RU2162871C2

RU2162871C2 - Heat-protection coating composition

Info

Publication number: RU2162871C2
Application number: RU98111208A
Authority: RU
Inventors: С.В. Костиков; В.А. Назаренко; О.С. Реутов; С.Ф. Симаков
Original assignee: Закрытое акционерное общество научно-производственное предприятие "Спецэнерготехника"
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1998-06-11
Publication date: 2001-02-10

Abstract

FIELD: heat-protection coatings. SUBSTANCE: invention relates to manufacture technology for heat- and fire- protection foaming compositions. Coating has outside chlorosulfurized polyethylene layer and at least one layer composed of liquid sodium glass- hardener (sodium silicofluoride), filler (chamotte, Aerosil, and glass threads 5-10 mm long), mineral pigment, and crystalline hydrates. Components are applied in specified proportions. EFFECT: reduced toxicity of composition, increased resistance of coating layer to vibrations and static loads, and lowered coefficient of thermal conductivity. 1 tbl

Description

Предлагаемый состав относится к теплозащитным (огнезащитным) вспенивающимся покрытиям и может быть использован для защиты поверхностей от высокотемпературных воздействий. The proposed composition relates to heat-protective (fire-retardant) foaming coatings and can be used to protect surfaces from high temperature influences.

Известен состав для теплозащитных покрытий А.С. СССР N 1682369 по МКИ C 09 D 5/18, 1989 года, содержащий (мас.ч.):
Хлорсульфированный полиэтилен - 12 - 14
Толуол - 42 - 45
Хлористый метилен - 42 - 45
Терморасширяющийся графит - 48 - 52
n-трет-Бутилформальдегидная смола - 7 - 9
Полиметилсилазан - 8 - 12
и состав для теплозащитных покрытий А.С. СССР N 179886 по МКИ C 09 D 123/34, 1993 года, содержащий (вес.ч.):
Хлорсульфированный полиэтилен - 12 - 14
Толуол - 86 - 88
Терморасширяющийся графит - 5 - 30
Дициандиамид - 5 - 30
Окись магния - 1,0 - 1,1
Окись цинка - 1,0 - 1,1
Стеариновая кислота - 1,0 - 1,1
Дифенилгуанидин - 0,3 - 0,4
Недостатками данных составов является недостаточная экологическая чистота.Known composition for thermal coatings A.S. USSR N 1682369 according to MKI C 09 D 5/18, 1989, containing (parts by weight):
Chlorosulfonated Polyethylene - 12 - 14
Toluene - 42 - 45
Methylene Chloride - 42 - 45
Thermally expanding graphite - 48 - 52
n-tert-Butyl formaldehyde resin - 7 - 9
Polymethylsilazane - 8 - 12
and composition for heat-protective coatings A.S. USSR N 179886 according to MKI C 09 D 123/34, 1993, containing (parts by weight):
Chlorosulfonated Polyethylene - 12 - 14
Toluene - 86 - 88
Thermally expanding graphite - 5 - 30
Dicyandiamide - 5 - 30
Magnesium Oxide - 1.0 - 1.1
Zinc oxide - 1.0 - 1.1
Stearic acid - 1.0 - 1.1
Diphenylguanidine - 0.3 - 0.4
The disadvantages of these compositions is the lack of environmental cleanliness.

Наиболее близким прототипом для предлагаемого состава является состав огнестойкой краски А.С. СССР N 12537 по классу 22f,9, содержащий, кг:
Жидкое стекло натриевое или калиевое - 25
Горячая вода - 15
Тяжелый шпат - 15
Окись цинка - 1
Мел - 0,5
Крахмал - 0,25
Глицерин - 0,2
Хлорноватокислый калий - 0
Краска минеральная - До желтого цвета
Недостатком прототипа является недостаточная экологическая чистота из-за включения органических веществ и связанное с этим снижение теплостойкости. Использование хлорноватокислого калия приводит к выделению кислорода в процессе прогрева, который поддерживает горение.The closest prototype for the proposed composition is the composition of fire-retardant paint A.S. USSR N 12537 according to class 22f, 9, containing, kg:
Sodium or potassium water glass - 25
Hot water - 15
Heavy Spar - 15
Zinc Oxide - 1
Chalk - 0.5
Starch - 0.25
Glycerin - 0.2
Potassium Chloride - 0
Mineral paint - To yellow
The disadvantage of the prototype is the lack of environmental purity due to the inclusion of organic substances and the associated decrease in heat resistance. The use of potassium chloride leads to the release of oxygen during the heating process, which supports combustion.

Технический результат изобретения - снижение токсичности состава. The technical result of the invention is the reduction of toxicity of the composition.

