醚)二醇，如二乙二醇與尤其是，二丙二醇。
較佳該二氫化合物之存在量為0至35重量%，更佳為0至25重量%，以酚/醛縮合產物之重量為基準。最佳為，當使用時，該二氫化合物之存在量為 5至15重量%，以酚/醛縮合產物之重量為基準。當此含二氫化合物之可溶性酚醛樹脂使用於本方法中時，便可獲得具絕佳之物理特性，尤其是強度之產物。
適當地，該二氫化合物係加至該形成之可溶性酚醛樹脂，且較佳在羥基之間具 2 至6個原子。
該可溶性酚醛樹脂可包含酚/醛反應產物溶於水或其他任何適當之溶劑或溶劑混合物之溶液，其包含或不包含水。
當使用水作為單一溶劑時，較佳存在15  20至35重量%之可溶性酚醛樹脂，較佳20至30%。當然水含量可實質上較少，當與共溶劑如醇類或上述二氫類化合物結合時。
如上所述，該液體可溶性酚醛樹脂(即任擇地含有二氫化合物之酚/醛產物25之溶液)必須具有反應數至少1。反應數為10/x，其中x為可溶性酚醛樹脂硬化所需的時間(分鐘)，使用10重量%之可溶性酚醛樹脂的66至67%對-甲苯磺酸水溶液，於60 °C。該測試涉及混合約5 mL可溶性酚醛樹脂與所述量之對-甲苯磺酸溶液於試管中，將試管浸入水浴中加熱至60 °C，並測量混合物轉變為觸感硬化所需之時間。可溶性酚醛樹脂應具有反應數至少1，用於可使用之待製造已發泡產物，較佳該可溶性酚醛樹脂具反應數至少5，最佳至少10。
可溶性酚醛樹脂，其一般為鹼類，之pH值，較佳調整至約7，若有需要，用於製程中，可適當地加入弱有機酸，如乳酸。
強酸硬化劑之範例為無機酸，如氫氯酸、硫酸與磷酸，以及強有機酸，如芳香族磺酸，如甲苯磺酸，以及三氯醋酸。弱酸如醋酸與丙酸一般不適用。較佳硬化劑為芳香族磺酸，尤其是甲苯磺酸。該酸可溶於適當溶劑如水中，以溶液形式使用。
當可溶性酚醛樹脂、硬化劑與固體混合物倒入時，如倒入至模型中，並用於搪塑應用，可添加至可溶性酚醛樹脂和硬化劑中的惰性固體量，是由可溶性酚醛樹脂和硬化劑混合物的黏度決定，在無固體存在下。就這些應用而言，較佳該硬化劑係以如溶液形式提供，使得與需要量之可溶性酚醛樹脂混合時，會產生具表觀黏度不超過約 50 泊 ，於混合物之使用溫度下，較佳範圍為 5至20泊之液體。若低於5泊，溶劑之存在量會在固化反應時出現問題。
固化反應為放熱，且因此其本身將導致含可溶性酚醛樹脂與酸硬化劑混合物之溫度增加。混合物之溫度亦可藉由施加熱而增加，但該混合物溫度之後亦會升高 (亦即，排除任何放熱效應)，較佳不超過85 °C。若混合物溫度在加入硬化劑之前超過85 °C，通常之後難以或無法分散該硬化劑至整個混合物，因為早期固化問題。另一方面，在加入硬化劑之後，若不是無法就是難以均勻地加熱該混合物超過85 °C 。
增加溫度至85 °C會傾向導致發泡體質感的粗糙度與不均勻度，但此效應會在中等溫度下至少部分抵銷，藉由降低硬化劑濃度。然而，在溫度高出75 °C 許多時，即使是僅需要最小量的硬化劑使該組成物固化，一般對於預防此缺點而言，仍為過量。因此，較佳避免高於75 °C 之溫度，且大部分應用之較佳溫度為室溫至約75 °C。較佳之溫度範圍通常某些程度取決於顆粒固體之特性，當使用時。就大部分固體而言，該較佳溫度範圍為25至65 °C，但就某些固體而言，尤其是木粉與榖粉，該較佳溫度範圍為25至75 °C。最佳之溫度範圍為30至50 °C。可使用低於室溫之溫度，如低至10 °C，若有需要的話，但這麼做通常沒有好處。一般而言，增加溫度達75 °C會導致發泡體密度降低，反之亦然。
硬化劑之存在量亦會影響產物特性，以及硬化速率。因此，增加硬化劑之量不僅會降低組成物硬化所需時間，同時在高於溫度與可溶性酚醛樹脂特性依賴性程度時，亦傾向於產生較低均勻度之小孔結構。其亦傾向於增加發泡體之密度，因為硬化速率增加。事實上，若硬化劑使用濃度過高，硬化速率過快，使得發泡幾乎未發生，且在某些情況下該反應會呈爆炸反應，因為樹脂外殼內產生氣體。硬化劑之適當量將取決於可溶性酚醛樹脂與硬化劑之混合物的溫度，在放熱固化反應開始之前，且可溶性酚醛樹脂的反應數將與所選擇的溫度和反應數成反比。硬化劑濃度之較佳範圍相當於2至20份重之對-甲苯磺酸每100份重之酚/醛反應產物，於可溶性酚醛樹脂中，假設可溶性酚醛樹脂具實質上中性反應，即pH值約7。對-甲苯磺酸之當量，係指稱該對-甲苯磺酸實質上需要相同固化時間所需之硬化劑量。特定溫度與微細分散固體可溶性酚醛樹脂組合之最適當量，可立即以簡單實驗決定。當較佳溫度範圍為25至75 °C ，且可溶性酚醛樹脂具反應數至少10，最佳結果一般可使用硬化劑量相當於3至10份之對-甲苯磺酸每100份重酚/醛反應產物而獲得。使用低於25 °C 之溫度，和反應數小於10之可溶性酚醛樹脂，可能必須使用較多的硬化劑。
