RU2567955C2 - Composition, based on liquid low-molecular siloxane caoutchouc for fireproof material - Google Patents
Composition, based on liquid low-molecular siloxane caoutchouc for fireproof material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2567955C2 RU2567955C2 RU2013134442/05A RU2013134442A RU2567955C2 RU 2567955 C2 RU2567955 C2 RU 2567955C2 RU 2013134442/05 A RU2013134442/05 A RU 2013134442/05A RU 2013134442 A RU2013134442 A RU 2013134442A RU 2567955 C2 RU2567955 C2 RU 2567955C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- components
- composition
- pentelast
- sktn
- mixture
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической промышленности, точнее к композициям на основе жидких кремнийорганических каучуков, предназначенных для получения эластичных огнестойких полимерных материалов, которые могут быть использованы в качестве покрытий, обеспечивающих огневую и тепловую защиту трубопроводов различного назначения, кабельных каналов, оболочек различных устройств, в том числе в качестве покрытий гибких конструкций в целях повышения предела их огнестойкости при возникновении пожара. Наиболее широко такие покрытия применяются в авиации, судостроении, транспорте, при защите коммуникаций гражданских и промышленных зданий.The invention relates to the chemical industry, and more specifically to compositions based on liquid silicone rubbers intended to produce elastic flame-retardant polymer materials that can be used as coatings that provide fire and thermal protection for pipelines for various purposes, cable channels, shells of various devices, including as coatings of flexible structures in order to increase the limit of their fire resistance in case of fire. Most widely, such coatings are used in aviation, shipbuilding, transport, and in protecting communications of civil and industrial buildings.
В настоящее время известен ряд составов огнезащитных покрытий, способных под действием высоких температур (500-900°C) образовывать огне- и теплозащитный слой пористой керамики. Этот керамический слой не только препятствует распространению пламени, но и одновременно обладает высокими теплоизолирующими свойствами, благодаря чему предотвращает распространение тепла к защищаемым конструкциям (например, US 4269753, US 4269757, US 4961989, US 6387518, US 2005215669).Currently, a number of compositions of fire retardant coatings are known that are capable of forming a fire and heat-protective layer of porous ceramics under the action of high temperatures (500-900 ° C). This ceramic layer not only prevents the spread of flame, but also has high heat-insulating properties, thereby preventing the spread of heat to protected structures (e.g., US 4269753, US 4269757, US 4961989, US 6387518, US 2005215669).
Общеизвестно, что температурный интервал работоспособности огнезащитных керамообразующих покрытий, как правило, значительно шире, чем у хорошо известных интумесцентных составов. При этом, как в случае интумесцентных, так и в случае керамообразующих композиций, в реализуемых технических решениях важно сохранение определенного уровня механических свойств образуемого при экстремальных температурах покрытия, которое должно обладать собственной устойчивой структурой и удерживаться на защищаемой поверхности самостоятельно. Другой важный аспект связан с необходимостью введения в огнезащитный состав компонентов, умеренно выделяющих при температурах пожара газообразную субстанцию, с тем, чтобы получающееся керамическое покрытие имело пористую структуру, либо введения специальных добавок, уже имеющих сформированную пористую структуру, с одной стороны, и взаимодействующих с оксидом кремния, конечным продуктом термолиза кремнийорганической основы.It is well known that the temperature range of operability of fire-retardant ceramic-forming coatings, as a rule, is much wider than that of well-known intumescent compositions. At the same time, both in the case of intumescent and in the case of ceramic-forming compositions, it is important in technical solutions to maintain a certain level of mechanical properties of the coating formed at extreme temperatures, which should have its own stable structure and be held on the protected surface independently. Another important aspect is the need to introduce components that moderately emit a gaseous substance at fire temperatures so that the resulting ceramic coating has a porous structure, or the introduction of special additives that already have a porous structure formed, on the one hand, and interact with oxide silicon, the end product of the thermolysis of an organosilicon base.
Известна композиция для покрытий на основе полимеров, включающая дополнительно легкоплавкие фритты и специальные добавки - антипирены, подходящая для использования в качестве огнезащитного материала (заявка WO 2010109218). Комбинация компонентов фритт и огнезащитных добавок подобрана таким образом, что они в результате синергетического взаимодействия при протекании одной или нескольких реакций в условиях пожара образовывают структурированную композицию. Под структурированной композицией понимается пористая структура, которая имеет определенную степень механической прочности. Состав фритты включает 15-55% (масс.) диоксида кремния, 20-40% оксида бора, 2-15% оксида алюминия, оксид кальция в количестве от 0 до 20%, 5-15% оксида натрия, 1-10% оксида лития, 1-5% оксида циркония, оксида магния в количестве от 0 до 1%, от 0,1 до 5% оксида калия, и, возможно, другие компоненты. В составе присутствует также антипирен, снижающий выход дыма и токсичных газов, а сами фритты при высоких температурах образуют структурированную пену. При этом степень вспенивания зависит от характера и количества связанной воды с оксидами металлов. Состав самодостаточен для образования керамического покрытия и, как следствие, работоспособен в композициях широкого ряда полимеров: полиолефинов, ароматических полиимидов, полиэфиров, сополимеров полистирола и т.д. Огнезащиту обеспечивают структуры пористой форстеритовой керамики, для образования которых нужно значительное наполнение полимера фриттой. Недостатки данного решения заключаются, прежде всего, в том, что для образования огнезащитных покрытий использованы фритты, которые должны быть предварительно получены специально для этих целей.A known composition for coatings based on polymers, including additional low-melting frits and special additives - flame retardants, suitable for use as a flame retardant material (application WO 2010109218). The combination of frit components and fire retardant additives is selected in such a way that they form a structured composition as a result of a synergistic interaction during the course of one or more reactions in a fire. By structured composition is meant a porous structure that has a certain degree of mechanical strength. The composition of the frit includes 15-55% (mass.) Of silicon dioxide, 20-40% of boron oxide, 2-15% of alumina, calcium oxide in an amount of from 0 to 20%, 5-15% of sodium oxide, 1-10% of oxide lithium, 1-5% zirconium oxide, magnesium oxide in an amount of from 0 to 1%, from 0.1 to 5% of potassium oxide, and, possibly, other components. The composition also contains a flame retardant, which reduces the output of smoke and toxic gases, and the frits themselves at high temperatures form a structured foam. The degree of foaming depends on the nature and amount of bound water with metal oxides. The composition is self-sufficient for the formation of a ceramic coating and, as a result, is workable in compositions of a wide range of polymers: polyolefins, aromatic polyimides, polyesters, polystyrene copolymers, etc. Fire protection is provided by the structures of porous forsterite ceramics, the formation of which requires a significant filling of the polymer with frit. The disadvantages of this solution are, first of all, in the fact that for the formation of fire-retardant coatings, frits are used, which must be previously obtained specifically for this purpose.
