ПРОПИТОЧНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ОГНЕ- И БИОЗАЩИТЫ ДРЕВЕСИНЫ И МАТЕРИАЛОВ НА ЕЕ ОСНОВЕ Российский патент 2007 года по МПК B27K3/52 C09D5/14 C09D5/18 

Изобретение относится к области защиты древесины и материалов на ее основе от возгорания и биоповреждений и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности, строительстве и других областях для получения негорючих материалов и конструкций, не подверженных гниению.

Известно использование для защиты древесины от возгорания и гниения различных составов на основе фосфор- и азотсодержащих соединений. Однако составы, содержащие неорганические соединения фосфора, через некоторое время "высаливаются" на поверхности древесины. "Высоленный слой" имеет низкую адгезию к древесине, и, таким образом, через некоторое время эффективность защиты снижается. Применение фосфорорганических антипиренов лишено указанных выше недостатков, однако предложенные ранее антипирены обнаруживают токсические свойства не только в процессе разложения при горении, но и при синтезе самих антипиренов, при производстве работ по нанесению состава, что ограничивает их применение на практике. Часто эффективность этих составов в качестве антипиренов не высока.

В патенте RU 2197375 С1 от 2003.01.27, выданном на «Способ получения антисептика для пропитки древесины», раскрывается пропиточный состав антисептического и биоогнезащитного действия, в виде водорастворимого препарата, содержащий диаммонийфосфат, карбамид, фтористый натрий и ацетоноформальдегидную смолу.

Определенное соотношение компонентов состава обеспечивает высокие антисептические и огнезащитные свойства, однако этот состав имеет ряд недостатков. Во-первых, состав имеет слабую способность диффузии и легко вымывается из обработанной древесины. Во-вторых, входящая в состав смола быстро переходит в водонерастворимое состояние, что приводит к необратимому расслоению состава и снижает его живучесть. Кроме того, состав имеет высокую экологическую опасность, поскольку содержит препараты первого класса опасности.

Известно использование для защиты древесины от возгорания и гниения составов, содержащих органические соединения фосфора, а именно диалкилфосфиты (патент RU 2061589 C1 от 1996.06.10). Эти составы показывают более высокую эффективность огне- и биозащиты по сравнению с другими антипиренами, содержащими фосфорорганические соединения. Однако все варианты этих составов являются высокотоксичными вследствие выделения ядовитых соединений как в процессе производства антипиренов, так и в процессе горения пропитанной древесины. Кроме того, вышеупомянутые составы невозможно применять в условиях строительной площадки при отрицательных температурах. Отметим также, что при малых расходах их огнезащитная эффективность невелика.

Наиболее близкий состав к предложенному раскрывается в патенте RU 2191111. Этот состав содержит смесь продуктов реакции эквимолярных количеств фосфористой кислоты с карбамидом и воду. Данный состав обеспечивает повышение пожаробезопасности при производстве огне- и биозащитных составов и получение высоких огнезащитных свойств при снижении стоимости конечного продукта.

К недостаткам известного состава можно отнести невысокую проникаемость в древесину. Для обеспечения высокой огнезащитной эффективности состава необходима глубокая пропитка древесины. Кроме того, производство состава требует применения технологий, связанных с взаимодействием твердых веществ при нагревании, что приводит к повышению токсичности производства.

Задачей настоящего изобретения является создание состава, устойчивого к длительному хранению, способного при малых расходах обеспечить высокий уровень огне- и биозащиты древесины, пригодного к применению в условиях строительной площадки вплоть до температуры минус 30°С, а также способного обеспечить улучшение экологических условий производства огне- и биозащитных составов.

Поставленная задача решается тем, что пропиточный состав для огне- и биозащиты древесины и материалов на ее основе, содержащий фосфористую кислоту, карбамид и воду, дополнительно содержит оксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФК) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фосфористая кислота24,0-32,0Карбамид20,0-27,0Оксиэтилидендифосфоновая кислота6,0-10,0Водаостальное

В качестве целевых добавок в способе могут быть использованы дополнительно неорганические соединения бора (например, борная кислота), соли аммония (например, хлорид аммония, сульфат аммония, фосфат аммония, карбонат аммония, нитрат аммония и т.п.), придающие составу дополнительную фунгицидную активность (фунгицид - химическое вещество, применяемое для борьбы с грибами-возбудителями болезней растений, разрушающими деревянные конструкции или повреждающими материальные ценности), а также одно- или двухосновные спирты (например, изопропанол, этанол, метанол, этиленгликоль, пропиленгликоль) или апротонные диполярные растворители, обеспечивающие лучшую проникаемость состава в древесину.

Под апротонными диполярными растворителями понимаются органические растворители, которые не диссоциируют с образованием протона и молекула которых представляет диполь. К таким растворителям можно отнести, например, диметилсульфоксид, диметилформамид, гексаметилфосфортриамид и др.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Компоненты состава подобраны таким образом, чтобы он содержал смесь продуктов взаимодействия фосфористой кислоты, ОЭДФК и карбамида в мольном соотношении (0.95-0.83):(0.12-0.05):(1.00-0.95), полученную при температуре 55-65°С в присутствии необходимого количества воды.

Такое соотношение компонентов обеспечивает заявленные свойства огнебиозащитного состава.