藉由適當控制溫度與硬化劑濃度，添加硬化劑到可溶性酚醛樹脂中至組成物變硬之間的時間(在此稱為固化時間)，可由幾秒鐘變化至長達一個小時或甚至更久，而基本上不影響該產物的密度和小孔結構。
另一個控制硬化劑所需量之因素可為惰性固體之特性，當存在時。非常少量確實為中性，且若固體具鹼性反應時，即使只有非常微量，仍需要更多的硬化劑，因為填充物傾向於中和它。因此可了解到，上述硬化劑濃度之較佳值並未考慮入該固體之此效應。任何由於固體特性所需的調整，將取決於所使用之固體量，並可以簡單實驗決定。
可溶性酚醛樹脂之放熱性固化反應與酸硬化劑會導致副產物形成，尤其是醛與水，其至少部分被揮發。
固化反應較佳在微細分散惰性與不溶性顆粒固體存在下作用，其實質上均勻分散於整個可溶性酚醛樹脂與硬化劑混合物中。惰性固體係指其使用量不會阻止固化反應者。
一般相信微細分散之顆粒固體可提供小分子揮發形成的氣泡核，主要形成甲醛及/或水，存在於可溶性酚醛樹脂及/或由固化作用產生，並提供氣泡形成促進位置，因而協助孔徑均一。微細分散固體之存在亦可促進氣泡獨立穩定，並降低氣泡堆積傾向，最後導致氣泡在固化前破裂。為了達到希望的效果，固體之存在量不低於5%，以可溶性酚醛樹脂重量為基準。
任何不溶於反應混合物中之微細分散顆粒固體皆適用，只要其為惰性即可。適當之顆粒固體範例提供於下，並可包括氧化鋁。
較佳避免使用微鹼性反應之外的固體，如鹼金屬的矽酸鹽和碳酸鹽，因為其會與酸硬化劑反應之傾向。然而，固體如滑石，其會具有非常弱鹼性反應，在某些情況下，由於受到強鹼性材料如菱鎂礦汙染，是可接受的。
某些材料，尤其是纖維性材料如木粉，為可吸收性，因此其必須使用較大量，與非纖維性材料相較，以達到有價值的已發泡產物。
固體較佳具粒徑範圍為0.5至800 微米。若粒徑太大，發泡體的小孔結構傾向於變成不希望的粗糙度。另一方面，就非常小的粒徑而言，所得發泡體傾向於相當密集。較佳範圍為1至100 微米，最佳為2 至40微米。小孔結構之均勻性似乎可幫助粒徑均一性。若希望的話，可使用固體混合物。
若希望的話，固體如微細分散的金屬粉末可包括於內，其有貢獻於製程中產生的氣體或蒸氣體積。然而，若單獨使用，應了解到在氣體分解或化學反應後產生之殘餘物，應滿足本發明方法對於惰性與不溶性微細分散顆粒固體的要求。
較佳地，該微細分散固體具不會明顯異於可溶性酚醛樹脂之密度，因此可降低微細分散固體在混合後堆積在混合物底部的機率。
一類較佳之固體為液壓水泥，如石膏(gypsum)與灰泥(plaster)，而非波特蘭水泥(Portland cement)，由於其鹼度。這些固體傾向於與反應混合物中存在之水反應，以製造在固化樹脂產物內硬化之骨架結構。此外，與水之反應亦為放熱性，並可幫助發泡與固化反應。使用這些材料所得之已發泡產物具特別有價值的物理特性。此外，當暴露於火焰較長時間後，它們仍傾向於持續焦化，其仍然夠強並可支撐負載。產物亦具有絕佳之絕熱性與能量吸收特性。惰性顆粒固體較佳量為20至200份重每100份重可溶性酚醛樹脂。
另一類較佳固體係由於其可產生具類似於使用液壓水泥而得產物之特性者，包含滑石及/或飛灰。固體之較佳量亦為20至200份重每100份重可溶性酚醛樹脂。
就上述類型之固體而言，最佳範圍為50至150份重每100份重可溶性酚醛樹脂。
一般而言，可使用之固體最大量僅受加入混合物與操作該混合物之物理問題控制。一般而言，希望混合物可倒出，即使是在高固體濃度時，當混合物類似麵糰或漿糊且無法倒出時，可獲得有價值特性之已發泡產物。
其他添加物亦可包括於發泡體-形成混合物中。這些可包括：(i) 界面活性劑，如陰離子性材料，如長鏈烷基苯磺酸的鈉鹽、非離子性材料如以聚(氧化乙烯)或其共聚物為基礎者，以及陽離子性材料，如長鏈四級銨化合物或以聚丙烯醯胺為基礎者；(ii)黏度修飾劑，如烷基纖維素，尤其是甲基纖維素；以及 (iii)增色劑，如染料或色素。酚樹脂之塑化劑亦包含於內，條件為其不會抑制固化與發泡反應，且上述之多官能基化合物，除了二氫化合物以外，可包括於內，其在固化時參與交聯反應；如二或聚胺、二或聚異氰酸酯、二或聚羧酸，以及胺醇。可聚合不飽和化合物亦可包括，可能是與可在固化反應時活化之自由基聚合化起始劑如丙烯酸單體，亦稱之為胺基甲酸酯丙烯酸酯、苯乙烯、馬來酸與其衍生物，及其混合物，組合。若希望的話，發泡體-形成組成物亦可包括脫水劑。
