RU2262523C1

RU2262523C1 - Огнезащитная композиция для покрытий

Info

Publication number: RU2262523C1
Application number: RU2004122972/04A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Кустов (RU); В.Г. Кустов; Г.Ю. Сечина (RU); Г.Ю. Сечина; С.В. Чернышова (RU); С.В. Чернышова; В.Б. Ямпольский (RU); В.Б. Ямпольский; Н.Н. Кондрашов (RU); Н.Н. Кондрашов; А.А. Старкова (RU); А.А. Старкова; Н.Н. Федченко (RU); Н.Н. Федченко; нов А.Е. Гурь (RU); А.Е. Гурьянов
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие (ФГУП) "Пермский завод им. С.М. Кирова"
Priority date: 2004-07-26
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2005-10-20

Abstract

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к области огнезащитных материалов на основе интеркалированных соединений графита, и предназначено для нанесения огнезащитного покрытия на наружные и внутренние поверхности объектов гражданского, военного назначения, для обработки промышленных конструкций с целью блокировки распространения огня за счет придания огнестойкости, высоких теплоизолирующих свойств при воздействии высоких температур и благодаря небольшому расходу материала на единицу защищаемой поверхности и малой толщины в исходном состоянии. Композиция содержит связующее - смолу карбамидоформальдегидную КФ-Ж, окислитель - графит окисленный, карбонизатор - пентаэритрит и Na-карбоксиметилцеллюлоза, наполнитель - диоксид титана, карбонат кальция, отвердитель - полифосфат аммония, вспениватель - мочевину и воду, в качестве связующего дополнительно содержит сополимер н-бутилакрилата и стирола в виде 50%-ной дисперсии в воде «Финндисп А-10», в качестве отвердителя дополнительно содержит хлорное железо. Задачей изобретения является создание композиции для покрытия, обладающей повышенной механической прочностью, с достаточно прочным каркасом, обладающей хорошей адгезией к металлической поверхности, исключающей отслоение, образование трещин и сползание с вертикальной поверхности, экологически безвредной, экономичной, технологичной в производстве. 2 табл.

Description

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к области огнезащитных материалов на основе интеркалированных соединений графита, и предназначено для нанесения огнезащитного покрытия на наружные и внутренние поверхности объектов гражданского, военного назначения, для обработки промышленных конструкций с целью блокировки распространения огня за счет придания огнестойкости, высоких теплоизолирующих свойств при воздействии высоких температур и благодаря небольшому расходу материала на единицу защищаемой поверхности и малой толщины в исходном состоянии.

Известна «Паста для получения покрытия преимущественно на металле» по патенту РФ №1738800 А1, кл. С 04 В 35/54, 1989 г. состоящая, мас.%:

Окисленный графит	13,33-16,08
Хризотиловый асбест	9,64-14,13
Шамотно-каолиновая пыль	8,49-13,33
Вода	60,01-64,64

Недостатком данной пасты является использование хризотилового асбеста, вредного для организма человека, сложный процесс нанесения покрытия и большой расход пасты из-за большой толщины слоя покрытия.

Известна «Полимерная композиция для огнезащитного вспенивающегося покрытия» по патенту РФ №2103300 С1, кл. 6 С 09 D 111/00, 5/18, 1995 г.

Композиция включает в себя следующие компоненты, мас.ч.:

Однокомпонентный клей на основе хлоропренового каучука	100
Аммоний фосфорнокислый двузамещенный	50-60
Параформ	30-40
Мочевина	10-20

Дополнительно содержит:

Хлорпарафин (пластификатор)	5
Аэросил (матирующий агент)	2-2,5
Хлоркаучук	0,4-0,5
Пигмент	0,5-2,0

Недостатком данной композиции является ограниченная сфера применения, используется в основном для защиты гибких элементов конструкций, выполненных на основе резины. В композиции используется хлоропреновый каучук, дефицитный в России (производителем является Армения). Недостаточная высота пенококса.

Известен «Эластичный огнезащитный материал» по патенту РФ №2131448 С1, кл. 6 С 09 К 21/14, С 08 L 11/00, 1999 г.

Хлоропреновый каучук	100
Окисленный графит со степенью расширения 50-400	50-100
Хлорпарафин с содержанием хлора 25-30%	40-60
Смесь карбоната кальция и оксида кремния	35-45
Вулканирующая смесь	15

Данная композиция применяется в основном для защиты гибких элементов конструкций. В композиции используется хлоропреновый каучук, дефицитный в России (производителем является Армения). Недостаточная высота пенококса.

