Изобретение относится к способам получения огнестойких покрытий на различных поверхностях различных изделий.The invention relates to methods for producing flame retardant coatings on various surfaces of various products.
Известен способ получения огнестойкого покрытия, включающий нанесение на поверхность композиции, содержащей жидкое стекло, полые фосфатные микросферы, нефелиновый антипирен и асбест (см. а.с. СССР №649550, кл. С04В 29/02, 1979). К недостаткам можно отнести получаемые низкие прочностные характеристики, плохие теплоизоляционные свойства и, как следствие, ограниченность применения используемой в нем композиции. Указанные недостатки объясняются хрупкостью входящих компонентов и высокой теплопроводностью, плохими эластичными свойствами.A known method of obtaining a fire-resistant coating, comprising applying to the surface of a composition containing liquid glass, hollow phosphate microspheres, nepheline flame retardant and asbestos (see AS USSR No. 649550, class 04B 29/02, 1979). The disadvantages include the resulting low strength characteristics, poor thermal insulation properties and, as a result, the limited use of the composition used in it. These disadvantages are explained by the fragility of the incoming components and high thermal conductivity, poor elastic properties.
Известен способ получения огнестойкого покрытия (прототип), включающий нанесение на поверхность нескольких слоев композиции, содержащей связующее и наполнитель, с промежуточной сушкой каждого слоя и окончательной термообработкой покрытия, причем сначала на поверхность наносят теплоизоляционные слои из композиции, содержащей силиконовый каучук 30-60 мас.%, микросферы стеклянные 40-70 мас.%, а затем огнестойкие слои из композиции, содержащей силоксановый каучук 20,0-79,5 мас.%, микросферы стеклянные 20,0-60,0 мас.%, нитрид бора 0,5-20,0 мас.%, при этом сушку каждого промежуточного слоя проводят при 20-80°С, а окончательную термообработку покрытия - при 80-150°С, причем суммарная толщина огнестойких слоев не превышает 3 мм (см. патент RU 2039070, кл. C09D, опубл. 09.07.1995 г.).A known method of obtaining a fire-resistant coating (prototype), comprising applying to the surface of several layers of a composition containing a binder and filler, with intermediate drying of each layer and final heat treatment of the coating, and first, heat-insulating layers from a composition containing silicone rubber of 30-60 wt. %, glass microspheres 40-70 wt.%, and then the fire-resistant layers of a composition containing siloxane rubber 20.0-79.5 wt.%, glass microspheres 20.0-60.0 wt.%, boron nitride 0.5 -20.0 wt.%, While drying each intermediate layer is carried out at 20-80 ° C, and the final heat treatment of the coating is carried out at 80-150 ° C, and the total thickness of the fire-resistant layers does not exceed 3 mm (see patent RU 2039070, class C09D, published on July 9, 1995). )
Недостатком описанного способа, принятого за прототип, является неравномерность распределения микросфер из-за их взаимного контакта и, как следствие, ухудшения теплозащиты покрытия.The disadvantage of the described method, adopted as a prototype, is the uneven distribution of microspheres due to their mutual contact and, as a result, deterioration of the thermal insulation of the coating.
Технической задачей изобретения является повышение равномерности распределения стеклянных микросфер и различных наполнителей по всему объему композиции и устранение их взаимного контакта.An object of the invention is to increase the uniform distribution of glass microspheres and various fillers throughout the volume of the composition and eliminate their mutual contact.
Из области техники известны поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые формируют на поверхности микросфер и других микрочастиц двойной электрический слой, что приводит к возникновению кулоновских сил отталкивания между частицами, исключающими их слипание (см. а.с. №457666, кл. C01Q Способ получения феррожидкости, опубл. 25.01.75, бюлл. №3).Surfactants are known in the art that form a double electric layer on the surface of microspheres and other microparticles, which leads to the appearance of Coulomb repulsive forces between particles that prevent them from sticking together (see AS No. 457666, class C01Q The method of producing ferrofluid, publ. 25.01.75, bull. No. 3).
