КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ОГНЕЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 2005 года по МПК C09D5/18 

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.

Известны огнезащитные покрытия, например «Краска огнезащитная вспучивающаяся «МИГ» по ТУ 84-07509103.500-99, предназначенная для внутренней и наружной отделки с целью огнезащиты деревянных и металлических поверхностей конструкций, зданий и сооружений производственного назначения.

Краска «МИГ» представляет собой суспензию пигментов и наполнителей в растворах перхлорвиниловой и инден-кумароновой смол в смеси органических растворителей.

Недостатком данной краски является низкое содержание нелетучих веществ, небольшая толщина пенококса, низкая огнезащитная эффективность, большое количество органических растворителей вредных для дыхательных путей человека.

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)- 100Фенолформальдегидную смолу (связующее)- 100-150Эпоксидный олигомер (связующее)- 50-100Модифицированный ледяной уксусной кислотой окисленный графит со степенью расширения при 150 °С не более 40 (окислитель)- 50 -150Этиловый эфир уксусной кислоты (растворитель)- 400 - 800Ароматический 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.

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- 100Аммоний фосфорнокислый двузамещенный- 50-60Параформ- 30-40Мочевину- 10-20

Дополнительно содержит:

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

Известна «Композиция для огнезащитного покрытия электрических кабелей» по патенту SU №1513005 А1, кл. 4 С 09 D 5/18, 1987 г.

Композиция включает в себя следующие компоненты, мас.%:

50%-ную водную поливинилацетатную дисперсию- 10-15Мочевиномеламинофомальдегидную смолу- 13-17Натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы- 0,20-0,35Карбонат кальция- 20-27Двуокись титана- 3-6Коротковолнистый асбест- 4-7Аэросил- 0,4-1,0Дициандиамид- 6-10Формовочную глину или каолин- 1-6Жидкое стекло- 4-7Отбеленный микробарит- 10-16Воду- остальное

Недостатком данной композиции является то, что в составе используется асбест коротковолокнистый вредный для организма, вызывающий раздражение слизистой оболочки дыхательных путей.

Кроме того, данная композиция используется только для огнезащиты электрических кабелей на различных объектах. В патенте не отражено поведение композиции на вертикальной поверхности («отекание»).

Используемая в аналоге 50%-ная водная ПВА содержит в своем составе пластификаторы (дибутилфталат и диизодибутилфталат), способствующие размягчению отвержденного покрытия при температуре 200°С.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является «Огнезащитная композиция для покрытий» 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- 1,9-2,0карбонат кальция- 2,8-3,0

Отвердитель:

- полифосфат аммония- 23,0-26,2

Вспениватель:

- мочевина- 3,7-4,0Вода- 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 огнезащитного 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 композиция для огнезащитного покрытия, содержащая связующее - смолу карбамидоформальдегидную КФ-Ж, окислитель - графит окисленный, карбонизатор - пентаэритрит, Na-карбоксиметилцеллюлозу, наполнитель - диоксид титана, карбонат кальция, отвердитель - полифосфат аммония, вспениватель - мочевину и воду, в качестве связующего дополнительно содержит поливинилацетатную непластифицированную дисперсию ПВА при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Связующее:

- поливинилацетатная непластифицированная дисперсия ПВА- 4,0-5,0- смола карбамидоформальдегидная КФ-Ж- 14,0-16,0

Окислитель:

- графит окисленный- 5,0-8,0

Карбонизатор:

- пентаэритрит- 18,0-28,0- Na-карбоксиметилцеллюлоза- 0,8-1,5

Наполнитель:

- диоксид титана- 1,7-3,0карбонат кальция- 2,4-3,5

Отвердитель:

- полифосфат аммония- 26,0-30,0

Вспениватель:

- мочевина- 2,8 - 4,8Вода- остальное

Для улучшения адгезионных свойств покрытия как при нанесении на защищаемую поверхность, так и после вспучивания, для устранения хрупкости, усадки и для повышения показателя огнезащитной стойкости в композицию вводят в качестве связующего - поливинил ацетатную непластифицированную дисперсию ПВА ГОСТ 18992-80, не содержащую в своем составе пластификаторов дибутилфталата или диизодибутилфталата, способствующих размягчению отвержденного покрытия при температуре 200°С.

