ОГНЕСТОЙКИЙ СОСТАВ Российский патент 2000 года по МПК C09D5/18 C09D183/04 

Изобретение относится к составам для нанесения покрытий на основе высокомолекулярных соединений, получаемых реакциями образования связи, содержащей кремний, в частности к полисилоксановым покрытиям, и может широко использоваться как средство для защитной и декоративной окраски деревянных и металлических поверхностей, эксплуатируемых вне и внутри помещений при повышенной температуре.

Известен состав для термостойкого покрытия, описанный в патенте РФ N 2028352, заявл. 27.07.92, опубл. 09.02.95.

Известный состав содержит в качестве пленкообразующего полиорганосилоксановую смолу и битум, в качестве отвердителя - пентафталевую смолу, в качестве диспергатора - смесь моноэтаноламина с аминолигнином, взятых в соотношении 1:20, пигмент и растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Полиорганосилоксановая смола (полиметилфенилсилоксановая или полифенилсилоксановая) - 24 - 31
Битум - 6 - 20
Пентафталевая смола (ПФ-060) - 8 - 10
Смесь моноэтаноламина с аминолигнином - 5 - 6
Пигмент (алюминиевая пудра, железный сурик или цинковая пыль) - 5 - 6
Растворитель (толуол, ксилол или сольвент) - 28 - 52
Известный состав обеспечивает защиту металлических изделий, эксплуатируемых в воде и под землей, однако имеет недостаточно высокую термостойкость.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является огнестойкий состав, описанный в з. N 95108503/04 на изобретение "Состав антикоррозионного и термостойкого покрытия" по кл. C 09 D 183/04, 5/04, 183/02, заявл. 24.05.95, опубл. 15.10.95.

Известный состав содержит этилсиликатное связующее с содержанием SiO₂ - 17-21, полиорганосилоксановую, а именно полиметилфенилсилоксановую смолу, огнестойкие наполнители - тальк, слюду и кварц, черный пигмент состава Fe 08 Cu 07 MnO и органический растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Этилсиликатное связующее - 4 - 6
Полиметилфенилсилоксановая смола - 18 - 22
Тальк - 4 - 6
Слюда - 6 - 9
Кварц - 6 - 9
Черный пигмент - 25 - 30
Органический растворитель - Остальное до 100%
Состав также может содержать аэросил в количестве не более 2 мас.%.

Состав служит для термостойкого и антикоррозионного покрытия изделий из чугуна и низкоуглеродистой стали, однако он является недостаточно огнестойким, поскольку не содержит антипиренов, и непрочным, т.к. в его состав входят кварц, слюда и силикатное связующее с двуокисью кремния, обусловливающие толстый слой покрытия с крупными частицами и возможность вымывания крупных частиц атмосферными осадками.

Целью заявляемого изобретения является повышение огнестойкости состава при обеспечении его высокой прочности.

Поставленная цель достигается тем, что в огнестойком составе, содержащем полиорганосилоксановую смолу в качестве пленкообразующего, огнестойкие наполнители, пигмент и органический растворитель, согласно изобретению дополнительно к огнестойким наполнителям используют антипирены и в состав введены также отвердитель в виде инициатора и катализатора отверждения, причем инициатором являются синтетические смолы, и диспергатор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полиорганосилоксановая смола - 17 - 32
Инициатор отверждения - 4 - 12
Катализатор отверждения - 0,8 - 2
Антипирены - 5 - 17
Огнестойкие наполнители - 15 - 40
Диспергатор - 0,3 - 3
Пигмент - 0,5 - 5
Органический растворитель - 15 - 30
При этом в качестве инициатора отверждения могут быть использованы эпоксидная или полиуретановая смолы, либо эпоксидная и полиуретановая смолы одновременно, или эпоксидная и фенолформальдегидная смолы одновременно.

Кроме того, в качестве антипиренов могут быть использованы соли фосфорной кислоты либо высокохлорированные парафины.

Применение в качестве инициаторов отверждения синтетических смол, служащих одновременно модификаторами полиорганосилоксановой смолы, позволяет изменить направление термодеструкции образовавшегося полимерного комплекса в сторону образования при высокотемпературном воздействии преимущественно нелетучих и негорючих продуктов разложения, что в совокупности с использованием антипиренов резко повышает огнестойкость покрытия. Катализатор ускоряет взаимодействие функциональных групп олигомеров между собой, обеспечивая быстрое высыхание покрытия, которое за счет использования диспергатора является более однородным и "тонкослойным" и становится более прочным, имея более надежное сцепление с защищаемой поверхностью.