Помимо вышеописанного технического результата возможно дополнительное повышение стойкости слоя покрытия к вибрациям и статическим нагрузкам. In addition to the above technical result, it is possible to further increase the resistance of the coating layer to vibrations and static loads.

Помимо вышеописанных технических результатов наблюдалось повышение теплозащитных свойств покрытия. In addition to the above technical results, an increase in the heat-shielding properties of the coating was observed.

Поставленные технические результаты достигаются тем, что в составе для теплозащитных покрытий содержится (вес.ч.):
Вода - 20,4 - 78,8
Жидкое натриевое стекло - 10,2 - 44,7
Шамот - 12,1 - 35,8
Кремнефтористый натрий - 2,0 - 7,1
Пигмент неорганический - 1,0 - 7,2
Аэросил - 2,0 - 7,3
Стеклянные нити длиной 5 - 10 мм - 0,01 - 10,0
Кристаллогидраты - 0,01 - 10,0
С целью повышения влагостойкости и атмосферостойкости наносится внешний слой хлорсульфированного полиэтилена толщиной 40 - 80 мкм.The stated technical results are achieved by the fact that the composition for thermal protective coatings contains (parts by weight):
Water - 20.4 - 78.8
Liquid sodium glass - 10.2 - 44.7
Fireclay - 12.1 - 35.8
Sodium silicofluoride - 2.0 - 7.1
Inorganic pigment - 1.0 - 7.2
Aerosil - 2.0 - 7.3
Glass filaments 5 - 10 mm long - 0.01 - 10.0
Crystal hydrates - 0.01 - 10.0
In order to increase moisture resistance and weather resistance, an outer layer of chlorosulfonated polyethylene with a thickness of 40 - 80 microns is applied.

Наличием в составе жидкого натриевого стекла достигается вспениваемость слоя материала от термического воздействия и технический результат изобретения за счет экологически основного компонента состава. Наличием в составе шамота достигается большая теплоемкость и низкая температуропроводность слоя материала. Кремнефтористый натрий служит отвердителем состава. Пигмент придает различные цвета составу. Аэросил повышает тиксотропные свойства и уменьшает теплопроводность состава. Наличием в составе стеклянных нитей достигается дополнительное повышение стойкости слоя материала к вибрациям и статическим нагрузкам. Наличие в составе кристаллогидратов, например тригидрата ацитата натрия, алюмокалиевых квасцов, достигается уменьшением коэффициента температуропроводности состава за счет дополнительного поглощения теплоты во время фазовых превращений, например плавления. Наличием в составе внешнего слоя из хлорсульфированного полиэтилена достигается повышение атмосферостойкости покрытия. The presence in the composition of liquid sodium glass is achieved foaming layer of the material from thermal effects and the technical result of the invention due to the environmentally main component of the composition. The presence of chamotte achieves high heat capacity and low thermal diffusivity of the material layer. Sodium silicofluoride serves as a hardener of the composition. The pigment gives various colors to the composition. Aerosil improves thixotropic properties and reduces the thermal conductivity of the composition. The presence of glass filaments provides an additional increase in the resistance of the material layer to vibrations and static loads. The presence of crystalline hydrates, for example sodium trihydrate, potassium alum, is achieved by reducing the thermal diffusivity of the composition due to additional heat absorption during phase transformations, for example, melting. The presence in the composition of the outer layer of chlorosulfonated polyethylene increases the weather resistance of the coating.

Испытание теплозащитных свойств покрытия осуществлялось по следующей методике на установке СИН-1 (стенд импульсивного нагрева). Приготовленный состав наносили на стальные 2 мм образцы кистью. В опытах наносили слой покрытия толщиной 4 мм. Края образцов защищали при помощи трех каскадов трубчатых газоразрядных водоохлаждаемых источников излучения с ксеноновым наполнителем типа ДТП 10/200. Расстояние до испытуемого образца подбиралось таким образом, чтоб суммарная плотность теплового потока на его поверхность достигала 200 кВт/м. Температура обратной поверхности образца измерялась с помощью термопары. Testing the heat-shielding properties of the coating was carried out according to the following procedure on the SIN-1 installation (impulsive heating stand). The prepared composition was applied to steel 2 mm samples with a brush. In the experiments, a coating layer 4 mm thick was applied. The edges of the samples were protected using three cascades of tubular gas-discharge water-cooled radiation sources with xenon filler type DTP 10/200. The distance to the test sample was selected so that the total density of the heat flux to its surface reached 200 kW / m. The temperature of the return surface of the sample was measured using a thermocouple.

Вибростойкость оценивали по времени появления первых трещин на образцах, помещенных на вибростенд при частотах от 10 до 4000 Гц и ускорении от 1,25 до 40 g. Vibration resistance was evaluated by the time the first cracks appeared on the samples placed on the vibration stand at frequencies from 10 to 4000 Hz and acceleration from 1.25 to 40 g.