其他樹脂可包含於內如作為預聚物，其在發泡與固化反應期間會固化，或作為粉末、乳化物或分散物。聚縮醛之範例如聚乙烯醇縮醛、乙烯基聚合物、烯烴聚合物、聚酯、丙烯酸聚合物和苯乙烯聚合物、聚胺基甲酸酯與其預聚物和聚酯預聚物，以及三聚氰胺樹脂、酚醛清漆等。也可以包括常規的發泡劑，以提高發泡反應，例如低沸點有機化合物或會分解或反應以產生氣體之化合物。
該已發泡聚合物可以任何已知方法粉碎。例如，該發泡聚合物 可使用研磨機粉碎，如球磨。
用於本發明中知經粉碎已發泡聚合物具平均粒徑範圍1至200 µm，如10至150 µm，較佳25至100 µm。
在一實施例中，該已發泡聚合物經粉碎，且所得產物係直接使用，例如不需進一步加工，以形成氣體產生材料。在另一實施例中，僅有具粒徑範圍 1至200 µm，如10至150 µm，較佳25至100 µm者，可用於形成該氣體產生材料。
提供於本發明方法與氣體產生材料中之經粉碎已發泡聚合物存在量可為至多40%，一般為5至35%經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑總重量。在某些範例中，該經粉碎已發泡聚合物之存在量為8至20%，更佳為11至17%，尤佳為13至15%經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑總重量。
使用於本發明之含氮燃料可選自於胍鹽或其衍生物、三唑和四唑，以及偶氮化合物。適當的胍鹽或衍生物可選自於氰基胍、胺基胍、胺基胍硝酸鹽、硝酸胍、三胺基胍硝酸鹽、二胺基胍硝酸鹽，以及乙烯雙(胺基胍)二硝酸鹽。適當的三唑和四唑包括未經取代的四唑與5- 胺基四唑。適當的偶氮化合物包括偶氮二碳酸酯和偶氮二甲醯胺。
含氮燃料較佳為胍鹽或其衍生物，最佳為氰基胍。較佳為，胍鹽或其衍生物可作為本發明中使用的氣體產生材料之黏合劑，並具有燃料的功能。
提供於本發明方法與氣體產生材料中之含氮燃料量至多為50%，一般為5至45%之經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量。在某些實施例中，該含氮燃料之存在量為19至29%，更佳為21至27%，尤佳為23至25%之經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量。提供於本發明方法與氣體產生材料中之含氮燃料為顆粒形式，具平均粒徑範圍較佳5至150 µm，如10至80 µm，且較佳為20至50 µm。
此外，含氮燃料可以顆粒形式使用於本發明方法中，其之後如與已發泡聚合物一同粉碎為顆粒。含氮燃料可經粉碎為顆粒，具平均粒徑範圍5至150 µm，較佳10至80 µm，更佳為20至50 µm。
本發明所使用之氧化劑可選自於鹼金屬硝酸鹽、過氯酸鹽或碳酸鹽。氧化劑中之鹼金屬通常為鈉或鉀。氧化劑可為硝酸鉀或碳酸鉀，較佳為硝酸鉀。硝酸鉀之使用較佳是在其燃燒溫度時(約150 °C) - 即，其開始燃燒之溫度– 低於碳酸鉀(約300 °C)許多。
提供於本發明方法與氣體產生材料中之氧化劑之加入量至多為80%，一般為 30 至75%之經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量。在某些實施例中，該氧化劑之存在量為55至69%，更佳為58至66%，尤佳為60至64%之經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量。
提供於本發明方法與氣體產生材料中之氧化劑為顆粒形式，具平均粒徑範圍為1至100 µm，較佳為5至50 µm，更佳為15至30 µm 。 此外，本發明方法中所使用之氧化劑為顆粒形式，其之後如與已發泡聚合物一同粉碎為顆粒。氧化劑可經粉碎為顆粒，具平均粒徑範圍1至100 µm，較佳5至50 µm，更佳為15至30 µm。
為避免產生疑問，應理解到每種氣體產生材料之成分，即經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料和氧化劑，皆為不同的化合物。因此，單一化合物無法對應於大於一種之這些成分。
本發明方法較佳包含結合： 經粉碎已發泡聚合物 ，其量為8至20 %； 含氮燃料，其量為19至29 %；以及 氧化劑 ，其量為55 至69 %， 之經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量。
