СОСТАВ ДЛЯ ОГНЕЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ ДРЕВЕСИНЫ Российский патент 2008 года по МПК C09D183/04 C09D5/18 

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к составам для получения огнезащитных покрытий по древесине, в частности окрашенных покрытий, переводящих древесину в группу трудносгораемых материалов.

Известен состав огнезащитной композиции (патент №1812199, МПК C09D 183/06, 5/18, опубл. 1993 г.), включающий полиорганосилоксан, представляющий собой 40% раствор олигометил(фенил)силоксана в органическом растворителе, борную кислоту, наполнитель (оксид магния или слюду), антипирен (гидроксид алюминия) и пигмент (окрашенные соединения меди) в следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиорганосилоксан40-50Борная кислота15-20Оксид магния или слюда10-20Гидроксид алюминия и/или окрашенные соединения меди10-20

Указанный состав обеспечивает получение качественного огнезащитного покрытия, однако не обеспечивает получения покрытия, обладающего высокими физико-механическими и декоративными свойствами, т.е. достаточными эксплуатационными и технологическими характеристиками.

Известна композиция для огнезащитного покрытия древесины (RU 2003136721, МПК C09D 183/06, опуб. 20.05.2005), содержащая кремнийорганический полимер, пигмент-диоксид титана, смесь полифосфата аммония и бората цинка, в качестве антипирена, алюмосиликат калия и карбонат кальция и/или силикат кальция, в качестве наполнителя, раствор акидного лака в органическом растворителе, 50-54% раствор соли высокомолекулярной поликарбонатной кислоты в алкилбензоле и органическую модификацию монтморилонита, в качестве реологической добавки, трисхлорпропилфосфат или трибутоксиэтилфосфат, в качестве пластификатора, и органический растворитель.

К недостаткам данной композиции можно отнести то, что покрытия на ее основе имеют низкую стойкость к статическому воздействию воды (48 часов).

Наиболее близкой по составу к предлагаемому изобретению является композиция для термостойкого покрытия (RU №2214436, МПК C09D 183/04, C08L 83/04), имеющая состав, в мас.%:

Раствор полиорганосилоксана в органическом растворителе в пересчете на 100% сухой остаток5,0-60,0Неорганические пигменты0,01-25,0Силикатный наполнитель - микрослюда или микротальк, или их смесь2,0-40,0Реологическая добавка-аэросил или бентон-340,5-5,0Пластификатор - трис-β-хлорэтилфосфат, трис-β-хлорпропилфосфат или дибутилфталат0,2-2,5Отвердитель - тетрабутоксититан и/или полибутилтитанат0,05-2,5Органические пигментыдо 10Растворительостальное

Указанная композиция образует покрытия, обладающие высокими физико-механическими характеристиками, но имеет ограниченную область применения из-за низких огнезащитных свойств и недостаточной стойкости покрытия к статическому воздействию воды (не более 96 часов).

Целью изобретения является создание огнезащитного состава с улучшенными эксплуатационными и потребительскими свойствами.

Указанная цель достигается тем, что состав для огнезащитного покрытия древесины, содержащий полиорганосилоксан, пигмент, наполнитель - слюду-мусковит, трисхлорпропилфосфат в качестве пластификатора, реологическую добавку - бентонитовую глину и органический растворитель, согласно изобретению дополнительно содержит алкидный лак ПФ-060 и/или акриловый сополимер БМК-5 в качестве модификатора и полифосфат аммония и/или алюмосиликатный наполнитель в качестве антипирена при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиорганосилоксан (в пересчете на сухое вещество)8,5-28,0Указанный модификатор4,0-15,0Трисхлорпропилфосфат2,0-5,0Указанный антипирен10,0-40,0Пигмент4,0-25,0Слюда-мусковит2,0-15,0Бентонитовая глина0,8-3,0Растворительостальное

Причем в качестве полиорганосилоксана композиция содержит полиметилфенилсилоксановый лак КО-075 или полифенилсилоксановую смолу 139-297, в качестве наполнителя дополнительно содержит доломит или диатомит, или микронизированный кальцит, или двуокись циркония, или микронизированный тальк, или их смесь с, по меньшей мере, одним из них, в качестве пигмента содержит двуокись титана или оксид хрома, или железо - марганец смешанный оксид, или оксид железа красный, в качестве растворителя содержит ксилол или сольвент, или ацетон, или бутилацетат, или их смесь.

Полиметилсилоксановый лак КО-075 представляет собой 34-40% раствор модифицированной полиметилфенилсилоксановой смолы в растворителе - толуоле, ксилоле или сольвенте (ТУ 2311-462-05763441-2004).

Кремнийорганическая смола 139-297 представляет собой 34-40% раствор полифенилсилоксановой смолы в толуоле или ксилоле (ТУ 2228-440-05763441-2004).