Известен огнезащитный керамообразующий состав для изготовления и защиты электрических кабелей (заявка EP 0708455), на основе огнестойкого кремнийорганического полимера, включающий дополнительно преимущественно оксид Al2O3, в количествах до 100 масс. частей на 100 масс. частей полимера. Состав может также содержать другие добавки, не участвующие в создании керамического слоя, например, карбонаты, CaCO3 и/или MgCO3, сшивающие агенты, органические пероксиды, минеральные волокна, например, силикатные, стеклянные или керамические волокна. Недостатком предложенного состава является наличие волокнистых наполнителей, усложняющих процессы формования покрытий, присутствие нестойких при повышенных температурах и влажности химических веществ. Высокое содержание оксида Al2O3 делает невозможным получение покрытий с хорошими эластичными свойствами. Недостатком также является наличие карбонатов щелочноземельных металлов, не обладающих термической стабильностью при повышенных температурах.Known fire-retardant keramoobrazuyuschey composition for the manufacture and protection of electrical cables (application EP 0708455), based on a flame-retardant silicone polymer, including additionally predominantly Al 2 O 3 oxide, in quantities of up to 100 mass. parts per 100 mass. parts of polymer. The composition may also contain other additives not involved in creating the ceramic layer, for example, carbonates, CaCO 3 and / or MgCO 3 , crosslinking agents, organic peroxides, mineral fibers, for example, silicate, glass or ceramic fibers. The disadvantage of the proposed composition is the presence of fibrous fillers, complicating the processes of forming coatings, the presence of unstable at elevated temperatures and humidity chemicals. The high content of Al 2 O 3 oxide makes it impossible to obtain coatings with good elastic properties. The disadvantage is the presence of alkaline earth metal carbonates that do not have thermal stability at elevated temperatures.
Известен керамообразующий огнезащитный состав (заявка US 20110186330), предназначенный для защиты электрических кабелей в экстремальных температурных условиях, в частности таких, которые встречаются во время пожара. Данное решение включает в состав композиции любой термопластичный органический полимер (в качестве примеров приведены сополимеры различных полиолефинов, сополимеры полиолефинов с акриалатами и т.д.); а в качестве дополнительных компонентов - неорганические соединения, содержащие оксид калия и/или один из его прекурсоров, оксид бора и/или один из его прекурсоров, и оксид кальция CaO и/или один из его прекурсоров, причем содержание последнего не менее 10 масс %, предпочтительно, не менее 20 масс %. Сочетание неорганических компонентов оптимально подобрано таким образом, чтобы в процессе протекания химических реакций в условиях пожара происходило формирование огнеупорных керамических структур. В отличие от рассмотренных выше известных технических решений, в этой композиции в качестве дополнительных компонентов используются прекурсоры оксидов калия, бора или кальция. Прекурсором в данном изобретении считается любое неорганическое соединение, из которого способны образовываться оксиды металлов при температуре ниже температуры керамизации изолирующего слоя. К таковым относятся, в частности, некоторые природные соединения, сложные оксиды, бораты, карбонат кальция. Защитный слой формируется в процессе керамизации, которая происходит в три последовательных этапа, а именно: перестройка и склеивание частиц, уплотнение и удаление межкристаллитной пористости, расширение зерна и постепенный уход от закрытой пористости. Недостатками решения US 20110186330 являются использование в качестве прекурсоров соединений калия и бора в виде кристаллогидратов, которые могут при определенных условиях терять кристаллизационную воду.Known ceramic-forming fire retardant composition (application US 20110186330), designed to protect electrical cables in extreme temperature conditions, in particular those that occur during a fire. This solution includes any thermoplastic organic polymer in the composition (as examples, copolymers of various polyolefins, copolymers of polyolefins with acrylates, etc. are given); and as additional components, inorganic compounds containing potassium oxide and / or one of its precursors, boron oxide and / or one of its precursors, and calcium oxide CaO and / or one of its precursors, the content of the latter not less than 10 mass% preferably at least 20 mass%. The combination of inorganic components is optimally selected so that during the course of chemical reactions in a fire, the formation of refractory ceramic structures occurs. In contrast to the known technical solutions discussed above, in this composition, precursors of potassium, boron or calcium oxides are used as additional components. A precursor in this invention is any inorganic compound from which metal oxides can form at temperatures below the ceramic temperature of the insulating layer. These include, in particular, some natural compounds, complex oxides, borates, calcium carbonate. The protective layer is formed in the process of ceramicization, which takes place in three successive stages, namely: restructuring and bonding of particles, compaction and removal of intergranular porosity, grain expansion and gradual departure from closed porosity. The disadvantages of solution US 20110186330 are the use of potassium and boron compounds as precursors in the form of crystalline hydrates, which under certain conditions can lose crystallization water.
