ПРИМЕНЕНИЕ ПЛАВЯЩЕГОСЯ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ТЕПЛА СТРУКТУРИРУЮЩЕГО АГЕНТА В СОСТАВЕ ВСПУЧИВАЮЩЕЙСЯ ОГНЕЗАЩИТНОЙ КОМПОЗИЦИИ ХОЛОДНОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК C09D5/18 C09D183/02 C08K3/34 C09K21/14 C09K21/00 

[0001] ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Предложенное техническое решение относится к огнезащитным силиконовым покрытиям вспучивающегося типа и предназначено, например, для противопожарной защиты кабельного хозяйства, в том числе на АЭС и ТЭС, повышения предела огнестойкости несущих металлоконструкций, повышения предела огнестойкости вентиляционных коробов, в том числе на АЭС и ТЭС, отделки огнестойких конструкций промышленных и строительных объектов, в том числе на АЭС и ТЭС.

[0003] УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0004] Известна огнезащитная композиция холодного отверждения для покрытия и способ ее получения (патент RU 2492201 С1, опубл. 10.09.2013 на 9 л). Известная огнезащитная композиция холодного отверждения для покрытий содержит низкомолекулярный силоксановый каучук, низкомолекулярные силаны, дибутилоловодиацетат, полифосфат аммония и пентэритрит технический аппретированные при определенных соотношениях. Приготовление упомянутой композиции осуществляют путем объемного смешения ингредиентов, при этом процесс смешивания дополняется принудительным втиранием сыпучих ингредиентов в жидкий силоксановый каучук в замкнутой емкости с рабочим объемом от 0,1 до 0,5 м³. Втирание происходит между подвижных лопастей и неподвижных ножей, при этом подвижные лопасти принудительно нагнетают композицию в зону перетира, тем самым вызывая нагрев рабочей смеси композиции.

[0005] Известная композиция не обладает достаточной механической прочностью образуемого пенококса при возникновении пожара.

[0006] РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Технической проблемой, решаемой заявленным изобретением, является создание вспучивающейся огнезащитной композиции холодного отверждения, пенококс, образуемый в процессе нагрева которой, обладает повышенной механической прочностью при возникновении пожара в сравнении с известными композициями.

[0008] Техническим результатом, достигаемым при реализации заявленного изобретения, является повышение механической прочности пенококса, образуемого в процессе нагрева огнезащитной композиции холодного отверждения.

[0009] Технический результат достигается за счет того, что обеспечивается применение одного из: кварц, стеклянные микросферы, алюмосиликатные микросферы или какая-либо их комбинация в качестве плавящегося под воздействием тепла структурирующего агента в составе основанной на силоксановом каучуке вспучивающейся огнезащитной композиции холодного отверждения.

[0010] ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011] Далее приводятся варианты осуществления настоящего изобретения, раскрывающие примеры его реализации в частных исполнениях. Тем не менее, само описание не предназначено для ограничения объема прав, предоставляемых данным патентом. Скорее, следует исходить из того, что заявленное изобретение также может быть осуществлено другими способами таким образом, что будет включать в себя отличающиеся элементы и условия или комбинации элементов и условий, аналогичных элементам и условиям, описанным в данном документе, в сочетании с другими существующими и будущими технологиями.

[0012] В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения обеспечивается применение предварительного аппретированного одного из: кварц, стеклянные микросферы, алюмосиликатные микросферы или какая-либо их комбинация, в качестве плавящегося под воздействием тепла структурирующего агента в составе основанной на силоксановом каучуке вспучивающейся огнезащитной композиции холодного отверждения.

