ОГНЕЗАЩИТНАЯ ВСПУЧИВАЮЩАЯСЯ КРАСКА Российский патент 2007 года по МПК C09D125/04 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 являются 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, является огнезащитная вспучивающаяся краска (патент РФ №2244727 кл. С1, C09D 5/18, 125/08, 125/10, 127/24, 131/04, 183/04, 5/02, опубл. 20.01/2005 Бюл. №2), содержащая полимерное связующее - стирол-акриловая дисперсия, 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 увеличении свойств от действия электролитов 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 антикоррозионную добавку при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полимерное связующее25,0-30,0вспучивающаяся добавка50,0-68,0антикоррозионная добавка0,8-1,0растворительостальное

В краске по изобретению в качестве полимерного связующего используется стирол-акриловая дисперсия.

Вспучивающая добавка содержит пентаэритрит, полифосфат аммония и расширенный графит в соотношении (10,0-19,0):(18,0-32,0):(5,0-15,0).

Антикоррозионная добавка представляет собой смесь фосфата гуанидина и хромата гуанидина в соотношении 100:1,5. Данная смесь, находящаяся в составе лакокрасочного покрытия, при адсорбции покрытием воды из окружающего пространства образует на металлической стальной поверхности (дно пор и других дефектов в покрытии) пассивные пленки, оказывающие тормозящее действие на процесс коррозии.

В качестве растворителя при использовании стирол-акриловой дисперсии применяется вода. В состав краски могут вводится 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 отдельно смешивают фосфат гуанидина и хромат гуанидина для получения однородной массы. В смеситель загружают водную дисперсию полимера, антикоррозионную добавку и полученную вспучивающую добавку. Образовавшуюся смесь перемешивают в течение 25-30 мин. Затем в смеситель добавляют воду. Композицию перемешивают в течение 1-1,5 часа.

Состав может наноситься кистью, валиком или при помощи распылителя. Сушка первого слоя проводится в течение 1,5 часов, последующих - 1 час. Окончательная сушка всех слоев покрытия 36 часов.

Пример №1

14 г пентаэритрита, 26 г полифосфата аммония и 5 г расширенного графита затирают на краскотерки до однородной тонкодисперсной массы. В смеситель загружают 26 г водной стирол-акриловой дисперсии марки «Лакрил» Э-21, полученную однородную тонкодисперсную массу и 0,9 г хромат гуанидина и фосфат гуанидина в соотношении 1:100. Смесь перемешивали в течение 25 мин. Затем добавляли воду 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 воде и 3%-ным раствором NaCl и отделении лакокрасочной пленки от стального образца.

Примеры №2-9 приведены аналогично примеру 1. Композиция 10 соответствует прототипу.

Таблица 1
Рецептуры исследуемых лакокрасочных композицийНаименование компонентовСодержание компонентов, % масс.1234567891050% стирол-акриловая дисперсия марки «Лакрил» Э-21 ТУ 2241-017-50955201-200125,025,025,027,527,527,530,030,030,034,0Полифосфат аммония26,026,026,026,026,026,026,026,026,026,0Пентаэритрит14,014,014,014,014,014,014,014,014,014,0Расширенный графит5,05,05,010,010,010,015,015,015,010,0Хромат гуанидина0,0080,0090,010,0080,0090,010,0080,0090,01-Фосфат гуанидина0,840,90,960,840,90,960,840,90,96-Вода29,15229,09129,0321,65221,59121,5314,15214,09114,0316,0

Из таблицы 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 2
Результаты опытов№ составаСтепень расширенияТемпература на тыльной стороне образца через 15 минут огневого воздействия, °CТемпературный интервал вспучивания, °СНаличие коррозионных очагов после экспозиции в воде через 30 сутНаличие коррозионных очагов после экспозиции в 3%-ном NaCl через 30 сут.12345612080151250-700Отдельные точки коррозии 5-7% - поверхностиОтдельные точки коррозии 7-9% поверхности22230138250-700Металл чистыйОтдельные точки коррозии 3-5% поверхности32290132250-700Металл чистыйОтдельные точки коррозии 2-3% поверхности42160140250-700Отдельные точки коррозии 5-7% поверхностиОтдельные точки коррозии 7-11% поверхности52310116250-700Металл чистыйОтдельные точки коррозии 3-5% поверхности62390112250-700Металл чистыйОтдельные точки коррозии 2-3% поверхности72410108250-700Отдельные точки коррозии 5-7% поверхностиОтдельные точки коррозии 5-7% поверхности82450100250-700Металл чистыйОтдельные точки коррозии 3-5% поверхности92300100250-700Металл чистыйОтдельные точки коррозии 2-3% поверхности102480100250-700Сплошная коррозия - 100% поверхностиТочечная коррозия - 100% поверхности

Краска предназначена для защиты от коррозии и в экстремальных форс-мажорных обстоятельствах от действия огня металлических конструкций. Краска состоит из полимерного связующего стирол-акриловой дисперсии, растворителя - воды, вспучивающейся добавки смеси пентаэритрита, полифосфата аммония и расширенного графита в соотношении (10,0-19,0):(18,0-32,0):(5,0-15,0) и дополнительно антикоррозионной добавки, представляющей собой смесь фосфата гуанидина и хромата гуанидина в соотношении 100:1,5. Задача, решаемая изобретением, заключается в увеличении свойств от воздействия электролитов при сохранении высокой огнестойкости. 2 табл.

Огнезащитная вспучивающаяся краска, включающая полимерное связующие стирол-акриловую дисперсию, растворитель - воду и вспучивающую добавку смесь пентаэритрита, полифосфата аммония и расширенного графита в соотношении (10,0-19,0):(18,0-32,0):(5,0-15,0), отличающаяся тем, что она дополнительно содержит антикоррозионную добавку, представляющую собой смесь фосфата гуанидина и хромата гуанидина в соотношении 100:1,5 при следующем соотношении компонентов мас.%:

полимерное связующее - стирол-акриловая дисперсия25,0-30,0вспучивающаяся добавка -  смесь пентаэритрита, полифосфата аммония и расширенного графита в соотношении (10,0-19,0):(18,0-32,0):(5,0-15,0)50,0-68,0антикоррозионная добавка0,8-1,0растворитель - водаостальное