更佳為結合： 經粉碎已發泡聚合物 ，其量為11至17 %； 含氮燃料，其量為21至27 %；以及 氧化劑 ，其量為58 至66 %， 之經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量。
尤佳為結合： 經粉碎已發泡聚合物 ，其量為13至15 %； 含氮燃料，其量為23至25%；以及 氧化劑 ，其量為60 至64 %， 之經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量。
在特定範例中，該經粉碎已發泡聚合物之存在量為14 %、含氮燃料之存在量為24 %，以及氧化劑之存在量為 62 %，之經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量。
應了解到，本發明方法中之經粉碎已發泡聚合物、氧化劑與含氮燃料之量，對應於最終產物之這些成分量。儘管可使用某一範圍之材料，該經粉碎已發泡聚合物較佳為酚樹脂、該含氮燃料較佳為胍鹽或其衍生物如氰基胍，以及該氧化劑較佳為硝酸鉀。
經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑可以任何已知方法結合形成氣體產生材料，如使用槳葉混合機。化合物可於單一步驟中結合，或成分中之二者結合，之後加入第三者。例如，含氮燃料與氧化劑可先結合，之後加入經粉碎已發泡聚合物。
本發明方法可更包含模製該氣體產生材料至單位塊材中。較佳地，該單位具有尺寸10 g至10 kg，如20 g至1 kg。
該氣體產生材料可模製成任何形狀，如圓柱狀或丸狀。當氣體產生材料為丸/顆粒形式，應了解到所形成的丸/顆粒可加入聚合物基質中。此聚合物基質可用於形成聚合物結構，如片狀，具氣體產生丸/顆粒分散於其中。
本發明方法可更包含壓製氣體產生材料，以壓縮各成分。氣體產生材料較佳置於壓力1 MPa至200 MPa，如20 MPa至150 MPa。
本發明方法可更包含結合水與經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑，以形成糊狀物。水可與經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料及/或氧化劑一同加入，或可一次加入這些成分的兩者或三者，其已先結合。在一實施例中，水可與經粉碎已發泡聚合物先結合，之後加入含氮燃料與氧化劑。
水之添加量一般自1至100 %，較佳 5至50 %，更佳10至30 %之經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量。可加入較希望更多的水量至氣體產生材料中，在氣體產生材料形成期間，因為水可幫助各成分黏合。
該方法可更包含乾燥該糊狀物，如至含水量小於50%，如1 至40 %，較佳3至30 %，更佳 5至 20 %，以經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量為基準。此水量可優勢地使由於使用經粉碎聚合物而引起的非驅動性爆炸風險降至最低，但令人驚訝地無法阻止本發明氣體產生材料之驅動燃燒。
該乾燥可於溫度25 至110 °C下進行，較佳40至90 °C，更佳60至80 °C，使用任何傳統技術。例如，該乾燥可於乾燥箱中進行。此外，空氣可簡單環繞氣體產生材料循環。氣體產生材料之乾燥通常發生於 10 分鐘至24小時。在一實施例中，該氣體產生材料可經由通過加熱滾輪同時乾燥並壓縮。
除了氣體產生材料之主成分之外(即經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑)，該氣體產生材料可更包含另外的成分如黏合劑、氧化物系催化劑、燃速調節劑、火焰抑制化學物、抗爆震成分及/或額外氧化劑。然而，在某些案例中，較佳該氣體產生材料僅由經粉碎已發泡聚合物(如經粉碎酚樹脂發泡體)、含氮燃料(如胍鹽或其衍生物)、氧化劑(如硝酸鈉或鉀，或碳酸鈉或鉀)與水組成。
應了解到次要量之其他黏合劑亦可存在，如水溶性有機黏合劑。適當之黏合劑包括瓜耳膠、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚乙烯醇和水溶性纖維素。此種其他黏著劑一般使用量至多15%，如自0.1至15%，如自1至5%之經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量。