Известна керамообразующая огнезащитная композиция (US 7652090), предназначенная для работы в качестве покрытия для огнезащиты коммуникаций, строительных конструкций, в составе огнепреграждающих экранов, в качестве изолирующих слоев электрических кабелей. Композиция включает в себя кремнийорганический полимер, природные минеральные компоненты - флогопит KMg3AlSi3O10(OH)2 и мусковит KAl3AlSi3O10(OH)2, а также стеклянные фритты: фритта A с температурой размягчения 525°C состава SiO2, 33.5%; Na2O, 18.2%; K2O, 10.8%; TiO2, 19.3%; P2O5, 1.8%; V2O5, 8.7%, фритта B с температурой размягчения 800°C состава SiO2, 39.2%; ZnO, 36.2%; Na2O, 2.9%; K2O, 2.2%; CaO, 5.3%; MgO, 0.2%; ZrO2, 0.8% и фритта C с температурой размягчения 525°C состава: SiO2, 37.7%; Na2O, 14.6%; K2O, 10.6%; TiO2, 16%; Fe2O3, 3%; BaO, 2.6%; P2O5, 1.3%; Al2O3, 1.2%; CaO, 1.14%; CuO, 0.4%; MgO, 0.37%; ZrO2, 0.8%. Кроме того, в композициях использован пероксид дикумила для повышения эффективности термического сшивания. Указанные композиции показали отличные огне-теплозащитные свойства. Так, например, покрытие толщиной 3 мм выдерживало воздействие температур 1100°C в течение 30 минут. К недостаткам данного решения следует отнести достаточно сложный химический состав дополнительных компонентов. Кроме того, присутствие пероксидов, как хорошо известно специалистам в данной области техники, делает процесс сшивания статистическим и может вызвать изменение свойств отвержденной композиции с течением времени. Также следует отметить, что использование природных компонентов может вносить в состав композиции дополнительные примеси, которые при высоких температурах будут вступать в нежелательные химические реакции.Known ceramic-forming fire retardant composition (US 7652090), designed to work as a coating for fire protection of communications, building structures, in fire retardant shields, as insulating layers of electrical cables. The composition includes an organosilicon polymer, natural mineral components - phlogopite KMg 3 AlSi 3 O 10 (OH) 2 and muscovite KAl 3 AlSi 3 O 10 (OH) 2 , as well as glass frits: frit A with a softening temperature of 525 ° C of SiO composition 2 , 33.5%; Na 2 O, 18.2%; K 2 O, 10.8%; TiO 2 , 19.3%; P 2 O 5 , 1.8%; V 2 O 5 , 8.7%, frit B with a softening temperature of 800 ° C of the composition of SiO 2 , 39.2%; ZnO, 36.2%; Na 2 O, 2.9%; K 2 O, 2.2%; CaO, 5.3%; MgO, 0.2%; ZrO 2 , 0.8% and frit C with a softening temperature of 525 ° C composition: SiO 2 , 37.7%; Na 2 O, 14.6%; K 2 O, 10.6%; TiO 2 , 16%; Fe 2 O 3 , 3%; BaO, 2.6%; P 2 O 5 , 1.3%; Al 2 O 3 , 1.2%; CaO, 1.14%; CuO, 0.4%; MgO, 0.37%; ZrO 2 , 0.8%. In addition, dicumyl peroxide was used in the compositions to increase the efficiency of thermal crosslinking. These compositions showed excellent fire-heat-protective properties. For example, a
Анализ выше перечисленных известных решений показал, что имеющиеся на сегодняшний день керамообразующие огнезащитные составы могут быть улучшены. В частности, многие известные огнезащитные составы, имеющие достаточно высокие показатели по огнестойкости, содержат в качестве огнезащитного компонента керамические фритты, которые должны быть специальным образом получены, или компоненты, которые могут претерпевать химические превращения в условиях воздействия температур ниже температуры пожара, а также под воздействием влаги воздуха. В тех случаях, когда защитный слой образуется при относительно низких температурах, при дальнейшем повышении температуры может происходить его расплавление, потеря теплоизоляционных свойств и стекание. Отказ от использования в качестве компонентов легкоплавких фритт оксидов щелочных металлов приводит к ухудшению механических свойств огнезащитного материала, в таких материалах отсутствуют или слабы связи между частицами оксидов, для спекания которых требуются высокие температуры. Представляется оптимальной ситуация, когда в составе на основе полимеров присутствуют компоненты, формирующие в образуемой в результате термического воздействия структуре связки между частицами. Число таких связок должно быть достаточным, чтобы не начиналось течение материала по мере роста температуры.An analysis of the above known solutions showed that the existing ceramic-forming flame retardants can be improved. In particular, many well-known fire retardant compositions having sufficiently high fire resistance indicators contain ceramic frits as a fire retardant component, which must be specially prepared, or components that can undergo chemical transformations under conditions of exposure to temperatures below the fire temperature, as well as under the influence of moisture in the air. In those cases when the protective layer is formed at relatively low temperatures, with a further increase in temperature, its melting, loss of thermal insulation properties, and runoff can occur. The refusal to use alkali metal oxides as components of low-melting frits leads to a deterioration in the mechanical properties of the fire-retardant material, in such materials there are no or weak bonds between the oxide particles, for sintering of which high temperatures are required. It seems optimal when the polymer-based composition contains components that form in the structure of the binder between the particles formed as a result of thermal exposure. The number of such bundles should be sufficient so that the flow of material does not begin as the temperature rises.