Известен «Состав для получения огнезащитного материала» по патенту РФ №2130953, кл. 6 С 08 L 9/02, 61/10, 63/00, С 08 К 13/02, С 09 D 5/18, 1999 г., содержащий мас.ч.:

Хлоропреновый или бутадиен-нитрильный каучук
(связующее)	100
Фенолформальдегидная смола (связующее)	100-150
Эпоксидный олигомер (связующее)	50-100
Модифицированный ледяной уксусной кислотой
окисленный графит со степенью расширения
при 150°С не более 40 (окислитель)	50-150
Этиловый эфир уксусной кислоты (растворитель)	400-800
Ароматический амин	20-40

Недостатком данного состава является использование органического растворителя, вредного для организма, потеря стабильности пенообразования - каучук стареет и становится хрупким. Фенольные смолы в условиях пожара выделяют канцерогенные продукты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является «Огнезащитная композиция» по патенту РФ №2208028 С1, кл. 7 С 09 D 5/18, 2002 г.

Композиция включает в себя следующие компоненты, мас.%:

Связующее:

акриловая дисперсия марки «Диакам»	4,5-5,0
смола карбамидоформальдегидная КФ-Ж	15,0-16,0

Окислитель:

графит окисленный

6,2-8,0

Карбонизатор:

пентаэритрит	18,0-24,2
Na-карбоксиметилцеллюлоза	0,7-0,8

Наполнитель

диоксид титана,	1,9-2,0
карбонат кальция	2,8-3,0

Отвердитель:

полифосфат аммония

23,0-26,2

Вспениватель:

мочевина	3,7-4,0
вода	остальное

Недостатком данной композиции является размягчение отвержденного покрытия при достижении 200°С и, как следствие, частичное сползание слоя покрытия с вертикальной поверхности.

Задачей изобретения является создание композиции для покрытия, обладающей повышенной механической прочностью, с достаточно прочным каркасом, обладающей хорошей адгезией к металлической поверхности, исключающей отслоение, образование трещин и сползание с вертикальной поверхности, экологически безвредной, экономичной, технологичной в производстве.

Задача решается за счет того, что известная композиция, содержащая связующее - смолу карбамидоформальдегидную КФ-Ж, окислитель - графит окисленный, карбонизатор - пентаэритрит, наполнитель - диоксид титана, карбонат кальция, отвердитель - полифосфат аммония, вспениватель - мочевину и воду, в качестве связующего дополнительно содержит сополимер н-бутилакрилата и стирола в виде 50%-ной дисперсии в воде «Финндисп А-10», в качестве отвердителя дополнительно содержит - хлорное железо при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Связующее:

сополимер н-бутилакрилата и стирола в виде
50%-нойдисперсиивводе«ФинндиспА-10»	4,0-5,0
смола карбамидоформальдегидная КФ-Ж	14,0-16,0

Окислитель:

графит окисленный

5,5-7,0

Карбонизатор:

пентаэритрит	18,0-28,0
Na-карбоксиметилцеллюлоза	0,7-1,4

Наполнитель

диоксид титана,	1,7-3,0
карбонат кальция	2,5-3,5

Отвердитель:

полифосфат аммония	25,0-28,0
хлорное железо	1,0-20

Вспениватель:

мочевина (карбамид)	3,0-45
вода	остальное

Для повышения эластичности покрытия и улучшения его адгезионных свойств как при нанесении на защищаемую поверхность, так и после вспучивания в композицию вводят в качестве связующего - сополимер н-бутилакрилата и стирола в виде 50%-ной дисперсии в воде - «Финндисп А-10», представляющей собой молочно-белую жидкость со слабым запахом.

В качестве связующего для образования жесткого углеродного каркаса в композицию вводят водорастворимую смолу карбамидоформальдегидную КФ-Ж ГОСТ 14231-88.

В качестве окислителя в композицию вводят окисленный графит - ТУ 84-7509103.353-92 с коэффициентом вспучивания 30-40, представляющий собой порошок черного цвета.

В качестве карбонизатора и регулятора жесткости пенококса в композиции используется пентаэритрит - ГОСТ 9286-89.

Для улучшения технологичности, облегчения нанесения на защитные поверхности и в качестве карбонизатора в композицию вводят Na-карбоксиметилцеллюлозу - ТУ 6-55-40-90 или ТУ 2231-002-50277563-00.

В качестве наполнителя в композицию вводят высокоэффективный универсальный пигмент белого цвета - диоксид титана - ГОСТ 9808-84 и карбонат кальция м. МК-1 - ГОСТ 8258-79, ТУ 2321-006-12588040-99.

Карбонат кальция может дополнительно играть роль вспенивателя.

В качестве отвердителя системы в композиции используется полифосфат аммония, хлорное железо ГОСТ 4147-74.

В качестве вспенивателя для усиления действия фосфатов в композиции используется мочевина - ГОСТ 2081-92.

Предлагаемая огнезащитная композиция для покрытий готовится по следующей технологии - приготовление пасты и приготовление смеси отвердителей.