Из области техники известно вращающееся магнитное поле и методы управления его мощностью и частотой вращения (см. Краткий справочник машиностроителя. Под ред. С.А. Чернавского. М., Машиностроение, 1966, стр. 122-123).A rotating magnetic field and methods for controlling its power and rotational speed are known from the technical field (see the Brief reference book of a machine builder. Edited by S. A. Chernavsky. M., Mechanical Engineering, 1966, pp. 122-123).
Поставленная техническая задача решается за счет того, что в поверхностно-активную жидкость - олеиновую кислоту, взятую в объеме 13,5-15,2% от объема композиции, вводят наночастицы магнетита размером от 10 до 20 нанометров, покрытые поверхностно-активным веществом - олеиновой кислотой объемом 8-10% от объема композиции, накладывают вращающееся электромагнитное поле силой 700-800 кА/м, затем после начала вращения смеси поверхностно-активного вещества - олеиновой кислоты и наночастиц магнетита вводят жидкое стекло 10-15% от объема композиции, после чего вводят стеклянные микросферы в количестве 20-25% от объема композиции и осуществляют 5000-6000 оборотов (в течение 3-4 минут при частоте вращения магнитного поля 1500 оборотов в минуту) вращающегося магнитного поля, после чего во вращающуюся смесь поверхностно-активного вещества олеиновой кислоты, наночастиц магнетита, жидкого стекла вводят стеклянные микросферы 30-35% от объема композиции и осуществляют не менее 10000 оборотов (не менее 7 минут при частоте вращения магнитного поля 1500 оборотов в минуту) вращающегося электромагнитного поля, затем в смесь поверхностно-активного вещества - олеиновой кислоты вводят углеродистые микроволокна с фибриллами в объеме 5-7% от объема композиции, красители 2-3% от объема композиции и вводится жидкое стекло до заданного объема композиции и осуществляется наложение вращающегося электромагнитного поля не менее 15000 оборотов (не менее 10 минут при частоте вращения магнитного поля 1500 об/мин).The stated technical problem is solved due to the fact that magnetite nanoparticles from 10 to 20 nanometers in size, coated with a surfactant, oleic, are introduced into a surface-active liquid - oleic acid, taken in a volume of 13.5-15.2% of the composition volume acid with a volume of 8-10% of the volume of the composition, impose a rotating electromagnetic field with a force of 700-800 kA / m, then after the start of rotation of the mixture of the surfactant - oleic acid and magnetite nanoparticles, liquid glass is introduced 10-15% of the volume of the composition, after whichglass microspheres are introduced in an amount of 20-25% of the volume of the composition and 5,000-6,000 rpm (for 3-4 minutes at a rotation frequency of the magnetic field of 1500 rpm) of the rotating magnetic field are introduced, and then into the rotating mixture of the surfactant oleic acid , magnetite nanoparticles, liquid glass introduce glass microspheres 30-35% of the composition volume and carry out at least 10,000 rpm (at least 7 minutes at a magnetic field rotation speed of 1,500 rpm) of the rotating electromagnetic field, then into the mixture l of a surfactant - oleic acid, carbon microfibers with fibrils are introduced in the amount of 5-7% of the composition, dyes are 2-3% of the composition, and liquid glass is introduced to the specified composition volume and a rotating electromagnetic field of at least 15,000 revolutions is applied ( not less than 10 minutes at a frequency of rotation of the magnetic field of 1500 rpm).
Последовательность операций согласно предлагаемому способу производства теплоизоляционного покрытия поясняется фиг.1 а,б.The sequence of operations according to the proposed method for the production of thermal insulation coating is illustrated in Fig.1 a, b.