Требование к механической устойчивости образуемого защитного покрытия выдвигается далеко не всегда, во многих случаях в изделиях изначально имеются изолирующие оболочки, препятствующие уносу покрытия. Иногда для обеспечения механической устойчивости используются минеральные волокна, например силикатные, стеклянные или керамические. Необходимость создания пористой структуры требует введения в состав композиции компонентов, умеренно выделяющих при температурах пожара газообразную субстанцию, либо компонентов с развитой собственной пористой структурой. Однако введение в качестве наполнителей волокон, стеклянных и керамических микросфер и готовых пористых компонентов ухудшает деформационные свойства материала.The requirement for mechanical stability of the formed protective coating is far from always put forward; in many cases, the products initially have insulating shells that prevent the ablation of the coating. Sometimes, mineral fibers, for example silicate, glass or ceramic, are used to provide mechanical stability. The need to create a porous structure requires the introduction of components that moderately emit a gaseous substance at fire temperatures, or components with a developed own porous structure. However, the introduction of fillers, fibers, glass and ceramic microspheres and finished porous components affects the deformation properties of the material.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является композиция на основе жидкого низкомолекулярного силоксанового каучука для огнестойкого материала, включающая этилсиликат-40 в качестве отвердителя, и катализатор, где в качестве катализатора содержит металлофталоцианин, при этом металл выбран из ряда: олово, железо, кобальт, медь (патент РФ 2394858). В качестве жидкого низкомолекулярного силоксанового каучука композиция содержит каучук СКТН марок: А или Б, или В, или Г.The closest technical solution to the claimed invention is a composition based on liquid low molecular weight siloxane rubber for a flame retardant material, including ethyl silicate-40 as a hardener, and a catalyst, where the catalyst contains metallophthalocyanine, while the metal is selected from the series: tin, iron, cobalt, copper (RF patent 2394858). As a liquid low molecular weight siloxane rubber, the composition contains rubber SKTN grades: A or B, or C, or G.
Недостатком данного технического решения является необходимость термообработки композиции для получения огнестойкого материала. Кроме того, огнестойкость получаемых материалов незначительна - не более 65 секунд. В связи с этим такой материал не может быть использован в качестве покрытий, обеспечивающих длительное огнезащитное и теплоизолирующее действие при пожаре.The disadvantage of this technical solution is the need for heat treatment of the composition to obtain a flame retardant material. In addition, the fire resistance of the materials obtained is negligible - no more than 65 seconds. In this regard, such a material cannot be used as coatings providing a long fire-retardant and heat-insulating effect in case of fire.
Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является создание эластичной в обычных условиях композиции на основе низкомолекулярных силоксановых каучуков, для отверждения которой не требовалось бы нагревание, материал на ее основе характеризовался бы высокой огнестойкостью, и поэтому такой материал был бы применим для широкого круга объектов защиты. Кроме того, по сравнению с известным уровнем техники достигалось бы расширение арсенала средств, применимых для огнезащиты различных сооружений с использованием доступных исходных компонентов, с обеспечением заданного комплекса деформационно-прочностных свойств таких покрытий и не содержащей легкоплавких фритт оксидов щелочных и щелочноземельных металлов, кристаллогидратов, нестойких солей и объемных элементов, ухудшающих эластичность композиции.The problem solved by the claimed invention is the creation of an elastic composition under normal conditions based on low molecular weight siloxane rubbers, which would not require heating to cure, the material based on it would have high fire resistance, and therefore such a material would be applicable to a wide range of objects of protection. In addition, in comparison with the prior art, an expansion of the arsenal of means applicable for fire protection of various structures using available starting components would be achieved, providing a given set of deformation-strength properties of such coatings and free of low melting frits of alkali and alkaline earth metal oxides, crystalline hydrates, unstable salts and bulk elements that impair the elasticity of the composition.
Задачей также является расширение номенклатуры материалов для огнезащитных покрытий, получаемых с использованием доступных низкомолекулярных каучуков.The objective is also to expand the range of materials for flame retardant coatings obtained using available low molecular weight rubbers.
Поставленная задача решается тем, что создана композиция на основе жидкого низкомолекулярного силоксанового каучука для огнестойкого материала, включающая смесь оксидов металлов и соли металла, состоящую из:The problem is solved in that a composition is created based on liquid low molecular weight siloxane rubber for a flame retardant material, including a mixture of metal oxides and a metal salt, consisting of:
по крайней мере, одного из оксидов Fe2O3, Cr2O3;at least one of the oxides Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 ;
по крайней мере, двух оксидов, выбранных из ряда: ZnO, Al2O3, MgO;at least two oxides selected from the series: ZnO, Al 2 O 3 , MgO;
Na2SO3,Na 2 SO 3 ,
при этом общее количество смеси оксидов металлов и соли металла находится в пределах от 20% до 40% масс. от общей массы всех компонентов;while the total amount of a mixture of metal oxides and metal salts is in the range from 20% to 40% of the mass. from the total mass of all components;
включающая в качестве силоксанового каучука каучуки СКТН, или СКТН-Ф или смесь СКТН и СКТН-Ф или смесь СКТН-Ф с компаундом Виксинт У-1-18 или компаунд на основе указанных каучуков, выбранный из ряда: ПентЭласт 711, ПентЭласт 718, двухкомпонентный силикон ПентЭласт 751, компоненты A и B в соотношении 1:1, при этом количество силоксанового каучука (каучуков или компаундов) находится в пределах от 60% до 80% масс. от общей массы всех компонентов;including SKTN or SKTN-F rubbers or SKTN and SKTN-F rubbers or SKTN-F blends with Vixint U-1-18 compound or a compound based on these rubbers, selected from the series Pentelast 711, Pentelast 718, two-component, as siloxane rubber Pentelast 751 silicone, components A and B in a 1: 1 ratio, while the amount of siloxane rubber (rubbers or compounds) is in the range from 60% to 80% of the mass. from the total mass of all components;
включающая в качестве отвердителя этилсиликат-40 в количестве от 4% до 6% масс. от общей массы всех компонентов или тетраэтоксисилан в количестве от 3% до 6% масс. от общей массы всех компонентов;including hardener ethyl silicate-40 in an amount of from 4% to 6% of the mass. from the total weight of all components or tetraethoxysilane in an amount of from 3% to 6% of the mass. from the total mass of all components;
включающая катализатор №18 в количестве от 2% до 2,2% масс. от общей массы всех компонентов или катализатор №68 в количестве от 1,8% до 2,2% масс. от общей массы всех компонентов.including catalyst No. 18 in an amount of from 2% to 2.2% of the mass. from the total weight of all components or catalyst No. 68 in an amount of from 1.8% to 2.2% of the mass. of the total mass of all components.