Приготовление пасты состоит из следующих операций: вначале готовят 5% водный раствор Na-карбоксиметилцеллюлозы при температуре 60-80°С в реакторе, снабженном рубашкой и мешалкой, путем перемешивания воды и Na-карбоксиметилцеллюлозы в течение заданного времени. Затем в реактор загружают оставшееся количество воды, далее загружают мочевину, диоксид титана, карбонат кальция, пентаэритрит и перемешивают в течение 20-30 мин. Затем в реактор загружают сополимер н-бутилакрилата и стирола в виде 50%-ной дисперсии в воде - «Финндисп А-10», далее - водный раствор смолы карбамидоформальдегидной КФ-Ж и перемешивают в течение 10-15 мин. После перемешивания загружают окисленный графит в 2-3 приема и перемешивают после каждой загрузки в течение 15- 20 мин. После загрузки всех компонентов в реакторе производят перемешивание компонентов в течение 15-20 мин. Загрузку и перемешивание всех компонентов производят при температуре (20±5)°С.

Приготовление смеси отвердителей состоит из приготовления водного раствора хлорного железа (50-70%), загрузки навески полифосфата аммония, перемешивании при температуре (20±5)°С в течение 20-30 мин.

Далее производят смешение пасты и смеси отвердителей в реакторе, перемешивание в течение 20-30 мин при температуре (20±5)°С.

Примеры конкретного выполнения приведены в таблице 1, а физико-механические показатели предлагаемой композиции - в таблице 2.

Как видно из данных (примеры 1, 3, 4, 5), приведенных в таблицах 1, 2, частичная замена полифосфата аммония на хлорное железо, введение сополимера н-бутилакрилата и стирола в виде 50%-ной дисперсии в воде - «Финндисп А-10» в композиции исключает отслоение мастики, образование трещин, сползание с вертикальной поверхности в момент подъема температуры до 200°С, что свидетельствует о хорошей адгезии и эластичности покрытия, а также обеспечивается высокая огнезащитная эффективность покрытия.

Композиция по примерам 2, 6 с запредельными значениями количественного содержания компонентов не обладает заданными характеристиками.

Таблица 1
Показатели	Прототип	Содержание компонентов по примерам,
	№2208028	мас.%
		1	2	3	4	5	6
Связующее:
Акриловая дисперсия
марки «Диакам»	4,5-5,0	-	-	-	-	-	-
Сополимер н-бутилакрилата и
стирола в виде 50%-ной
дисперсии в воде -
«Финндисп А-10»	-	5,0	3,8	4,5	5,0	4,0	5,5
Карбамидоформальдегидная
смола КФ-Ж	15,0-16,0	16,0	16,4	14,0	14,2	15,8	13,8
Окислитель:

Продолжение таблицы 1
Окисленный графит	6,2-8,0	6,0	7,5	7,0	5,5	6,0	5,0
Каобонизатор:
Пентаэритрит	18,0-24,2	22,0	28,5	28,0	18,0	25,0	17,2
Na-карбоксиметилцеллюлоза	0,7-0,8	0,8	0.65	0,7	1,4	1,2	1,8
Наполнитель:
Диоксид титана	1,9-2,0	3,0	1,2	2,0	2,5	1,7	4,0
Карбонат кальция	2,8-3,0	2,5	2,0	3,5	3,5	3,0	4,0
Вспениватель:
Мочевина (карбамид)	3,7-4,0	3,0	5,0	4,5	4,0	3,5	2,8
Отвердитель:
Полифосфат аммония	23,0-26,2	26,2	24,5	25,0	28,0	26,2	28,5
Хлорное железо	-	1,0	0,8	1,2	1,5	2,0	2,5
Вода	остальное

Таблица 2
	Физико-механические свойства
Показатели
	Прототип №2208028	1	2	3	4	5	6
Прочность связи с
металлом при отрыве, МПа	0,7-0,82	1,8	0,8	1,82	1,95	1,9	0,75
Массовая доля
нелетучих веществ в пасте, %	-	69,6	59,0	69,8	70,0	69,9	69,0
Время высыхания до ст.
3 при (20±5)°С, ч	3	3	2	3	3	3	2,5
Предел огнестойкости, мин	50-65	70	50	65	65	65	60

Claims

Огнезащитная композиция для покрытий, включающая связующее - смолу карбамидоформальдегидную КФ-Ж, окислитель - графит окисленный, карбонизатор - пентаэритрит и Na-карбоксиметилцеллюлозу, наполнитель - диоксид титана, карбонат кальция, отвердитель - полифосфат аммония, вспениватель - мочевину и воду, отличающаяся тем, что композиция в качестве связующего дополнительно содержит сополимер н-бутилакрилата и стирола в виде 50%-ной дисперсии в воде «Финндисп А-10», в качестве отвердителя дополнительно содержит хлорное железо при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Связующее:

сополимер н-бутилакрилата и стирола в виде

50%-ной дисперсии в воде «Финндисп А-10» 4,0-5,0

смола карбамидоформальдегидная КФ-Ж 14,0-16,0

Окислитель:

графит окисленный 5,5-7,0

Карбонизатор:

пентаэритрит 18,0-28,0

Na-карбоксиметилцеллюлоза 0,7-1,4

Наполнитель

диоксид титана 1,7-3,0

карбонат кальция 2,5-3,5

Отвердитель:

полифосфат аммония 25,0-28,0

хлорное железо 1,0-2,0

Вспениватель:

мочевина 3,0-4,5

Вода Остальное