適當的燃速調節劑包括粉狀金屬或其對應的合金、氧化物、鹽類或錯合物。此類修飾劑範例包括，如鋁、鉍、鈣、銅、鉿、鐵、鎂、鍶、錫、鈦、鎢、鋅和鋯。如上所述，亦包括其各自之氧化物、鹽類與錯合物。燃速調節劑可單獨使用，或與一或多種其他燃速調節劑組合。鉻酸鉀、重鉻酸鉀、鉻酸銨和重鉻酸銨亦可使用作為燃速調節劑，並可以水溶液形式施加到氧化劑的表面。燃速調節劑之存在量至多2 %，如自0.1至2%，如自0.5至1.5 %之經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量。
該氣體產生材料亦可包含氧化物系催化劑，其包含選自於下列族群之至少二成分，選自於週期表第I、IV、V、VI、VII和VIII族元素，如鉬酸鈷或鉬酸鉛。其他可使用之氧化物系催化劑包括鉬酸、鉻酸及/或鎢酸之Li、Na、K、Rb、Cs、Ag、Cu、Sn、Pb、V、As、Sb、Bi、Fe或Ni 鹽。氧化物系催化劑之使用量至多20%，如自0.1至20%，如自5至15%之經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量。
適當之火焰抑制化學物質包括氯化鉀與磷酸單胺化合物。此類化合物之存在量至多15 %，如自0.1至15%，如自5 至10%之經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量。
抗爆震成分亦可用於預防不希望之氣體產生材料燃燒。適當之抗爆震成分包括膨潤土、氧化鋁、二氧化矽，和矽藻土。這些成分之使用量至多20%，如自0.1至20%，如自5至15%之經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量。
氣體產生材料中另外的成分之總存在量至多為 40 %，較佳至多30 %，更佳至多 20 %之經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量。
在使用本發明材料時，可與已知的滅火設備一起使用。該材料亦可與WO2013/108042中揭示的裝備一同使用，其揭示了滅火板。
在另一實施例中，該材料亦可以單一站進料形式使用，其啟動時可置於待滅火區域。為了避免任何疑慮，進料可用於完全或部分抑制火勢。進料之規模亦可依據火勢及/或需要抑制火勢之區域而選定。此外，亦可使用多次進料，當有需要時。
範例
係測量一系列由三種類型之氣體產生材料產生的反應煙霧。
三種類型之氣體產生材料為： A.  “具催化劑之先前技藝材料”包含硝酸鉀、酚-形式甲醛樹脂、甲苯磺酸、二氰二醯胺 B. “不具催化劑之先前技藝材料” 包含硝酸鉀、酚-形式甲醛樹脂、二氰二醯胺 C.  “本發明材料” 包含硝酸鉀、二氰二醯胺、經粉碎已發泡酚-甲醛樹脂
先前技藝材料由Villanova販售，產物部分商品名稱為‘Firestryker’。 “具催化劑之先前技藝材料”包含，以組成物總重量為基準， 60 %之硝酸鉀、13.73 %之酚-形式醛樹脂、1.29 %之甲苯磺酸、23.46 %之二氰二醯胺， 0.86 %之水。
由三種類型氣體產生材料產生之反應煙霧評估，係於兩小時期間進行，於體積7.7 m3 密閉箱中。就“不具催化劑之先前技藝材料”而言，三次進料，每次重量50 kg，燃燒歷時兩小時。每40分鐘間隔點燃一次進料，即第一次進料係於二小時間隔的開頭起始，第二次進料在40分鐘時，第三次進料在1小時20分鐘時。就“具催化劑之先前技藝材料”以及“本發明材料”而言，四次進料，每次重量50 kg，燃燒歷時兩小時。每30分鐘間隔點燃一次進料，即第一次進料係於二小時間隔的開頭起始，第二次進料在30分鐘時，第三次進料在1小時，最後一次在1.5小時。
測量探針係位於箱內小洞中。 係測量下列汙染物： •    燃燒氣體：CO、NOx 、SOx (如 SO2 )、O2 •    酚 •    甲醛 •    氨 •    總氰類(氰化氫與鹽類) •    硫化氫         •    多核芳香烴 分析方法
有關於氣體汙染物燃燒之測量，係於第一次進料燃燒後20分鐘期間進行。所有其他測量係於兩小時期間進行。 燃燒氣體：CO、NOx 、SOx (如 SO2 )、O2
