ОГНЕЗАЩИТНАЯ ВСПУЧИВАЮЩАЯСЯ КРАСКА Российский патент 2007 года по МПК C09D127/24 C09D5/18 

Изобретение относится к огнезащитным лакокрасочным материалам, предназначенным для защиты от коррозии и, в экстремальных, форс-мажорных, обстоятельствах, от действия огня металлических конструкций и может быть использовано в строительстве, транспорте, нефтегазовой, нефтехимической и химической отраслях и других отраслях, где требуется защита металлоконструкций от коррозии и огня.

Известна огнезащитная вспучивающаяся краска, защищенная патентом РФ №2174527, кл. С09D 5/18, 131/04, 133/00, опубл. 2001.10.10. Огнезащитная краска представляет собой водную дисперсию на основе акриловой дисперсии или смеси ее с гомо- или сополимерной дисперсией винилацетата и содержит в качестве вспучивающих добавок смесь пентаэритрита и полифосфата аммония при соотношении их 1:1,3-2,6 соответственно, а также анионоактивные и/или неактивное поверхностно-активное вещество, пеногаситель, эфирцеллюлозный гаситель, консервирующую добавку, двуокись титана, тальк или микротальк, возможно тетраборат натрия и воду при определенных соотношениях этих компонентов. Недостатком известного состава является то, что огнезащитная краска применяется только для внутренних работ из-за низкой устойчивости к атмосферным воздействиям (дождь, снег и т.п.), невысокая степень вспучивания и вследствие этого недостаточная огнестойкость, а также малый температурный диапазон вспучивания краски.

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату, выбранной в качестве (прототипа RU 2244727), является огнезащитная вспучивающаяся краска, содержащая полимерное связующее, растворитель и вспучивающую добавку на основе пентаэритрита и полифосфата аммония, дополнительно содержащую в составе вспучивающей добавки расширенный графит при следующем соотношении компонентов, %:

полимерное связующее- 25,0-42,0пентаэритрит- 10,0-19,0полифосфат аммония- 18,0-32,0расширенный графит- 5,0-15,0растворитель- остальное

Количественное соотношение пентаэритрита и полифосфата аммония равно 1:1,3-2,6 соответственно.

В краске в качестве полимерного связующего использовали полимерные дисперсии, например стирол-акриловую, поливинилацетатную либо бутадиен-стирольную дисперсии, перхлорвиниловый или кремнийорганический лак.

Краска может содержать дополнительно антипирены, например жидкое стекло, пигменты, например диоксид титана, ПАВ, стабилизаторы и пластификаторы в количестве, не превышающем 10% от массы состава.

К недостаткам прототипа следует отнести недостаточно высокую химическую стойкость при действии водных электролитов, минерализованных вод, растворов солей, кислот и оснований, характерных для производственных и строительных металлоконструкций нефтегазовой, нефтехимической, химической и других отраслей промышленности.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении эффективности антикоррозионной защиты поверхности при сохранении высокой огнестойкости.

Указанный результат достигается тем, что огнезащитная вспучивающаяся краска, состоящая из полимерного связующего, растворителя, вспучивающей добавки на основе пентаэритрита и полифосфата аммония, содержащей расширенный графит согласно изобретению дополнительно содержит цинковый порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полимерное связующее32,0-35,0вспучивающаяся добавка45,0-50,0цинковый порошок8,0-10,0растворительостальное

В краске по изобретению в качестве полимерного связующего используется перхлорвиниловый лак (ТУ-2313-006-45539771).

Вспучивающая добавка содержит пентаэритрит, полифосфат аммония и расширенный графит в соотношении (10,0-19,0):(18,0-32,0):(5,0-15,0). Металлический цинк используется в виде порошка дисперсностью 5...8 мкм.

Цинковый порошок, находящийся в составе лакокрасочного покрытия, при адсорбции покрытием электролита из окружающего пространства, создает в порах и других дефектах лакокрасочного покрытия гальванические пары, являясь в них анодом, а остальные участки поверхности на дне пор - катодами. Постепенно растворяясь, цинковый наполнитель тормозит коррозию стального субстрата.

В качестве растворителя при использовании перхлорвинилового лака применяется ксилол или толуол. В состав краски могут вводиться пигменты для придания соответствующего цвета.

Огнезащитную вспучивающую краску изготавливают следующим образом.