[0013] В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения обеспечивается набор для приготовления вспучивающейся огнезащитной композиции холодного отверждения, включающий одну или несколько тарных единиц равного или неравного объема с основой и одну или несколько тарных единиц равного или неравного объема с катализирующей смесью, причем в сумме тарные единицы содержат следующие исходные компоненты при следующем соотношении исходных компонентов, мас.ч.:

основа, фасованная в одну или несколько тарных единиц равного или неравного объема:

силоксановый каучук 80-120 аппрет 4-8 вспучивающий агент 35-75 пенообразующий агент 100-140 структурирующий агент, плавящийся под воздействием тепла 7-17 необязательно стабилизирующий агент 0,15-0,35 необязательно термостабилизирующий агент 1-3 необязательно загуститель 0,15-0,35;

катализирующая смесь, фасованная в одну или несколько тарных единиц равного или неравного объема:

катализатор реакции 1-3 сшиватель полимеров 4-8 необязательно ускоритель полимеризации 1,5-3,5

[0014] В еще одном предпочтительном варианте осуществления обеспечивается способ приготовления основы для упомянутого набора, включающий этапы, на которых: загружают в емкость реактора или мешалки силоксановый каучук и деаэрируют его; для обеспечения гомогенности композиции предварительно аппретированные вспучивающий агент, пенообразующий агент и структурирующий агент, плавящийся под воздействием тепла, загружают в емкость реактора или мешалки при интенсивном перемешивании; необязательно загружают в емкость реактора или мешалки термостабилизирующий агент, стабилизирующий агент и/или загуститель при интенсивном перемешивании до обеспечения требуемой вязкости композиции.

[0015] В еще одном предпочтительном варианте осуществления обеспечивается нефасованная основа для упомянутого набора, содержащая следующие исходные компоненты при следующем соотношении исходных компонентов, мас.ч.:

силоксановый каучук 80-120 аппрет 4-8 вспучивающий агент 35-75 пенообразующий агент 100-140 структурирующий агент, плавящийся под воздействием тепла 7-17 необязательно стабилизирующий агент 0,15-0,35 необязательно термостабилизирующий агент 1-3 необязательно загуститель 0,15-0,35

[0016] В еще одном предпочтительном варианте осуществления обеспечивается нефасованная катализирующая смесь для упомянутого набора, содержащая следующие исходные компоненты при следующем соотношении исходных компонентов, мас.ч.:

катализатор реакции 1-3 сшиватель полимеров 4-8 необязательно ускоритель полимеризации 1,5-3,5

[0017] В еще одном предпочтительном варианте осуществления обеспечивается способ приготовления катализирующей смеси для упомянутого набора, заключающийся в том, что в отдельном реакторе путем смешивания готовят катализирующую смесь, содержащую катализатор реакции, сшиватель полимеров, и необязательно ускоритель полимеризации.

[0018] В частном варианте осуществления настоящего изобретения используется силоксановый каучук с вязкостью от 5 до 50 Па*с. В другом частном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве катализатора реакции используют аминопропилтриметоксисилан. В другом частном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве сшивателя полимеров используют трис-бутаноноксим-метилксилан. В другом частном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве ускорителя полимеризации используют дибутилоловодиацетат. В другом частном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве вспучивающего агента используют пентаэритрит технический. В другом частном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве пенообразующего агента используют полифосфат аммония. В другом частном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве структурирующего агента, плавящегося под воздействием тепла используют одно из: кварц, стеклянные микросферы, алюмосиликатные микросферы или какую-либо их комбинацию. В другом частном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве стабилизирующего агента используют полиэфир. В другом частном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве кварца используют пылевидный кварц. В другом частном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве термостабилизирующего агента используют оксид железа. В другом частном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве аппрета используют аппрет, содержащий 10% раствор аминопропилтриметоксисилана в гексане или ксилоле. В другом частном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве загустителя используют аэросил. В другом частном варианте осуществления настоящего изобретения вспучивающий агент, пенообразующий агент и структурирующий агент, плавящийся под воздействием тепла, загружают в емкость мешалки или реактора последовательно. В другом частном варианте осуществления настоящего изобретения термостабилизирующий агент и стабилизирующий агент загружают в емкость реактора последовательно.