В сравнении с прототипом заявляемый состав обладает новизной, отличаясь от него наличием таких существенных признаков, как использование дополнительно к наполнителям антипиренов, введением в состав дополнительно отвердителя в виде инициатора отверждения в лице синтетических смол и катализатора отверждения, а также диспергатора, обеспечивающих в совокупности заданный эффект.

Заявителю неизвестны другие огнестойкие составы, обладающие совокупностью указанных существенных признаков, позволяющих получить названный технический результат, поэтому он считает, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Заявляемый огнестойкий состав может найти широкое применение в строительстве для защиты деревянных и металлических конструкций от воздействия высоких температур и потому соответствует критерию "промышленная применимость".

Огнестойкий состав содержит полиорганосилоксановую смолу в качестве пленкообразующего, антипирены, огнестойкие наполнители, синтетические смолы в качестве инициатора отверждения, катализатор отверждения, диспергатор, пигмент и органический растворитель при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Полиорганосилоксановая смола - 17 - 32
Инициатор отверждения - 4 - 12
Катализатор отверждения - 0,8 - 2
Антипирены - 5 - 17
Огнестойкие наполнители - 15 - 40
Диспергатор - 0,3 - 3
Пигмент - 0,5 - 5
Органический растворитель - 15 - 30
При этом в качестве инициатора отверждения могут быть использованы эпоксидная или полиуретановая смола, либо эпоксидная и полиуретановая смолы одновременно, или фенолформальдегидная и эпоксидная смолы одновременно.

В качестве антипиренов могут быть использованы соли фосфорной кислоты или высокохлорированные парафины.

Огнестойкий состав содержит в качестве пленкообразующего полиорганосилоксановую смолу (полифенилсилоксановую или метилфенилсилоксановую либо фенилсилоксановую или полиметилсилоксановую), в качестве инициатора отверждения - эпоксидную или полиуретановую смолу, либо эпоксидную и полиуретановую смолы одновременно, или фенолформальдегидную и эпоксидную смолы одновременно, катализатор, антипирены, наполнители, диспергатор, пигмент и растворитель при указанном выше соотношении компонентов.

В качестве пленкообразующего из полиорганосилоксановых смол могут быть использованы, в частности, полифенилсилоксановая (ТУ-6-02-1-581-88), метилфенилсилоксановая или фенилсилоксановая, полиметилфенилсилоксановые смолы (ТУ-6-02-1360-87).

В качестве инициатора могут быть использованы негорючая эпоксидная диановая смола ЭД-20 (ТУ 10587-93), полиуретановая смола и фенолформальдегидная смола (ТУ 18694 - 80Е) - первые две порознь или одновременно обе и первая и третья - одновременно.

В качестве катализатора отверждения могут использоваться, в частности, цинкобазальтовый олеинат или цинкокобальтовый олеинат.

В качестве антипирена может использоваться триполифосфат аммония либо натрия, или диаммоний фосфат, либо хлорпарафин совместно с графитом, либо хлорсульфированный полиэтилен. Могут также использоваться хлорид цинка, сульфат аммония либо тетраборат натрия и т.п.

В качестве диспергатора может быть использован дибензилсульфид (МГУ ТУ Х11-293-91), или сульфид Б (ТУ 36-13-589-89), или тиохлорфен Ц, либо амифлекс Б.

Растворителем может служить Р-4, или Р-5 (ТУ 7827 - 74), либо толуол, или ацетон (ТУ 2768-84) и др.

Пигментом может быть, в частности, двуокись титана, дающая белый цвет покрытия, или какой-либо другой пигмент в зависимости от требуемого цвета покрытия.

Наполнителями могут служить, например, нефелин, или тальк, либо перлит и т.п.

Примеры приготовления составов приведены в табл. 1.

Состав готовят следующим образом.

Полиорганосилоксановую и другие смолы загружают в смеситель, например турбулентный, марки СБ-43, добавляют туда растворитель и диспергатор и перемешивают в течение 4 - 5 часов до получения готового раствора.

В шаровую мельницу, например, марки МШК - 8 (объем смесительной камеры 8 л, количество шаров 25 шт., скорость вращения 50 об/мин) загружают поочередно антипирены, наполнители, пигмент и перетирают каждый компонент отдельно 48 часов для получения измельченного компонента в виде порошка.