Алкидный лак ПФ-060 представляет собой раствор в органических растворителях пентафталиевой или глифталиевой смолы, модифицированной растительными маслами (ТУ 6-10-612-76, ТУ 6-27-215-2002).

Акриловый сополимер - БМК-5 представляет собой сополимер полимербутилового эфира метакриловой кислоты и метакриловой кислоты (ТУ 2216-012-55856863-2002).

В качестве алюмосиликатного наполнителя используют цеолит NaA тип 4А, представляющий собой гидратированный алюмосиликат натрия Na₂O·2Si₂O·Al₂О₃ и алюмосиликатные полые микросферы, выделяемые из золы угольных тепловых электростанций (например, микросферы полые ТУ 5712-001-49558624-2003).

Двуокись титана TiO₂ представляет собой белый пигмент, оксид хрома Cr₂О₃ - зеленый, железо - марганец смешанный оксид (Fe, Mn)₂O₃ - черный, оксид железа Fe₂О₃ - красный.

Слюда-мусковит представляет собой алюмосиликат калия и имеет формулу 3Al₂О₃·К₂O·6SiO₂·2Н₂O, доломит - карбонат кальция-магния - Са(СО₃)₂ ^·Mg(CO₃)₂, диатомит - оксид кремния - SiO₂ ^·nH₂O, микронизированный тальк - MgSiO₃, микронизированный кальцит - Са(СО₃)₂, двуокись циркония - ZrO₂.

Бентонитовая глина представляет собой модифицированные неорганические вещества, содержащие монтмориллонит формулы Al₂О₃·4SiO₂·2Н₂O. К бентонитовым глинам, в частности, относится Бентон-34, представляющий собой бентонит, обработанный поверхностно-активными веществами, и преимущественно имеет следующий химический состав: Al₂О₃ - 14,4%, SiO₂ - 72,1%, Fe₂O₃ - 1,7%, Na₂О₃+К₂О - 2,2%, MgO - 2,0% (М.М.Гольдберг. Сырье и полупродукты для ЛКМ. Изд. "Химия". Москва. 1978).

Преимуществом заявленного состава является то, что он позволяет получить покрытия, обладающие, наряду с огнезащитными, высокими физико-механическими и декоративными свойствами.

Состав получают следующим образом: в диссольвер загружают растворитель, полиорганосилоксан, модификатор, пластификатор и реологическую добавку, перемешивают в течение 1,0-1,5 ч при температуре не выше 35°С. Далее загружают наполнитель, антипирен, пигмент и суспензию, перемешивают в диссольвере в течение 0,5-1,0 ч при температуре не выше 35°С и передают на расфасовку. При необходимости для улучшения декоративных свойств суспензию пропускают через бисерную мельницу.

Для проведения испытаний состав наносили на поверхность краскораспылителем или кистью.

Изобретение иллюстрируется примерами 1-10, в примере 11 представлена композиция по прототипу, варианты композиций по примерам 1-11 приведены в таблице 1, в таблице 2 представлены результаты испытаний полученных покрытий.

Оценка огнезащитной эффективности полученных покрытий по ГОСТ 16363-98.

Результаты испытаний огнезащитной эффективности, представленные в таблице 2, показывают, что после удаления источника горения потеря массы составляет 9-11,0% при времени самостоятельного горения 0,9-1,8 мин, а температура отходящих газов при этом составляет 435-500°С.

Определение показателей прочности пленки при ударе проводилась по ГОСТ 4765, эластичности пленки при изгибе - по ГОСТ 6806, адгезии - по ГОСТ 15140 (метод 2), стойкости пленки к статическому воздействию воды, 3% раствора NaCl - по ГОСТ 9.403 (метод 1).

Из данных, представленных в таблице 2, видно, что покрытия на основе заявленного состава, наряду с высокими огнезащитными свойствами, обладают и высокими физико-механическими свойствами, в частности стойкость пленки к статическому воздействию воды при 20±2°С повысилась до не менее 120 ч, а к воздействию солевого тумана составляет не менее 100 ч.

Кроме того, заявленный состав удобен в применении, хорошо растекается по поверхности, образует ровное цветное покрытие.