Согласно предлагаемому способу производства теплозащитной композиции (фиг.1, а) емкость 1, выполненная из магнитопроницаемого материала фторопласта, помещается в трехфазную обмотку 2, которая создает вращающееся магнитное поле 3 коэрцитивной силой 700-800 кА/м. В поверхностно-активное вещество - олеиновую кислоту 4, взятую в объеме 13,5-15,2% от объема композиции, затем вводят наночастицы 5 магнетита размером нанометров, которые взаимодействуют с поверхностно - активным веществом - олеиновой кислотой 4, и образуют защитную оболочку 6 вокруг наночастиц 5 магнетита, препятствующих их слипанию из-за ван-дер-ваальсовских сил, что придает смеси ферромагнитные свойства и производит смесь во вращение вращающимся трехфазным электромагнитным полем 3. При объеме поверхностно-активного вещества - олеиновой кислоты 4 менее 13,5% от объема композиции наблюдается недостаточное поверхностное покрытие нанчастиц 5 магнетита, что ведет к слипанию наночастиц 5 магнетита и ухудшению магнитных характеристик жидкости, а при объеме олеиновой кислоты 4 более 15,2% от объема композиции увеличиваются затраты на наночастицы 5 магнетита, что ведет к экономическим потерям. Затем вводят жидкое стекло 7 в количестве 10-15% от объема композиции. При объеме жидкого стекла менее 10% от объема композиции вязкость смеси поверхностно-активного вещества - олеиновой кислоты 4 и наночастиц 5 получается слишком высокой, а при объеме жидкого стекла 7 более 15% смесь поверхностно-активного вещества - олеиновой кислоты 4 и наночастиц 5 магнетита скольжение жидкости относительно магнитного поля превышает 10%. Затем во вращающуюся смесь поверхностно-активного вещества - олеиновой кислоты 4 наночастиц 5 магнетита и жидкого стекла 7 вводят стеклянные микросферы 8 в количестве 20-25% от объема композиции, при этом при объеме менее 20% от объема композиции снижается ее наполнение, а при объеме более 25% возрастает вязкость смеси, затрудняется ее вращение магнитным полем. При контакте микросфер 8 с поверхностно-активной жидкостью - олеиновой кислотой 4 вокруг микросфер 8 создается защитная оболочка 9 поверхностно-активной жидкости олеиновой кислоты 4, препятствующая слипанию микросфер, после этого осуществляется 5000-6000 оборотов (не менее 3-4 минут при частоте вращения магнитного поля 1500 обротов в минуту) магнитного поля мощностью 700-800 кА/м. При числе оборотов менее 5000 оборотов магнитного поля недостаточно перемешивается смесь, а при числе оборотов более 6000 оборотов нерационально расходуется электроэнергия. При магнитном поле с коэрцитивной силой менее 700 кА/м оно недостаточно воздействует на смесь и недостаточно эффективно ее перемешивает. А при магнитном поле с коэрцитивной силой более 800 кА/м нерационально расходуется электроэнергия. Затем во вращающуюся смесь поверхностно-активного вещества - олеиновой кислоты 4, жидкого стекла 7, микросфер 8 (фиг.1, б) вводятся углеродистые микроволокна с фибриллами 10 в объеме 5-7% от объема композиции и краситель 11. При объеме углеродистых микроволокон с фибриллами 10 менее 5% снижается механическая прочность теплостойкого покрытия, а при объеме углеродистых микроволокон с фибриллами 10 более 7% повышается вязкость композиции и ухудшается перемешивание композиции вращающимся магнитным полем. Объем красителя от 2-3% определяется необходимым цветом композиции. После этого вводится жидкое стекло 7 до заданного объема смеси и осуществляется наложение не менее 15000 оборотов (не менее 10 минут при частоте вращения магнитного поля 1500 оборотов в минуту) в минуту вращающегося электромагнитного поля. При этом осуществляется перемешивание всех компонентов композиции за счет воздействия магнитного поля на наночастицы, что обеспечивает активное движение всех слоев жидкого термоизоляционного покрытия, последующее равномерное распределение стеклянных микросфер, углеродистых микроволокон с фибриллами, красителей по всему поперечному сечению готового теплоизоляционного покрытия, что обеспечивает существенный экономический эффект в народном хозяйстве.According to the proposed method for the production of a heat-shielding composition (Fig. 1, a), a container 1 made of a