[0019] Далее представлены конкретные примеры наборов для приготовления вспучивающейся под воздействием огня огнезащитной композиции на основе силоксанового каучука и способ их приготовления. В каждом наборе основа и катализирующая смесь хранятся и поставляются в разных емкостях. При этом и основа для каждого набора фасована в тарные единицы равного или неравного объема. При этом катализирующая смесь для каждого набора фасована в тарные единицы равного или неравного объема. В сумме тарные единицы, в которых содержатся основа и катализирующая смесь, содержат следующие исходные компоненты при следующем соотношении исходных компонентов, мас.ч.:

[0020] Набор №1

основа, фасованная в одну или несколько тарных единиц равного или неравного объема:

силоксановый каучук 80 вспучивающий агент - пентаэритрит технический 35 пенообразующий агент - полифосфат аммония 100

структурирующий агент,

плавящийся под воздействием тепла - одно из или комбинация из:

кварц, микросфера стеклянная, микросфера алюмосиликатная 7 необязательно стабилизирующий агент - полиэфир 0,15 необязательно термостабилизирующий агент - оксид железа 1

аппрет, содержащий 10% раствор

аминопропилтриметоксисилана в гексане или ксилоле 4 необязательно загуститель - аэросил 0,15

катализирующая смесь, фасованная в одну или несколько тарных единиц равного или неравного объема:

катализатор реакции - аминопропилтриметоксисилан 1 сшиватель полимеров - трис-бутаноноксим-метилксилан 4 необязательно ускоритель полимеризации - дибутилоловодиацетат 1,5

[0021] Композиция №2

основа, фасованная в одну или несколько тарных единиц равного или неравного объема:

силоксановый каучук 100 вспучивающий агент - пентаэритрит технический 55 пенообразующий агент - полифосфат аммония 120

структурирующий агент,

плавящийся под воздействием тепла - одно из или комбинация из:

кварц, микросфера стеклянная, микросфера алюмосиликатная 12 необязательно стабилизирующий агент - полиэфир 0,25 необязательно термостабилизирующий агент - оксид железа 2

аппрет, содержащий 10% раствор

аминопропилтриметоксисилана в гексане или ксилоле 6 необязательно загуститель - аэросил 0,25

катализирующая смесь, фасованная в одну или несколько тарных единиц равного или неравного объема:

катализатор реакции - аминопропилтриметоксисилан 2 сшиватель полимеров - трис-бутаноноксим-метилксилан 6 необязательно ускоритель полимеризации - дибутилоловодиацетат 2,5.

[0022] Композиция №3 основа, фасованная в одну или несколько тарных единиц равного или неравного объема:

силоксановый каучук 120 вспучивающий агент - пентаэритрит технический 75 пенообразующий агент - полифосфат аммония 140

структурирующий агент,

плавящийся под воздействием тепла - одно из или комбинация из: кварц, микросфера стеклянная, микросфера алюмосиликатная 17 необязательно стабилизирующий агент - полиэфир 0,35 необязательно термостабилизирующий агент - оксид железа 3

аппрет, содержащий 10% раствор

аминопропилтриметоксисилана в гексане или ксилоле 8 необязательно загуститель - аэросил 0,35

катализирующая смесь, фасованная в одну или несколько тарных единиц равного или неравного объема:

катализатор реакции - аминопропилтриметоксисилан 3 сшиватель полимеров - трис-бутаноноксим-метилксилан 8 необязательно ускоритель полимеризации – дибутилоловодиацетат 3,5