Затем в смеситель СБ-43 с раствором смол (82 - 84 мас.%) добавляют полученные измельченные компоненты в количестве 17 - 15 мас.% (порошок), добавляют катализатор отверждения (1 мас.%) и снова перемешивают в течение 5 ч до получения готового состава. Свойства покрытия приведены в табл. 2.

Покрытие наносят на защищаемые металлические поверхности методами намазки. Окраска производится кистями или агрегатами.

Отверждение происходит при 25 градусах Цельсия и относительной влажности воздуха не более 75% до степени 3,4 не более чем за 6 часов.

Покрытие представляет собой полимерный комплекс, состоящий из фенилсилоксановой смолы, модифицированной синтетическим полимером. Указанный комплекс, благодаря взаимодействию полимеров, самоотверждается. Соотношение компонентов выбрано таким образом, что самоотверждение происходит наиболее полно (с вовлечением всех соединений).

Огнестойкое покрытие ведет себя следующим образом. При воздействии на отвержденный и высохший состав температур в интервале 20-600^oC никаких изменений в нем не происходит. При температуре свыше 600^o градусов начинается карбонизация (превращение в уголь) комплекса и вспучивание полиорганосилоксановой смолы. Формируется карбонизированная вспененная масса. При этом модификация полиорганосилоксановой смолы эпоксидной или полиуретановой смолой, либо ими обеими одновременно, или эпоксидной и фенолформальдегидной смолами одновременно изменяет направление термодеструкции в сторону образования преимущественно нелетучих и негорючих продуктов разложения. Возникают твердые, жидкие и газообразные сопутствующие продукты разложения в виде соответственно нелетучих форм углерода (твердый остаток), жидкой фракции из горючих веществ с большим содержанием левоглюкозана и газовой составляющей, первоначально обогащенной парами воды с примесью углеродных оксидов и низкомолекулярных органических компонентов. При этом за счет наличия в составе антипирена, в частности солей фосфорной кислоты - триполифосфата аммония, направление термических превращений значительно меняется, т.к. фосфаты препятствуют образованию левоглюкозана - основного горючего продукта термодеструкции, содержание же кокса может увеличиваться до 50 - 60%. Триполифосфат аммония начинает выделять при температурах немного выше 200^oC аммиак, в результате чего образуется высококонденсированная полифосфорная кислота, не претерпевающая дополнительного снижения массы до 600^oC. При температуре свыше 750^oC весь комплекс превращается в уголь, имеющий стекловидный оттенок, пористость которого зависит от количества наполнителя (талька, нефелина и т. п. ) в составе. В результате огнестойкое покрытие надежно в течение 40 - 45 минут защищает конструкцию от воздействия огня непосредственно на поверхность ее элементов, позволяя за это время принять всевозможные меры защиты пожарным подразделениям.

Свойства, представленные в табл. 2, позволяют сделать вывод, что предлагаемый состав обладает в сравнении с прототипом более высокими огнезащитными свойствами, обеспечивает при этом прочность покрытия.

Описывается огнестойкий состав, содержащий полиорганосилоксановую смолу в качестве пленкообразующего, огнестойкие наполнители, пигмент, органический растворитель, антипирены, диспергатор, инициатор отверждения в виде синтетических смол и катализатор отверждения. Техническим результатом является использование данного состава как средства для защитной и декоративной окраски деревянных и металлических поверхностей, эксплуатируемых вне и внутри помещений при повышенной температуре (до 500^oC). 6 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Огнестойкий состав, содержащий полиорганосилоксановую смолу в качестве пленкообразующего, огнестойкие наполнители, пигмент и органический растворитель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит антипирены, диспергатор, инициатор отверждения в виде синтетических смол и катализатор отверждения при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полиорганосилоксановая смола - 17 - 32
Инициатор отверждения - 4 - 12
Катализатор отверждения - 0,8 - 2
Антипирены - 5 - 17
Огнестойкие наполнители - 15 - 40
Диспергатор - 0,3 - 3
Пигмент - 0,5 - 5
Органический растворитель - 15 - 30
2. Огнестойкий состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве инициатора отверждения используют эпоксидную смолу. 3. Огнестойкий состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве инициатора отверждения используют полиуретановую смолу. 4. Огнестойкий состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве инициатора отверждения используют эпоксидную смолу и полиуретановую смолы одновременно. 5. Огнестойкий состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве инициатора отверждения используют эпоксидную и фенолформальдегидную смолы одновременно. 6. Огнестойкий состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве антипиренов используют соли фосфорной кислоты. 7. Огнестойкий состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве антипиренов используют высокохлорированные парафины.