В частности, силоксановым каучуком является каучук СКТН в количестве от 25,8% до 69,2% масс. от общей массы всех компонентов или СКТН-Ф в количестве от 26% до 36% масс. от общей массы всех компонентов или смесь каучуков СКТН и СКТН-Ф в количестве смеси 51,8% масс. от общей массы всех компонентов или смесь каучуков СКТН-Ф с компаундом Виксинт У-1-18 в количестве смеси 61,8% масс. от общей массы всех компонентов.In particular, the siloxane rubber is rubber SKTN in an amount of from 25.8% to 69.2% of the mass. from the total weight of all components or SKTN-F in an amount of from 26% to 36% of the mass. from the total weight of all components or a mixture of rubbers SKTN and SKTN-F in an amount of a mixture of 51.8% of the mass. of the total mass of all components or a mixture of rubbers SKTN-F with Vixint U-1-18 compound in an amount of a mixture of 61.8% of the mass. of the total mass of all components.
В частности, в качестве силоксанового каучука композиция может содержать компаунд, выбранный из ряда: ПентЭласт 711 в количестве 66% масс. от общей массы всех компонентов, ПентЭласт 718 в количестве 78% масс. от общей массы всех компонентов, двухкомпонентный силикон ПентЭласт 751, компоненты A и B в соотношении 1:1 в количестве 70% масс. от общей массы всех компонентов.In particular, as a siloxane rubber, the composition may contain a compound selected from the range: Pentelast 711 in the amount of 66% of the mass. of the total weight of all components, Pentelast 718 in the amount of 78% of the mass. of the total weight of all components, two-component silicone PentElast 751, components A and B in a ratio of 1: 1 in the amount of 70% of the mass. of the total mass of all components.
Композиция, в частности, может дополнительно содержать BaSO4 и/или аэросил A300R при этом содержание BaSO4 находится в пределах от 1,8% до 4% масс. от общей массы всех компонентов, содержание аэросила A300R - в количестве от 0,7% до 1,4% масс. от общей массы всех компонентов, а общее содержание смеси BaSO4 и аэросила A300R находится в пределах от 3,2 до 5% масс. от общей массы всех компонентов.The composition, in particular, may additionally contain BaSO 4 and / or Aerosil A300 R while the content of BaSO 4 is in the range from 1.8% to 4% of the mass. of the total weight of all components, the content of Aerosil A300 R - in an amount of from 0.7% to 1.4% of the mass. from the total weight of all components, and the total content of a mixture of BaSO 4 and Aerosil A300 R is in the range from 3.2 to 5% of the mass. of the total mass of all components.
Огнезащитный материал на основе заявленной композиции получен путем смешения исходных компонентов с последующим отверждением при температуре 20°C.Fire retardant material based on the claimed composition is obtained by mixing the starting components, followed by curing at a temperature of 20 ° C.
Содержание компонентов смеси оксидов металлов и соли метала, в частности, подобрано следующим образом: смесь оксидов: Fe2O3, (от 2,2 до 13% масс.), Cr2O3 (от 3,8 до 15% масс.); два оксида, выбранных из ряда: ZnO (от 3,4 до 5% масс.) Al2O3 (от 2,5 до 14% масс.), MgO (от 5,3 до 10% масс.); Na2SO3, (от 1,4 до 9% масс.). Возможны и другие варианты, но при этом существенным является то, чтобы общее количество компонентов смеси находилось бы в пределах от 20% до 40% масс. от общей массы всех компонентов композиции.The content of the components of the mixture of metal oxides and metal salt, in particular, is selected as follows: a mixture of oxides: Fe 2 O 3 , (from 2.2 to 13% wt.), Cr 2 O 3 (from 3.8 to 15% of the mass. ); two oxides selected from the series: ZnO (from 3.4 to 5 wt%) Al 2 O 3 (from 2.5 to 14 wt%), MgO (from 5.3 to 10 wt%); Na 2 SO 3 , (from 1.4 to 9% wt.). Other options are possible, but it is essential that the total number of components of the mixture be in the range from 20% to 40% of the mass. from the total mass of all components of the composition.
Огнезащитный материал характеризуется высокой эластичностью и имеет относительное удлинение при разрыве на уровне 172-652%.Fire-retardant material is characterized by high elasticity and has a relative elongation at break at the level of 172-652%.
Покрытие из указанного выше огнезащитного материала получено после нанесения состава композиции на поверхность защищаемого объекта, с последующим отверждением при 20°C. Такое покрытие способно к формированию в условиях пожара или при нагревании до 1100°C слой пористой керамической структуры, при этом в пористом керамическом слое образуются шпинелевые и/или хромитовые структуры (связки), что подтверждено данными рентгенографического анализа.A coating of the above flame retardant material is obtained after applying the composition to the surface of the protected object, followed by curing at 20 ° C. Such a coating is capable of forming a layer of porous ceramic structure under fire conditions or when heating to 1100 ° C, while spinel and / or chromite structures (bundles) are formed in the porous ceramic layer, which is confirmed by the data of x-ray analysis.
В случае необходимости получения покрытия большей толщины на поверхность защищаемого объекта состав на основе заявляемой композиции можно наносить многократно после отверждения предшествующего слоя.If it is necessary to obtain a coating of greater thickness on the surface of the protected object, a composition based on the claimed composition can be applied repeatedly after curing the previous layer.