magnetically permeable fluoroplastic material is placed in a three-phase winding 2, which creates a rotating magnetic field 3 with a coercive force of 700-800 kA / m. In the surfactant - oleic acid 4, taken in a volume of 13.5-15.2% of the volume of the composition, then magnetite nanoparticles 5 of nanometer size are introduced, which interact with the surfactant - oleic acid 4, and form a protective shell 6 there are 5 magnetites around the nanoparticles that prevent them from sticking together due to the van der Waals forces, which imparts ferromagnetic properties to the mixture and produces the mixture into rotation by a rotating three-phase electromagnetic field 3. When the surface-active substance is oleic acid 4 less than 13.5% of the volume of the composition, insufficient surface coating of magnetite 5 nanoparticles is observed, which leads to the coalescence of magnetite 5 nanoparticles and deterioration of the magnetic characteristics of the liquid, and when the oleic acid 4 volume is more than 15.2% of the composition volume, the costs of nanoparticles 5 increase magnetite, which leads to economic losses. Then enter the liquid glass 7 in the amount of 10-15% of the volume of the composition. When the volume of liquid glass is less than 10% of the volume of the composition, the viscosity of the mixture of surfactant - oleic acid 4 and nanoparticles 5 is too high, and when the volume of liquid glass 7 is more than 15%, the mixture of surfactant - oleic acid 4 and nanoparticles 5 of slip liquid relative to the magnetic field exceeds 10%. Then, glass microspheres 8 are introduced into a rotating mixture of a surfactant - oleic acid 4 nanoparticles 5 of magnetite and liquid glass 7 in an amount of 20-25% of the composition volume, while filling less than 20% of the composition volume decreases and when the volume more than 25% increases the viscosity of the mixture, its rotation is complicated by a magnetic field. When the microspheres 8 come into contact with a surfactant fluid - oleic acid 4 around the microspheres 8, a protective shell 9 of the surfactant fluid of oleic acid 4 is created, which prevents the microspheres from sticking together, after which 5000-6000 revolutions are performed (at least 3-4 minutes at a magnetic rotation speed fields of 1500 rpm) of a magnetic field with a capacity of 700-800 kA / m. When the number of revolutions is less than 5000 revolutions of the magnetic field, the mixture is not sufficiently mixed, and when the number of revolutions is more than 6000 revolutions, energy is wasted. In a magnetic field with a coercive force of less than 700 kA / m, it does not sufficiently affect the mixture and mix it insufficiently. And in a magnetic field with a coercive force of more than 800 kA / m, energy is wasted. Then, carbon microfibers with fibrils 10 in the amount of 5-7% of the composition and dye 11 are introduced into the rotating mixture of the surfactant - oleic acid 4, water glass 7, microspheres 8 (Fig. 1, b). When the volume of carbon microfibers with with fibrils 10 less than 5%, the mechanical strength of the heat-resistant coating decreases, and when the volume of carbon microfibers with fibrils 10 exceeds 7%, the viscosity of the composition increases and the mixing of the composition with a rotating magnetic field deteriorates. The volume of dye from 2-3% is determined by the desired color of the composition. After this, liquid glass 7 is introduced to a predetermined volume of the mixture and at least 15,000 revolutions (at least 10 minutes at a frequency of rotation of the magnetic field of 1500 revolutions per minute) per minute of the rotating electromagnetic field are superimposed. In this case, all components of the composition are mixed due to the effect of a magnetic field on the nanoparticles, which ensures the active movement of all layers of a liquid heat-insulating coating, the subsequent uniform distribution of glass microspheres, carbon microfibers with fibrils, dyes over the entire cross section of the finished heat-insulating coating, which provides a significant economic effect in the national economy.