燃燒參數係連續測量。具NDIR偵測系統之可攜式計HORIBA，係用於測量CO和SO2 ，化學發光法用於測量NOx ，順磁性法用於測量O2 。 總氰類(氰化氫與鹽類) – UV-VIS –內部法 (Rif. Met. Uff. MU 2251:2008 + ISO 6703-2:1984)
進行氰化氫測量，使用NaOH水溶液作為測量支撐物。NaOH溶液係與 吡啶與巴比妥酸接觸，之後使用US-VIS 光譜儀，於波長578 nm分析。 酚 – GC-MS – Met. Uff. NIOSH 2546 1994
酚測量係使用XAD-7固體吸附劑管作為測量支撐。固體吸附劑試管用甲醇沖提。使用氣相層析法 - 質譜偵測系統進行分析。 甲醛 – HPLC-UV – Met. Uff. NIOSH 2016 1998
甲醛測量係使用含塗覆有2,4-二硝基苯肼之矽膠的卡匣作為測量支撐物。卡匣以乙腈沖提，用於HPLC。分析使用高壓液相層析法 (HPLC-UV)，具UV-VIS偵測系統分析。 多核芳香烴– GC-MS – Met. Uff. NIOSH 5515 1994
測量係使用一系列具玻璃纖維過濾器之XAD-2小管作為測量支撐物。過濾器與小管係以己烷-丙酮混合物沖提。所得溶液使用氣相層析質譜偵測系統分析。 氨 – UV-VIS – Met. Uff. NIOSH 6015 1994
氨測量係使用固體吸附管，其具有經硫酸活化之矽膠作為測量支撐物。支撐物係以超純水溶液沖提。所得溶液係使用UV-VIS光譜法分析。 硫化氫– IC – Met. Uff. NIOSH 6013 1994
硫化氫測量係使用固體吸附管，具椰子殼作為測量支撐物。固體吸附管係使用NaOH溶液沖提。所得溶液使用離子層析法分析。
玻璃纖維過濾器係用於需要使用固體吸附管之測量，以避免燃燒過程中產生的顆粒物質之吸附層堆積。過濾器亦經分析。 結果
燃燒氣體：CO、NOx 、SOx (如SO2 )、O2 ：測量結果並未顯示氣體產生材料發散出的燃燒氣體間有明顯差異。每一材料皆產生類似的燃燒氣體量，除了NOx 與CO之外，其在“具催化劑之先前技藝材料”中之製造量稍低。
Figure 105125259-A0304-0001
酚：“不具催化劑之先前技藝材料”燃燒時製造出較少量之酚，與其他材料相較。無甲苯磺酸催化劑用於酚-形式醛樹脂交聯，在“不具催化劑之先前技藝材料”製備期間，表示交聯需要進行較長時間，因此可使未反應之酚散逸至大氣中。因此，“不具催化劑之先前技藝材料” 燃燒時釋放出較少量之酚。由於“本發明材料”中的樹脂已預先發泡，酚有些許時間可由發泡體散逸至大氣中。因此，該樹脂可視為 “老化”，與“具催化劑之先前技藝材料”中所使用的樹脂相較。
Figure 105125259-A0304-0002
甲醛：每一氣體產生材料的甲醛值皆偏低。
Figure 105125259-A0304-0003
氨：在三種類型的材料中，氨值皆接近，考慮到用於試驗的進料量和分析的性質。
Figure 105125259-A0304-0004
多核芳香烴：結果顯示多核芳香烴係在燃燒時由材料之有機成分產生。平均而言，“本發明材料” 會產生較少量的芳香烴，與其他二種材料相較。不希望受到理論束縛，一般相信測得之較少量為 “本發明材料”燃燒溫度較高，導致多核芳香烴較多分解的結果。
Figure 105125259-A0304-0005
硫化氫：“不具催化劑之先前技藝材料” 產生次要量的硫化氫(H2S)，極可能是由於無甲苯磺酸作為催化劑。“本發明材料”可產生更多的硫化氫，與 “具催化劑之先前技藝材料”相較。這在某種程度上預期為燃燒前的混合物中存在的硫相對量，顯示與某些其它成分量之組合。
Figure 105125259-A0304-0006
Figure 105125259-A0304-0007
總氰類(氰化氫與鹽類)：在“本發明材料” 與先前技藝殘料燃燒所產生的氰化物之間，具有相當大的差異。“本發明材料” 散發出的氰化物量較先前技藝材料小十倍以上，因此可允許使用較大量之氣體產生材料於每單位預定空間中。不希望受到任何理論束縛，一般相信 “本發明材料”觀察到的較小值，可能有助於燃燒的較高溫度，即超過 1000°C對上小於800°C。
Figure 105125259-A0304-0008
如實驗證據所見，該氣體產生材料適於抑制火災，特別是在密閉空間內，其中不希望副產物的潛在累積可能對人體有害。結果亦顯示，使用經粉碎已發泡聚合物會導致降低由包含氮燃料和氧化劑的氣體產生材料釋放出的氰化物量。
(無)
(無)