Композиция по своим характеристикам применима для защиты от огня трубопроводов, кабелей, оболочек различных устройств, в том числе в качестве покрытий гибких конструкций.According to its characteristics, the composition is applicable for fire protection of pipelines, cables, shells of various devices, including as coatings of flexible structures.
В отличие от известной композиции (патент РФ 2394858), в состав заявленной композиции дополнительно включена смесь оксидов и соль металла, в качестве каучуков включены другие жидкие низкомолекулярные силоксановые каучуки, включены также и другие отвердители и катализаторы. Таким образом, за счет новых существенных признаков достигнут новый технический результат, а именно: для отверждения композиции не требуется ее нагревание, материал на ее основе характеризуется высокой огнестойкостью, и поэтому такой материал применим для широкого круга объектов защиты. Кроме того, по сравнению с известным уровнем техники достигается расширение арсенала средств, применимых для огнезащиты различных сооружений с использованием доступных исходных компонентов.Unlike the known composition (RF patent 2394858), the composition of the claimed composition further includes a mixture of oxides and a metal salt, other liquid low molecular weight siloxane rubbers are included as rubbers, and other hardeners and catalysts are also included. Thus, due to new significant features, a new technical result was achieved, namely: to heat the composition, it does not require heating, the material based on it is characterized by high fire resistance, and therefore such a material is applicable to a wide range of objects of protection. In addition, in comparison with the prior art, an expansion of the arsenal of means applicable for fire protection of various structures using available starting components is achieved.
Достижение нового технического результата стало возможным благодаря подбору всех компонентов: оксид цинка и оксид алюминия способны при термическом воздействии химически взаимодействовать с оксидом кремния, конечным продуктом термолиза кремнийорганической резины, захватывать и удерживать его до начала формирования с участием оксида магния огнезащитного керамического слоя. Последний имеет пористую структуру и включает в себя до 40-70% массы исходной композиции (по данным ТГА). В контексте настоящего изобретения это означает, что заявляемый в композиции керамообразующий огнезащитный состав оксидов наиболее эффективен в совокупности с кремнийорганической резиной по сравнению с известными составами. Состав композиции подобран таким образом, что при термическом воздействии в керамическом слое образуются шпинелевые и/или хромитовые структуры (связки), препятствующие расплавлению защитного покрытия. В заявляемом изобретении для этих целей в состав композиции введены Fe2O3, Cr2O3 и ZnO.The achievement of a new technical result was made possible thanks to the selection of all components: zinc oxide and aluminum oxide are capable of chemically interacting with silicon oxide, the final product of thermolysis of organosilicon rubber, capturing and holding it until the formation of a fire-retardant ceramic layer with the participation of magnesium oxide. The latter has a porous structure and includes up to 40-70% of the mass of the initial composition (according to TGA). In the context of the present invention, this means that the ceramic-forming flame retardant composition of the oxides claimed in the composition is most effective in combination with silicone rubber in comparison with known compositions. The composition of the composition is selected in such a way that spinel and / or chromite structures (ligaments) are formed in the ceramic layer during thermal treatment that impede the melting of the protective coating. In the present invention, for these purposes, Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 and ZnO are introduced into the composition.
Введение сульфита натрия в состав композиции облегчает диффузионный процесс спекания, кроме того, он участвует в образовании пористой структуры при температурах выше 900°C.The introduction of sodium sulfite in the composition facilitates the diffusion sintering process, in addition, it is involved in the formation of a porous structure at temperatures above 900 ° C.
Для регулирования механических свойств и пористости в состав композиции дополнительно могут быть включены BaSO4 и SiO2 в виде аэросила A300R.To control the mechanical properties and porosity, BaSO 4 and SiO 2 in the form of Aerosil A300 R can be additionally included in the composition.
Композиция имеет высокую эластичность, в связи с этим ее можно использовать для покрытия самых различных объектов.The composition has high elasticity, in this regard, it can be used to cover a wide variety of objects.
Изобретение иллюстрируется примерами композиций от №1 до №6, составы которых приведены в таблице 1, где обозначения имеют следующие значения:The invention is illustrated by examples of compositions from No. 1 to No. 6, the compositions of which are shown in table 1, where the notation has the following meanings:
* - катализатор №18 (ТУ 6-02-805-78) - раствор диэтилдикаприлата олова в этилсиликате-40 при их соотношении масс. частей 1:4.* - catalyst No. 18 (TU 6-02-805-78) - a solution of tin diethyl dicaprylate in ethyl silicate-40 at their mass ratio. parts 1: 4.
** - катализатор №68 (ТУ 38.303-04-05-90) - раствор аминосилана и активных добавок в эфирах ортокремниевой кислоты.** - catalyst No. 68 (TU 38.303-04-05-90) - a solution of aminosilane and active additives in esters of orthosilicic acid.
*** - в примере 6 содержание отвердителя и катализатора включено в содержание двухкомпонентного компаунда ПентЭласт 751.*** - in example 6, the content of hardener and catalyst is included in the content of the two-component compound PentElast 751.
В качестве силоксанового каучука использовали СКТН (ГОСТ 13835-73 с изм. 1-4), СКТН-Ф (ТУЗ 8.103129-77), компаунд Виксинт У-1-18 (ТУ - 1-595-28-698-2003) или их смесь, а также промышленные компаунды - ПентЭласт 711 (ТУ 2513-011-40245042-99), ПентЭласт 718 (ТУ 2513-011-40245042-99), ПентЭласт 751 (ТУ 2257-031-40245042-2002).SKTN (GOST 13835-73 with amendment 1-4), SKTN-F (TUZ 8.103129-77), Vixint U-1-18 compound (TU - 1-595-28-698-2003) or used as siloxane rubber their mixture, as well as industrial compounds - PentElast 711 (TU 2513-011-40245042-99), PentElast 718 (TU 2513-011-40245042-99), PentElast 751 (TU 2257-031-40245042-2002).
