ОГНЕЗАЩИТНЫЙ ВСПУЧИВАЮЩИЙСЯ СОСТАВ Российский патент 2008 года по МПК C04B28/26 C04B18/00 C04B14/40 

Изобретение относится к огнезащитным вспучивающимся составам и может быть применено в качестве покрытия как по древесине, так и по металлу для защиты от высокотемпературного воздействия.

Известны огнезащитные вспучивающиеся составы, включающие силикатное связующее, наполнители, антипирены (1). Однако огнезащитная эффективность этих покрытий низкая, т.к. при высокотемпературном воздействии разрушается и выгорает вспученный защитный слой.

Известен наиболее близкий по совокупности признаков огнезащитный вспучивающийся состав (2), включающий жидкое стекло 81,0-85,1%, асбест 3,3-4,5%, доменный гранулированный шлак 3,2-4,0%, ваграночный шлак 3,0-4,0%, шлам нейтрализации - отход листопрокатного производства 4,5-5,5%, фильтр-прессные отходы сахарных заводов 0,9-1,0%.

Однако указанный огнезащитный вспучивающийся состав, являясь многокомпонентным, имеет очень большую вязкость, что затрудняет нанесение его на защищаемую поверхность. К недостаткам указанного огнезащитного вспучивающегося состава можно также отнести очень высокий расход компонентов на 1 м² поверхности, низкий коэффициент вспучивания состава, частичное выгорание вспученного защитного слоя при воздействии высокой температуры.

Задачей изобретения является снижение вязкости состава и расхода компонентов, увеличение коэффициента вспучивания при высокотемпературном воздействии, а также утилизация отходов промышленности и охрана окружающей среды.

Поставленная задача достигается тем, что огнезащитный вспучивающийся состав, содержащий жидкое стекло, наполнитель - асбест, отличающийся тем, что он дополнительно содержит в качестве наполнителей отходы производства нитроаммофоски и трепельную горную породу, а в качестве антипирена - гидрофосфат натрия, в качестве пигмента - алюминий металлический, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

жидкое стекло - 55,0-45,0

отход производства нитроаммофоски - 8,0-10,0

трепел - 7,5-10,0

асбест - 2,5-3,0

гидрофосфат натрия - 15,0-17,0

алюминий металлический - 5,0-7,0;

вода - остальное.

Использование в огнезащитном вспучивающемся составе в качестве микронаполнителей отхода производства нитроаммофоски, в качестве антипирена - гидрофосфата натрия, а в качестве пигмента - алюминий металлический в указанном соотношении компонентов, позволяет получить огнезащитный вспучивающий состав более низкой вязкости с более высоким коэффициентом вспучивания. Увеличение коэффициента вспучивания предлагаемого состава достигается за счет того, что при температуре от 70° до 130°С выделяются свободная вода и аммиак (NH₃), препятствующие поступлению кислорода к горящему материалу. При повышении температуры от 130° до 650°С происходит дальнейшее вспучивание за счет термических превращений гидросиликата натрия, гидрофосфата натрия и алюминия металлического. При дальнейшем увеличении температуры наблюдается упрочнение вспученной структуры за счет образования алюмосиликатов щелочных металлов. Сформировавшийся вспученный каркас имеет стабильно прочную, пористую структуру до температуры 1100°С.

Для получения огнезащитного состава использовались следующие компоненты:

жидкое стекло, отвечающее ТУ 2145-05788576-98, кремнеземистый модуль 3,3, плотность 1660 кг/м³, концентрация ионов водорода рН=11,5, прочность 15 кгс·см, вязкость 25 с;

асбест, соответствующий ГОСТ 51180-12871-83;

отход производства нитроаммофоски, трепел, минералогический состав и физические свойства наполнителей представлены в табл.1, табл.2.