Для повышения фунгицидных свойств и более глубокой пропитки, повышающей огнезащитные свойства огнезащищаемых изделий, в состав, содержащий смесь продуктов взаимодействия фосфористой кислоты, ОЭДФК и карбамида в технической воде, дополнительно вводят 0.5-1% неорганического соединения бора, например, борной кислоты, а также 1-10% спирта, например, изопропанола.

Заявляемое соотношение компонентов состава обеспечивает повышенную огнезащиту и фунгицидную токсичность, а также пониженную коррозионную активность и пониженную температуру застывания состава.

Состав прост в изготовлении - может быть получен в одну стадию, его производство является экологически чистым, без образования сточных вод и вредных выбросов, получаемый продукт удобен в обращении, т.к. представляет собой водный раствор.

Огнебиозащитный состав наносится на защищаемую поверхность кистью или пульверизатором до прекращения впитывания, либо окунанием. Обработка может быть многократной с промежуточной сушкой в зависимости от вида древесины.

Для получения состава использовали фосфористую кислоту (ТУ 6-09-4023-75), оксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФК, ТУ 6-09-5372-87), карбамид (ГОСТ 2081-92).

Изобретение осуществляется следующим образом.

Производят взвешивание сухих (фосфористая кислота, карбамид, ОЭДФК) и жидких (вода) компонентов в количестве, соответствующем разовой загрузке. Затем в смесителе с механическим перемешиванием приготавливают раствор. Способ приготовления раствора заключается в порционном добавлении указанных выше ингредиентов в смеситель при одновременном нагревании до 55-65°С и интенсивном перемешивании. Компоненты загружают в произвольной последовательности. После полного растворения компонентов состава в смеситель добавляют целевые функциональные добавки.

Изобретение иллюстрируется нижеследующими примерами.

Пример 1. Состав готовят следующим образом. В смеситель подают воду (28.5 г), загружают последовательно фосфористую кислоту (22.2 г), ОЭДФК (6.0 г) и карбамид (18.0 г). Полученную смесь постепенно нагревают до температуры 55°С при постоянном перемешивании. Затем полученный состав охлаждают и получают светло-желтую прозрачную жидкость.

Пример 2. В полученную, как изложено в примере 1, жидкость (74.7 г) добавляют 0.5 мас.% (0.37 г) борной кислоты и перемешивают до полного растворения.

Пример 3. В полученную, как изложено в примере 1, жидкость (74.7 г) добавляют 10 мас.% (7.47 г) изопропанола и перемешивают 5-10 мин до исчезновения пузырьков воздуха.

Эти и другие составы предложенного изобретения приведены в таблице 1.

В таблице 2 приведены физико-химические и эксплуатационные свойства предложенного состава

Таблица 1 Содержание компонентов в пропиточном составеСоставы, мас.%1234567891Фосфористая кислота30303024,032,0293125272Карбамид24242426,020,0222522233Оксиэтилидендифосфоновая кислота88812,05,0761094Борная кислота 0.5       5Изопропанол  10      6Этиленгликоль       10.0 7Хлорид аммония      1.0  8Диметилсульфоксид     4.0   9Гексаметилфосфортриамид        1.010Водаостальное

Таблица 2Свойства полученных продуктовСостав123456789Физико-химические свойства составаАгрегатное состояниеПрозрачная светло-желтая жидкостьСодержание, мас.%: фосфора 13.7-13.813.6-13.713.7-13.812.5-12.613.5-13.613.0-13.113.5-13.612.4-12.5 12.9-13.08азота11.2-11.311.1-11.211.2-11.312.1-12.29.3-9.410.2-10.311.6-11.710.2-10.310.7-10.8Плотность, г/см³1.2-1.3рН среды1.9-2.5Температура замерзания, °С-30-30-35-27-32-30-31-35-28Огнезащитная способность:Потеря массы, %5.25.45.56.05.85.25.75.65.9Время самостоятельного горения, с000000000Биозащитные свойства: степень поражения образцов деревоокрашивающими и плесневыми грибамиСтепень поражения поверхности, %0.300.40.600.200.20.5Эффективность обработки поверхности, лет, не менее14Расход состава, г/м²270260280260270270260280270

Изобретение относится к области защиты древесины и материалов на ее основе от возгорания и биоповреждений. Описан пропиточный состав для огне- и биозащиты древесины и материалов на ее основе, содержащий 24,0-32,0 мас.% фосфористой кислоты, 20,0-27,0 мас.% карбамида, 6,0-10,0 мас.% оксиэтилидендифосфоновой кислоты и остальное воду. Состав дополнительно содержит 0,5-1 мас.% добавки, усиливающей фунгицидную активность пропиточного состава, в качестве которой используют неорганические соединения бора или соли аммония, и 1,0-10,0 мас.% добавки, усиливающей проникаемость пропиточного состава в древесину, в качестве которой используют одно- или двухосновные спирты или апротонные диполярные растворители. Технический результат - состав устойчив к длительному хранению, способен при малых расходах обеспечить высокий уровень огне- и биозащиты древесины, пригоден к применению в условиях строительных площадок вплоть до температуры минус 30°С. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Пропиточный состав для огне- и биозащиты древесины и материалов на ее основе, содержащий фосфористую кислоту, карбамид и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит оксиэтилидендифосфоновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фосфористая кислота24,0-32,0Карбамид20,0-27,0Оксиэтилидендифосфоновая кислота6,0-10,0Водаостальное