В качестве отвердителя использовали тетраэтоксисилан или этилсиликат-40. В качестве катализаторов использованы известные специалистам катализатор №18 и катализатор №68.Tetraethoxysilane or ethyl silicate-40 were used as a hardener. As catalysts, catalyst No. 18 and catalyst No. 68, known to those skilled in the art, were used.
Способ приготовления каждой из композиций по приведенным в таблице 1 примерам заключается в следующем: Компоненты дополнительной смеси предварительно взвешивались, высушивались, измельчались на роторной мельнице, фракционировались (до 60 мкм) и перемешивались в смесителе с низкомолекулярным силоксановым каучуком или компаундом в течение 30 минут, после чего добавляли требуемое количество отвердителя и перемешивали в течение еще 10-12 минут. Затем добавляли необходимое количество катализатора и дополнительно перемешивали в течение 10-12 минут.The method for preparing each of the compositions according to the examples given in Table 1 is as follows: The components of the additional mixture were pre-weighed, dried, ground in a rotary mill, fractionated (up to 60 μm) and mixed in a mixer with low molecular weight siloxane rubber or compound for 30 minutes, after whereby the required amount of hardener was added and mixed for another 10-12 minutes. Then the required amount of catalyst was added and further mixed for 10-12 minutes.
Отверждение композиции после ее нанесения на поверхность защищаемого от огня объекта происходило в течение 48 часов при комнатной температуре (20°C).Curing of the composition after its application to the surface of the object protected from fire occurred within 48 hours at room temperature (20 ° C).
Каждая из композиций, составленная по приведенным ниже примерам №1-№6 (см. таблицу 1), после отверждения имела значение относительного удлинения при разрыве в интервале от 172 до 652% (см. таблицу 2) при продолжительности огнезащиты не менее 15 мин.Each of the compositions, compiled according to the following examples No. 1-No. 6 (see table 1), after curing had a value of elongation at break in the range from 172 to 652% (see table 2) with a duration of fire protection of at least 15 minutes
Сравнительные примеры:Comparative examples:
Сравнительный пример №1: В случае содержания в композиции дополнительных неорганических компонентов менее 20%, не обеспечена необходимая огне-теплозащита более 15 минут (см. кривую 3 на фиг. 2).Comparative example No. 1: If the composition contains additional inorganic components less than 20%, the necessary fire-heat protection for more than 15 minutes is not provided (see
Сравнительный пример №2: В случае содержания смеси дополнительных компонентов более 40%, не обеспечена необходимая эластичность материала более 170% (см. кривую 1 на фиг. 2).Comparative example No. 2: If the content of the mixture of additional components is more than 40%, the necessary material elasticity of more than 170% is not ensured (see
Таким образом, на основании вышеизложенного, можно сделать вывод о том, что достижение нового технического результата подтверждается заявленным новым составом композиции для огнезащитного материала.Thus, based on the foregoing, we can conclude that the achievement of a new technical result is confirmed by the claimed new composition for flame retardant material.
Огне-теплозащитные свойства покрытий по примерам 1-6 и сравнительным примерам 1-2 исследованы по приведенной ниже лабораторной методике.The fire-heat-protective properties of the coatings according to examples 1-6 and comparative examples 1-2 were investigated by the following laboratory method.
На фронтальной стороне стальной пластины толщиной 1 мм, обращенной к находящейся на расстоянии 15 мм пропан-бутановой горелке (750°C), размещается испытуемый образец покрытия толщиной 1.5 мм.On the front side of a 1 mm thick steel plate facing a 15 mm propane-butane burner (750 ° C), a test coating sample of 1.5 mm thickness is placed.
Конус пламени горелки касается покрытия. Бесконтактным методом, с помощью тепловизора, измеряются поля температур на тыльной стороне стальной пластины с последующим построением температурной зависимости от времени теплового воздействия.The cone of the burner flame touches the coating. Using the non-contact method, using a thermal imager, temperature fields are measured on the back side of a steel plate with the subsequent construction of the temperature dependence on the time of thermal exposure.
На фиг.1 и фиг.2. приведены результаты испытаний, подтверждающие уровень достигнутых свойств.In figure 1 and figure 2. test results confirming the level of achieved properties are given.
На фиг.1 кривые 1-3 показывают распределение температур на тыльной поверхности стальной пластины, размещенной перед газовой горелкой без покрытия (кривая 1) и с покрытиями по примеру 5 (кривая 2) и примеру 6 (кривая 3).In Fig. 1, curves 1-3 show the temperature distribution on the back surface of a steel plate placed in front of a gas burner without coating (curve 1) and with coatings according to example 5 (curve 2) and example 6 (curve 3).
На фиг.2 кривые 1-3 показывают распределение температур на тыльной поверхности стальной пластины, размещенной перед газовой горелкой с покрытием по сравнительному примеру 1 (кривая 3) и с покрытиями по примеру 2 (кривая 2) и сравнительному примеру 2 (кривая 1).2, curves 1-3 show the temperature distribution on the back surface of a steel plate placed in front of a coated gas burner in comparative example 1 (curve 3) and with coatings in example 2 (curve 2) and comparative example 2 (curve 1).