Вначале готовят вспучивающую добавку. С этой целью пентаэритрит, полифосфат аммония и расширенный графит затирают на краскотерке до однородной тонкодисперсной массы.

Затем в смеситель загружают перхлорвиниловый лак, цинковый порошок и полученную вспучивающую добавку. Образовавшуюся смесь перемешивают в течение 25-30 мин. Затем в смеситель добавляют ксилол. Композицию перемешивают в течение 1-1,5 часа.

Состав может наноситься кистью, валиком или при помощи распылителя. Сушка каждого слоя проводится в течение 2 часов. Окончательная сушка всех слоев покрытия 36 часов.

Пример №1.

14 г пентаэритрита, 26 г полифосфата аммония и 5 г расширенного графита затирают на краскотерке до однородной тонкодисперсной массы. В смеситель загружают 38 г перхлорвинилового лака, полученную однородную тонкодисперсную массу и 23 г цинкового порошка. Смесь перемешивали в течение 25 мин. Затем добавляли ксилол для обеспечения рабочей вязкости раствора. Композицию перемешивали в течение 1,5 часа.

Огнезащитные свойства лакокрасочной композиции для металлических конструкций оценивали путем замера температуры защищаемой поверхности образца после 15 - минутного воздействия на него открытым пламенем с температурой 900-1000°С. Пламя создавалось газовой горелкой, сопло которой находилось на расстоянии 80 мм от поверхности образца. Температуру защищаемой поверхности замеряли с помощью термопары в паре с потенциометром.

Противокоррозионные свойства по отношению к углеродистой стали оценивали визуально после экспозиции в 3%-ном растворе NaCl и отделении лакокрасочной пленки от стального образца.

Примеры №2-5 приведены аналогично примеру 1. Композиция 6 соответствует прототипу.

Таблица 1Рецептуры исследуемых лакокрасочных композицийНаименование компонентовСодержание компонентов, мас.%123456Перхлорвиниловый лак32,035,035,035,032,034,0Полифосфат аммония26,026,026,026,026,026,0Пентаэритрит14,014,014,014,014,014,0Расширенный графит5,05,08,08,210,010,0Цинковый порошок5,010,05,08,010,0-Ксилол18,010,012,08,013,016,0

Из таблицы 2 видно, что предлагаемая краска по сравнению с прототипом обладает повышенными антикоррозионными свойствами и может быть использована в нефтегазовой и других отраслях промышленности в качестве противокоррозионной и в форс-мажорных обстоятельствах как огнезащитная вспучивающаяся краска.

Таблица 2Результаты опытов№ составаСтепень расширенияТемпература на тыльной стороне образца через 15 минут огневого воздействия, °CТемпературный интервал вспучивания, °СНаличие коррозионных очагов после экспозиции в 3%-ном NaCl через 30 сут.12080151250-700Отдельные точки коррозии 7-9% поверхности22230138250-700Отдельные точки коррозии 3-5% поверхности32290132250-700Отдельные точки коррозии 2-3% поверхности42160140250-700Металл чистый52310116250-700Металл чистый62480100250-700Точечная коррозия - 100% поверхности

Краска предназначена для защиты от коррозии и, в экстремальных, форс-мажорных, обстоятельствах, от действия огня металлических конструкций и может быть использовано в строительстве, транспорте, нефтегазовой, нефтехимической и химической отраслях и других отраслях. Краска состоит, мас.% из полимерного связующего - перхлорвинилового лака 32,0-48,0, растворителя - ксилола - остальное, вспучивающейся добавки смеси пентаэритрита, полифосфата аммония и расширенного графита в соотношении (10,0-19,0):(18,0-32,0):(5,0-15,0) 45,0-50,0 и дополнительно цинкового порошка 8,0-10,0. Использование краски позволит повысить эффективность антикоррозионной защиты поверхности при сохранении высокой огнестойкости. 2 табл.

Огнезащитная вспучивающаяся краска, включающая полимерное связующее - перхлорвиниловый лак, растворитель - ксилол и вспучивающую добавку - смесь пентаэритрита, полифосфата аммония и расширенного графита, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит цинковый порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полимерное связующее - перхлорвиниловый лак32,0-35,0вспучивающаяся добавка - смесь пентаэритрита, полифосфата аммония и расширенного графита в соотношении (10,0-19,0):(18,0-32,0):(5,0-15,0)45,0-50,0цинковый порошок8,0-10,0растворитель - ксилолостальное