Claims (57)

  1. 一種形成氣體產生材料之方法，該方法包含粉碎已發泡聚合物，以形成經粉碎之已發泡聚合物，並結合該經粉碎已發泡聚合物與含氮燃料及氧化劑，其中該已發泡聚合物係選自於酚樹脂發泡體、聚苯乙烯發泡體、聚胺基甲酸酯發泡體、聚乙烯發泡體、聚氯乙烯發泡體、聚醋酸乙烯酯發泡體、聚酯發泡體、聚醚發泡體，以及發泡體橡膠。
  2. 如請求項1之方法，其中該已發泡聚合物為酚樹脂發泡體。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該已發泡聚合物具平均孔徑0.5至5mm。
  4. 如請求項1或2之方法，其中該已發泡聚合物為開孔性。
  5. 如請求項1或2之方法，其中經粉碎已發泡聚合物之平均粒徑範圍1至200μm。
  6. 如請求項1或2之方法，其中已發泡聚合物之粉碎係使用研磨機進行。
  7. 如請求項1或2之方法，其中該方法更包含形成已發泡聚合物，可經固化反應形成於下列者之間：(a)液體可溶性酚醛樹脂；以及(b)可溶性酚醛樹脂之酸硬化劑。
  8. 如請求項7之方法，其中該不溶性顆粒固體係存在於該固化反應中。
  9. 如請求項8之方法，其中該不溶性顆粒固體之存在量為至少5重量%之液體可溶性酚醛樹脂。
  10. 如請求項7之方法，其中該可溶性酚醛樹脂為酚可溶性酚醛樹脂。
  11. 如請求項10之方法，其中該方法更包含藉由縮合至少一酚化合物與至少一醛類而形成可溶性酚醛樹脂。
  12. 如請求項7之方法，其中該酸硬化劑為對-甲苯磺酸。
  13. 如請求項7之方法，其中一催化劑係存在於縮合反應期間。
  14. 如請求項1或2之方法，其中該含氮燃料係選自於胍鹽、三唑與四唑，以及偶氮化合物。
  15. 如請求項14之方法，其中該含氮燃料為胍鹽或其衍生物。
  16. 如請求項15之方法，其中該胍鹽或其衍生物為氰基胍。
  17. 如請求項1或2之方法，其中該含氮燃料係呈顆粒形式，且其平均粒徑範圍為5至150μm。
  18. 如請求項1或2之方法，其中該氧化劑係選自於鹼金屬硝酸鹽、過氯酸鹽或碳酸鹽。
  19. 如請求項18之方法，其中該氧化劑為硝酸鉀或碳酸鉀。
  20. 如請求項1或2之方法，其中該氧化劑係呈顆粒形式，且其平均粒徑範圍為1至100μm。
  21. 如請求項1或2之方法，其中該方法包含結合：經粉碎已發泡聚合物，其含量為8至20%；含氮燃料，其含量為19至29%；以及氧化劑，其含量為55至69%，前述量係以經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量為基準。
  22. 如請求項21之方法，其中該經粉碎已發泡聚合物之存在量為14%；含氮燃料之存在量為24%；且氧化劑之存在量為62%，前述量係以經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量為基準。
  23. 如請求項1或2之方法，其中該結合涉及混合。
  24. 如請求項1或2之方法，其中該方法包含結合水與經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑，以形成糊狀物。
  25. 如請求項24之方法，其中水係以1至100%之量來加入，前述量係以經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量為基準。
  26. 如請求項25之方法，其中水係以10至30重量%之量來加入，前述量係以經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量為基準。
  27. 如請求項24之方法，其中該方法包含結合水與經粉碎已發泡聚合物，且之後再將水及經粉碎已發泡聚合物與含氮燃料及氧化劑結合。
  28. 如請求項24之方法，其中該方法包含乾燥該糊狀物。
  29. 如請求項28之方法，其中該方法包含乾燥糊狀物而使其含有含量為1至40%之水，前述量係以經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量為基準。
  30. 如請求項29之方法，其中該方法包含乾燥糊狀物而使其含有含量為5至20%之水，前述量係以經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量為基準。