Claims (5)
смесь, состоящую из:
по крайней мере, одного из оксидов Fe2O3, Cr2O3;
по крайней мере, двух оксидов, выбранных из ряда: ZnO, Al2O3, MgO;
соли Na2SO3,
при этом общее количество смеси оксидов металлов и соли металла находится в пределах от 20 до 40 мас.% от общей массы всех компонентов;
содержащая в качестве силоксанового каучука каучуки СКТН, или СКТН-Ф или смесь СКТН и СКТН-Ф или смесь СКТН-Ф с компаундом Виксинт У-1-18 или компаунд на основе указанных каучуков, выбранный из ряда: ПентЭласт 711, ПентЭласт 718, ПентЭласт 751, при этом количество силоксанового каучука (каучуков или компаундов), этилсиликата, тетраэтоксисилана находится в пределах от 60 до 80 мас.% от общей массы всех компонентов.1. A composition based on liquid low molecular weight siloxane rubber for a flame retardant material, including:
a mixture consisting of:
at least one of the oxides Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 ;
at least two oxides selected from the series: ZnO, Al 2 O 3 , MgO;
salts of Na 2 SO 3 ,
wherein the total amount of the mixture of metal oxides and metal salt is in the range from 20 to 40 wt.% of the total weight of all components;
containing SKTN or SKTN-F rubbers or SKTN-SKTN-F rubbers or SKTN-F blends with Vixint U-1-18 compound or a compound based on these rubbers, selected from the series: Pentelast 711, Pentelast 718, Pentelast 751, the amount of siloxane rubber (rubbers or compounds), ethyl silicate, tetraethoxysilane is in the range from 60 to 80 wt.% Of the total weight of all components.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013134442/05A RU2567955C2 (en) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | Composition, based on liquid low-molecular siloxane caoutchouc for fireproof material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013134442/05A RU2567955C2 (en) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | Composition, based on liquid low-molecular siloxane caoutchouc for fireproof material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013134442A RU2013134442A (en) | 2015-01-27 |
| RU2567955C2 true RU2567955C2 (en) | 2015-11-10 |
Family
ID=53281248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013134442/05A RU2567955C2 (en) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | Composition, based on liquid low-molecular siloxane caoutchouc for fireproof material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2567955C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2732282C1 (en) * | 2020-03-26 | 2020-09-15 | Общество с ограниченной ответственностью НПП "Спецкабель" | Symmetrical high-frequency sealed cable with low fire hazard |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2631302C2 (en) * | 2015-02-18 | 2017-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Thermal coating |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2231532C1 (en) * | 2002-12-30 | 2004-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений | Cold-solidification organosilicon composition |
| US7652090B2 (en) * | 2002-08-01 | 2010-01-26 | Ceram Polymorik Pty Limited | Fire-resistant silicone polymer compositions |
| RU2394858C1 (en) * | 2009-06-19 | 2010-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) | Liquid low-molecular siloxane rubber based composition for making fire-resistant material |
| WO2010109218A1 (en) * | 2009-03-25 | 2010-09-30 | Johnson Matthey Public Limited Company | Fire retardant comprising glass frit in combination with an additive |
| US20110186330A1 (en) * | 2008-07-28 | 2011-08-04 | Nexans | Ceramisable composition for a power and/or telecommunication cable |
-
2013
- 2013-07-24 RU RU2013134442/05A patent/RU2567955C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7652090B2 (en) * | 2002-08-01 | 2010-01-26 | Ceram Polymorik Pty Limited | Fire-resistant silicone polymer compositions |
| RU2231532C1 (en) * | 2002-12-30 | 2004-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений | Cold-solidification organosilicon composition |
| US20110186330A1 (en) * | 2008-07-28 | 2011-08-04 | Nexans | Ceramisable composition for a power and/or telecommunication cable |
| WO2010109218A1 (en) * | 2009-03-25 | 2010-09-30 | Johnson Matthey Public Limited Company | Fire retardant comprising glass frit in combination with an additive |
| RU2394858C1 (en) * | 2009-06-19 | 2010-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) | Liquid low-molecular siloxane rubber based composition for making fire-resistant material |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2732282C1 (en) * | 2020-03-26 | 2020-09-15 | Общество с ограниченной ответственностью НПП "Спецкабель" | Symmetrical high-frequency sealed cable with low fire hazard |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013134442A (en) | 2015-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2561824C (en) | Ceramifying composition for fire protection | |
| ES2958630T3 (en) | Cable or cable accessory that includes a fire-resistant coating | |
| US20060068201A1 (en) | Fire resistant polymeric compositions | |
| KR101479558B1 (en) | Inorganic expandable refractory composition | |
| JP2009534479A (en) | Refractory composition | |
| WO2015163502A1 (en) | Inorganic expandable refractory composition | |
| Gillani et al. | Effect of dolomite clay on thermal performance and char morphology of expandable graphite based intumescent fire retardant coatings | |
| RU2567955C2 (en) | Composition, based on liquid low-molecular siloxane caoutchouc for fireproof material | |
| KR101589060B1 (en) | Environment Friendly and None Toxic Intumescent Fire-Retardant Paint | |
| NO172058B (en) | FILLING SUBSTANCES INTUMESCENSE AND USE THEREOF | |
| KR102175376B1 (en) | Quaci-noncombustible heat insulator and manufacturing method of the same | |
| KR101437636B1 (en) | The methode for manufacturing aqueous fire-proof paint composition | |
| KR100499095B1 (en) | Composition of non-flammable light sealant for ships | |
| JPH0244612A (en) | Flame retardant tape for cable | |
| JPH02172847A (en) | Expansion type fire proof protective composition | |
| KR101085932B1 (en) | Intumescence fireproof coating composition with ligneous cellulose fiber | |
| KR101118136B1 (en) | Fire-retardant composition comprising inorganic hollow-shell particles | |
| US20150218403A1 (en) | Intumescent caulking compositions and methods | |
| JPS636596B2 (en) | ||
| KR101648855B1 (en) | Nonflammable coating composition comprising glass powder for producing expanded polystyrene foam | |
| RU2160296C1 (en) | Fireproof composition | |
| KR100321450B1 (en) | Refractory coating compositions for the forming of organic and inorganic mixture | |
| Abdull Hadi | To Study the Effect of Waste Glass Powder and Zirconium Phosphate on the Properties of Intumescent Fire-Retardant Coating | |
| JPS62267394A (en) | Fireproofing putty composition | |
| AU2005229156B2 (en) | Ceramifying composition for fire protection |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160112 |