В качестве связующего и для образования жесткого углеродного каркаса в композицию для покрытия 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.

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.

Карбонат кальция может дополнительно играть роль вспенивателя.

В качестве отвердителя системы в композиции используется полифосфат аммония, который является также катализатором процесса карбонизации.

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

Предлагаемая для огнезащитного покрытия композиция готовится по следующей технологии - приготовление пасты и смешение ее с отвердителем.

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 поливинилацетатную дисперсию ПВА, 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.

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

Полученной огнезащитной композицией покрывают различные металлические поверхности с целью блокировки распространения огня.

Примеры конкретного получения композиции для огнезащитного покрытия приведены в таблице 1, а физико-механические показатели предлагаемой композиции и покрытия из нее - в таблице 2.

Как видно из данных (примеры 1, 2, 4, 6), приведенных в таблицах 1, 2, введение в композицию поливинилацетатной непластифицированной дисперсии ПВА, характеризующейся отсутствием в своем составе пластификаторов дибутилфталата или диизодибутилфталата, в количестве 4,0-5,0 мас.% не только для улучшения адгезионных характеристик, но и для повышения показателя огнезащитной эффективности покрытия (таблица 2), повышает прочность каркаса, исключает образование трещин покрытия в сравнении с прототипом. Кроме того, введение в композицию одновременно двух связующих (дисперсии ПВА и смолы КФ-Ж) обеспечивает получение более жесткого углеродного каркаса, снижает усадочные явления после вспучивания огнезащитного покрытия. Покрытие обладает повышенной механической прочностью, устраняется процесс «отекания» мастик с вертикальной поверхности (таблица 2).

Композиция по примерам 3, 5 с запредельными значениями количественного содержания компонентов не обладает заданными характеристиками.

Изобретение относится к области огнезащитных материалов на основе интеркалированных соединений графита. Композиция для огнезащитного покрытия содержит в мас.%: связующее - поливинилацетатная непластифицированная дисперсия ПВА 4,0-5,0, смола карбамидоформальдегидная КФ-Ж - 14,0-16,0; окислитель: - графит окисленный - 5,0-8,0; карбонизатор: - пентаэритрит - 18,0-28,0, - Na-карбоксиметилцеллюлоза - 0,8-1,5; наполнитель - диоксид титана - 1,7-3,0, - карбонат кальция - 2,4-3,5; отвердитель - полифосфат аммония 26,0-30,0, вспениватель - мочевина 2,8-4,8, вода остальное. Технический результат - повышение механической прочности композиции, обладающей достаточно прочным каркасом, хорошей адгезией к металлической поверхности, исключающей отслоение, образование трещин и сползание с вертикальной поверхности, экологически безвредной, экономичной, технологичной в производстве. 2 табл.

Композиция для огнезащитного покрытия, включающая связующее - смолу карбамидоформальдегидную КФ-Ж, окислитель - графит окисленный, карбонизатор - пентаэритрит, Na-карбоксиметилцеллюлозу, наполнитель - диоксид титана, карбонат кальция, отвердитель - полифосфат аммония, вспениватель - мочевину и воду, отличающаяся тем, что композиция в качестве связующего дополнительно содержит поливинилацетатную непластифицированную дисперсию ПВА при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Связующее:

Поливинилацетатная непластифицированная дисперсия ПВА 4,0-5,0

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

Окислитель:

Графит окисленный 5,0-8,0

Карбонизатор:

Пентаэритрит 18,0-28,0

Na-карбоксиметилцеллюлоза 0,8-1,5

Наполнитель

Диоксид титана 1,7-3,0

Карбонат кальция 2,4-3,5

Отвердитель:

Полифосфат аммония 26,0-30,0

Вспениватель:

Мочевина 2,8-4,8

Вода Остальное