Экологическую чистоту определяли по суммарному газовыделению окиси углерода и органических веществ в вакуум из равной навески вещества (0,5 г) при нагреве его до 500^oC в течение 20 минут.Ecological purity was determined by the total gas evolution of carbon monoxide and organic substances into vacuum from an equal weight of the substance (0.5 g) when it was heated to 500 ^o C for 20 minutes.

Результаты испытания приведены в таблице в сопоставлении с композицией прототипа. Из таблицы видно повышение теплозащитных свойств, вибростойкости и экологической чистоты при переходе от состава-прототипа к заявляемому составу. По результатам испытаний (таблица) выбраны оптимальные граничные условия соотношения компонентов. К тому же значительное повышение содержания наполнителя вело к повышению вязкости состава и невозможности пользоваться кистью для его нанесения, а снижение содержания аэросила приводило к стеканию состава с вертикальной стенкой. The test results are shown in the table in comparison with the composition of the prototype. The table shows the increase in heat-shielding properties, vibration resistance and environmental cleanliness when moving from the composition of the prototype to the claimed composition. According to the test results (table), the optimal boundary conditions for the ratio of components were selected. In addition, a significant increase in the filler content led to an increase in the viscosity of the composition and the inability to use the brush to apply it, and a decrease in the aerosil content led to the runoff of the composition with a vertical wall.

Предлагаемый состав характеризуется примером. The proposed composition is characterized by example.

Смешивают компоненты (вес.ч.):
Шамот - 15,8
Кремнефтористый натрий - 2,1
Пигмент неорганический - 1,2
Аэросил - 2,3
Стеклянные нити длиной 5 - 10 мм - 0,1
Кристаллогридраты - 0,1
до образования однородной смеси (далее "компонент 1")
Перед применением смешивают водный раствор жидкого натриевого стекла (вес.ч.) - 110,0 (ГОСТ 13078-81) с "компонентом 1" до образования однородной смеси (далее "компонент 2").Mix the components (parts by weight):
Fireclay - 15.8
Silicon fluoride - 2.1
Inorganic pigment - 1.2
Aerosil - 2.3
Glass threads 5 to 10 mm long - 0.1
Crystal hydrates - 0.1
until a homogeneous mixture is formed (hereinafter “component 1”)
Before use, mix an aqueous solution of liquid sodium glass (parts by weight) - 110.0 (GOST 13078-81) with “component 1” until a homogeneous mixture is formed (hereinafter “component 2”).

Предлагаемый состав готовят перед употреблением из двух компонентов. Срок хранения компонентов в таком двухкомпонентном виде, не ухудшающем их огнезащитных и физико-механических свойств 0,5 года. Жизнеспособность изготовленного состава 4 - 5 ч. Состав наносят в один или несколько слоев на защищаемую поверхность любым известным способом (кистью, валиком, краскораспылителем). Время высыхания пленки состава до отлипа при 15 - 35^oC не более 2 ч. Последний слой состава сушится в течение 5 - 6 ч при 15 - 35^oC. Затем на поверхность, покрытую "компонентом 2", наносят внешний слой хлорсульфированного полиэтилена толщиной 40 - 80 мкм и сушат 0,5 ч при 15 - 35^oC.The proposed composition is prepared before use from two components. The shelf life of the components in such a two-component form that does not impair their flame retardant and physico-mechanical properties is 0.5 years. The viability of the manufactured composition is 4 to 5 hours. The composition is applied in one or more layers to the surface to be protected by any known method (brush, roller, paint sprayer). The drying time of the film of the composition to tack at 15 - 35 ^o C is not more than 2 hours. The last layer of the composition is dried for 5 - 6 hours at 15 - 35 ^o C. Then, an outer layer of chlorosulfonated polyethylene with a thickness of 40 - 80 microns and dried for 0.5 h at 15 - 35 ^o C.

Claims

A heat-shielding coating made of at least one layer of a composition including liquid sodium glass, a hardener, a filler, an inorganic pigment and water, characterized in that it additionally contains an outer layer of chlorosulphonated polyethylene, and a liquid glass composition contains sodium silicofluoride as a hardener , filler - chamotte, aerosil and glass filaments with a length of 5 - 10 mm and additionally crystalline hydrates in the following ratio of composition components, parts by weight:
Water - 20.4 - 78.8
Liquid sodium glass - 10.2 - 44.7
Fireclay - 12.1 - 35.8
Sodium silicofluoride - 2.0 - 7.1
Inorganic pigment - 1.0 - 7.2
Aerosil - 2.0 - 7.3
Glass filaments 5 - 10 mm long - 0.01 - 10.0
Crystal hydrates - 0.01 - 10.0