Таблица 1.Наименование компонентовСодержание компонентов, в мас.%1234567891011Полиорганосилоксан вещество:
- полиметилфенилсилоксановый лак КО-075
- полифенилсилоксановая смола 139-297 (количество дано в пересчете на сухое вещество)           8,59,011,013,015,017,0    5,0-60*------15,021,024,027,0          Модификатор:
-алкидный лак ПФ-060
- акриловый сополимер БМК-5           4,06,08,010,012,015,0--6,0--
--5,0----4,04,08,012,0Пластификатор           - трис-хлорпропилфосфат2,02,05,04,04,53,04,05,03,02,00,2-2,5Антипирен
- полифосфат аммония
- цеолит
- алюмосиликатные полые микросферы           15,0 5,0   15,04,0 10,0-15,010,0-9,0-10,015,0-12,0- 10,012,0-9,012,52,0-16,0-- Пигмент
- двуокись титана
- оксид хрома
- оксид железа черный
- оксид железа красный            4,0 10,25    4,05,0 --20,0--8,0---- ------6,010,0-- 4,0---15,0-----2,0-40,0Наполнитель           - слюда-мусковит
- тальк
- доломит
- диатомит
- кальцит
- двуокись циркония2,07,05,07,07,03,02,53,05,02,5 -2,0----2,0---2,0-40,0-4,0-----2,0-- --8,1--4,0---2,0 2,0--------1,0 ---------2,0 Реологическая добавка           - бентон-340,83,03,00,81,51,01,53,02,01,00,5-5,0Отвердитель----------0,05-2,5Органический растворитель:           - ксилол
- сольвент
- ацетон
- бутилацетат24,226,0 20,9520,019,5-15,021,020,5 --19,0----12,0-15,0остальное5,510,015,9--17,520,0-15,0- 7,0--16,012,5-15,05,0-- *В качестве полиорганосилоксана использована смесь Лака КО 085 и Смолы 139-297 (прототип)

Таблица 2Наименование показателейНомер состава1234567891011Цвет покрытиякрасныйбелыйзеленыйбелыйкрасныйзеленыйчерныйчерныйбелыйбелыйбелыйТвердость по маятниковому прибору типа ТМЛ0,40,360,350,380,40,350,30,350,320,3-Адгезия при толщине пленки более 4 мкм, балл21111111111Прочность пленки при ударе на приборе У-1, кг/см3045454545454545454530-50Стойкость пленки к статическому воздействию при температуре (20±2)°С, час, не менее           - воды
- 3%-го раствора NaCl12012012012012012012012012012024-9648484848484848484848-Потеря массы при сжигании, %10,59,09,59,511,010,510,09,510,09,0-Время самостоятельного горения, мин.1,30,90,951,51,41,60,91,51,41,6-Максимальная температура отходящих газов, °С470440500460480435450490500470-Условная вязкость при 20±2°С по вискозиметру В3-246 с диаметром сопла 4 мм, с3539373538363537373622-38Степень перетира, мкм4040404040404040404040-50Время высыхания до степени 3 при 20±2°С, ч.3233321,52322-4Стойкость пленки к солевому туману, час. не менее100100100100100100100100100100 

Изобретение относится к составам для получения огнезащитных покрытий на древесине, в частности окрашенных покрытий, переводящих древесину в группу трудносгораемых материалов. Описан состав для огнезащитного покрытия древесины, содержащий 8,5-28,0 мас.% полиорганосилоксана, 4,0-25,0 мас.% пигмента, 2,0-15,0 мас.% наполнителя - слюды-мусковита, 2,0-5,0 мас.% трисхлорпропилфосфата в качестве пластификатора, 0,8-3,0 мас.% реологической добавки - бентонитовой глины и органический растворитель, дополнительно состав содержит 4,0-15,0 мас.% модификатора, в качестве которого используют алкидный лак ПФ-060 и/или акриловый сополимер БМК-5, и 10,0-40,0 мас.% полифосфата аммония и/или алюмосиликатного наполнителя в качестве антипирена, органический растворитель. При этом состав в качестве полиорганосилоксана содержит полиметилфенилсилоксановый лак КО-075 или полифенилсилоксановую смолу 139-297, в качестве наполнителя - доломит или диатомит, или микронизированный кальцит, или двуокись циркония, или микронизированный тальк, или их смесь с, по меньшей мере, одним из них, в качестве пигмента содержит двуокись титана или оксид хрома, или железо - марганец смешанный оксид или оксид железа красный, в качестве органического растворителя содержит ксилол или сольвент, или ацетон, или бутилацетат, или их смесь. Покрытия на основе предложенного состава на ряду с высокими огнезащитными свойствами имеют повышенную стойкость к статическому воздействию воды, не менее 120 ч. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Состав для огнезащитного покрытия древесины, содержащий полиорганосилоксан, пигмент, наполнитель - слюду мусковит, трисхлорпропилфосфат в качестве пластификатора, реологическую добавку - бентонитовую глину и органический растворитель, отличающийся тем, что дополнительно содержит алкидный лак ПФ-060 и/или акриловый сополимер БМК-5 в качестве модификатора и полифосфат аммония и/или алюмосиликатный наполнитель в качестве антипирена при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полиорганосилоксан8,5-28,0указанный модификатор4,0-15,0трисхлорпропилфосфат2,0-5,0указанный антипирен10,0-40,0пигмент4,0-25,0слюда мусковит2,0-15,0бентонитовая глина0,8-3,0органический растворительостальное