Таблица 1Физические свойства и минералогический состав отхода производства нитроаммофоски№Наименование материалаФизические свойстваМинералогический состав, % Истинная плотность, г/см³Насыщенная плотность, г/см³дисперс. см²/гCaCO₃(NH₄)NO₃(NH)_3связ.Ca₃(PO₄)₂Ca₂HPO₄CaH₂PO₄1отход производства нитроаммофоски2,531,16500093,0÷85,02,0÷9,02,0÷2,51,5÷1,50,7÷1,00,8÷1,0

Таблица 2Физические свойства и химический состав трепела№Наименование Химический состав, %Физические свойства материалаSiO₂Al₂O₃Fe₂O₃K₂O+Na₂Oистинная плотность, г/см³Насыпная плотность, г/см³Дисперс. см²/г1Трепел75,0÷91,01,3÷5,02,0÷7,01,0÷7,02,491,384700

Огнезащитный вспучивающийся состав готовился следующим образом. Отходы производства нитроаммофоски, гидрофосфат натрия, измельчают до получения тонкодисперсного порошка с удельной поверхностью S=4700-5000 см²/г. Полученный порошок тщательно перетирают с алюминием металлическим, жидким стеклом и асбестом до получения однородной массы.

Образцы огнезащитных составов подвергались испытанию на прочность, адгезию и на определение коэффициента вспучивания. Вязкость определяют с помощью вискозиметра ВЗ-4, как время истечения 100 см³ состава.

Полученный состав наносили на защищаемый материал двумя слоями одинаковой толщины. Толщина покрытия составляет 1,2-2,5 мм, для определения прочности и адгезии. Для определения коэффициента вспучивания смесь заливали в специальные разъемные формы 7×7 мм. Испытания образцов на огнестойкость с огнезащитным вспучивающимся покрытием проводили в огневой камере по стандартной методике ВНИИПО МВД в соответствии с ГОСТ 16363-86.

Результаты испытания огнезащитных вспучивающихся составов представлены в табл.3.

Таблица 3Результаты определения технологических, механических и специальных свойств предлагаемого и известного огнезащитных вспучивающихся составов№Наименование свойствГОСТСвойства составов   предлагаемогоизвестного1Вязкость, сГОСТ 8420-7435-2Прочность, кг·смГОСТ 4765-8345273Адгезия, баллГОСТ 15140-88114Коэффициент вспучивания-1535Огнестойкость, минГОСТ 16363-8682-8563-686Расход компонентов, кг/м²ГОСТ 8784-830,25-0,513,4-16,7

Из результатов, приведенных в таблице 3, видно, что предлагаемый огнезащитный вспучивающийся состав характеризуется вязкостью в допускаемых пределах ГОСТ 8420-74, более высокой прочностью и коэффициентом вспучивания, при более низком расходе компонентов по сравнению с прототипом, что говорит о более высоких технологических, эксплуатационных свойствах предлагаемого состава. Использование данного состава способствует также охране окружающей среды.

Источники информации

1. Романенков И.Г., Левитес Ф.А. Огнезащита строительных конструкций. - Н.: Стройиздат, 1991. - 270 с.

2. А.с. СССР №1293149, кл. С04В 28/26, "Огнезащитный вспучивающийся состав", приор. 19.04.1985. опубл. 28.02.87. Бюл. №8.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано как покрытие по металлу и древесине для защиты от высокотемпературного огневого внешнего воздействия и придания им художественного эффекта. Технический результат: улучшение механических и эксплутационных свойств покрытия, уменьшение вязкости, повышение прочности и коэффициента вспучивания, снижение расхода основных компонентов. Огнезащитный вспучивающийся состав содержит жидкое стекло - 45,0-55,0; отход производства нитроаммофоски - 8,0-10,0; трепел - 7,5-10,0; асбест - 2,5-3,0; гидрофосфат натрия - 15,0-17,0; алюминий металлический - 5,0-7,0; вода - остальное. 3 табл.

Огнезащитный вспучивающийся состав для металлических и деревянных конструкций, включающий жидкое стекло, асбест, отличающийся тем, что, с целью снижения вязкости, повышения прочности и коэффициента вспучивания, а также утилизации отходов и охраны окружающей среды, он дополнительно содержит отход производства нитроаммофоски, трепел, антипирен - гидрофосфат натрия и пигмент - металлический алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

жидкое стекло45,0-55,0отход производства нитроаммофоски8,0-10,0трепел7,5-10,0асбест2,5-3,0гидрофосфат натрия15,0-17,0алюминий металлический5,0-7,0водаостальное