  31. 如請求項28之方法，其中該乾燥係於從25至110℃之溫度進行。
  32. 如請求項31之方法，其中該乾燥係進行一段從10分鐘至24小時之期間。
  33. 如請求項1或2之方法，其中該方法包含引入另外的成分至氣體產生材料中，該另外的成分係選自於黏著劑、燃速調節劑、火焰抑制化學物質，及/或額外的氧化劑。
  34. 如請求項33之方法，其中該氣體產生材料中該另外的成分之總存在量至多為50%，前述量係以經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量為基準。
  35. 一種氣體產生材料，包含：(i)經粉碎已發泡聚合物；(ii)含氮燃料；以及(iii)氧化劑其中該已發泡聚合物係選自於酚樹脂發泡體、聚苯乙烯發泡體、聚胺基甲酸酯發泡體、聚乙烯發泡體、聚氯乙烯發泡體、聚醋酸乙烯酯發泡體、聚酯發泡體、聚醚發泡體，以及發泡體橡膠。
  36. 如請求項35之氣體產生材料，其中該材料係得自於請求項1至34中任一項之方法。
  37. 如請求項35之氣體產生材料，其中該已發泡聚合物為酚樹脂發泡體。
  38. 如請求項35至37中任一項之氣體產生材料，其中該經粉碎已發泡聚合物之平均粒徑範圍為1至200μm。
  39. 如請求項35至37中任一項之氣體產生材料，其中該含氮燃料係選自於胍鹽、三唑與四唑，以及偶氮化合物。
  40. 如請求項39之氣體產生材料，其中該含氮燃料為胍鹽或其衍生物。
  41. 如請求項40之氣體產生材料，其中該胍鹽或其衍生物為氰基胍。
  42. 如請求項35至37中任一項之氣體產生材料，其中該含氮燃料係呈顆粒形式，且其粒徑範圍為5至150μm。
  43. 如請求項35至37中任一項之氣體產生材料，其中該氧化劑係選自於鹼金屬硝酸鹽、過氯酸鹽或碳酸鹽。
  44. 如請求項43之氣體產生材料，其中該氧化劑為硝酸鉀或碳酸鉀。
  45. 如請求項35至37中任一項之氣體產生材料，其中該氧化劑係呈顆粒形式，且其平均粒徑範圍為1至100μm。
  46. 如請求項35至37中任一項之氣體產生材料，其中：經粉碎已發泡聚合物之存在量為8至20%；含氮燃料之存在量為19至29%；以及氧化劑之存在量為55至69%，前述量係以經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量為基準。
  47. 如請求項46之氣體產生材料，其中該經粉碎已發泡聚合物之存在量為14%；含氮燃料之存在量為24%；以及氧化劑之存在量為62%，前述量係以經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量為基準。
  48. 如請求項35至37中任一項之氣體產生材料，其中該氣體產生材料係呈含水糊狀物形式。
  49. 如請求項48之氣體產生材料，其中該糊狀物含有含量為1至40%之水，前述量係以經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量為基準。
  50. 如請求項49之氣體產生材料，其中該糊狀物含有含量為5至20%之水，前述量係以經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量為基準。
  51. 如請求項35至37中任一項之氣體產生材料，其中該氣體產生材料包含另外的成分，其係選自於黏著劑、燃速調節劑、火焰抑制化學物質，及/或額外的氧化劑。
  52. 如請求項51之氣體產生材料，其中該氣體產生材料中該另外的成分之總存在量至多為50%，前述量係以經粉碎已發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之總重量為基準。
  53. 一種如請求項35至52中任一項之氣體產生材料之用途，係用以抑制火焰。
  54. 一種經粉碎已發泡聚合物之用途，係用以降低由含有含氮燃料與氧化劑之氣體產生材料發散出的氰化物。
  55. 一種經粉碎已發泡聚合物之用途，係用以增加含有含氮燃料與氧化劑之氣體產生材料的燃燒溫度。
  56. 如請求項54或55之用途，其中該氣體產生材料係如請求項35至52中任一項所定義者。
  57. 如請求項54之用途，其中降低氰化物發散係與包含未發泡聚合物、含氮燃料與氧化劑之氣體產生材料相較。
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