[0023] Способ приготовления каждого набора включает следующие этапы. Основу для каждого набора готовят следующим образом. Перед приготовлением во все сухие компоненты вводят в 10% раствор аппрета в растворителе и выдерживают не менее суток. Силоксановый каучук в расчетном количестве загружают в емкость реактора или мешалки и деаэрируют. Для обеспечения гомогенности композиции предварительно аппретированные полифосфат аммония, пентаэритрит технический и кварц (в том числе, пылевидный), или стеклянные, или алюмосиликатные микросферы в расчетном количестве загружают в емкость реактора или мешалки при интенсивном перемешивании. При необходимости загружают в емкость реактора или мешалки термостабилизирующий агент, стабилизирующий агент и/или загуститель при интенсивном перемешивании до обеспечения требуемой вязкости композиции. Охлаждение рабочей смеси обеспечивается нормированием количества технической воды системы охлаждения по всей площади рабочего объема смесителя. Однородность и неизменность показателей вязкости по всему объему продукта является критерием к окончанию смешения. При интенсивном перемешивании после достижения требуемой вязкости готовой композиции основу выгружают. Выгрузка и фильтрация осуществляется шнековым насосом через систему материалопроводов и фильтров, обеспечивая нормируемый размер сухих частиц в готовом продукте, допустимых для машинного способа нанесения готового компаунда. Выгрузка осуществляется в тарные единицы, после чего продукт готов к отгрузке. Катализирующую смесь, содержащую катализатор реакции, сшиватель полимеров и необязательно ускоритель полимеризации, готовят в отдельном реакторе из расчета на потребное количество основы. Катализирующую смесь фасуют в отдельные тарные единицы и вводят в основу при перемешивании непосредственно перед нанесением на защищаемое покрытие. Суммарное количество компонентов в фасованных в тарные единицы основе и катализирующей соответствует количествам, указанным выше. Тем не менее, специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что основополагающим фактором при создании основы и катализирующей смеси является именно соотношение компонентов, но не их количество. Таким образом, альтернативно следует исходить из того, что:

основа содержит, в мас.% на загрузку:

силоксановый каучук 31,73-34,22 вспучивающий агент - пентаэритрит технический 14,97-19,83 пенообразующий агент - полифосфат аммония 37,02-42,77

структурирующий агент,

плавящийся под воздействием тепла - одно из или комбинация из:

кварц, микросфера стеклянная, микросфера алюмосиликатная 2,99-4,49 необязательно стабилизирующий агент - полиэфир 0,06-0,09 необязательно термостабилизирующий агент - оксид железа 0,43-0,79

аппрет, содержащий 10% раствор

аминопропилтриметоксисилана в гексане или ксилоле 1,71-2,12 необязательно загуститель - аэросил 0,06-0,09

катализирующая смесь содержит, в мас.% на загрузку:

катализатор реакции - аминопропилтриметоксисилан 0,43-0,79 сшиватель полимеров - трис-бутаноноксим-метилксилан 1,71-2,12 необязательно ускоритель полимеризации - дибутилоловодиацетат 0,64-0,093,

причем следует исходить из того, что в случае, когда основа содержит высокое количество мас.ч. силоксанового каучука и пенообразующего агента, их % мас. в основе на загрузку уменьшается.

[0024] Использование в составе структурирующего агента, плавящегося под воздействием тепла, позволяет обеспечить следующий эффект. Под термином «тепло» понимаются температуры, способные вызвать плавление структурирующего агента. Как правило, такими температурами являются температуры пожара, а именно - температуры от 600 градусов Цельсия. Под воздействием тепла полифосфат аммония превращается в пенококс, наряду с этим пентаэритрит технический разлагается с выделением газа, увеличивающего образуемый пенококс в объеме. Однако образуемый таким образом пенококс не обладает механической прочностью. При этом автором было неожиданно обнаружено, что аппретирование структурирующего агента приводит к существенному понижению его температуры плавления. Таким образом, при нагревании до температур, близких к температурам пожара, структурирующий агент плавится, образуя при спекании пластичную структуру в составе образуемого пенококса, увеличивая его механическую прочность. Кроме того, автором изобретения неожиданно было установлено, что использование в составе стабилизирующего, термостабилизирующего агентов и загустителя в любых их комбинациях улучшает технологические и эксплуатационные характеристики покрытия, а также позволяет повысить тиксотропность композиции при нанесении, что также улучшает огнезащитные свойства композиции.

[0025] Настоящее описание осуществления заявленного изобретения демонстрирует лишь частные варианты осуществления и не ограничивает иные варианты реализации заявленного изобретения, поскольку возможные иные альтернативные варианты осуществления заявленного изобретения, не выходящие за пределы объема информации, изложенной в настоящей заявке, должны быть очевидными для специалиста в данной области техники, имеющим обычную квалификацию, на которого рассчитано заявленное изобретение.

Изобретение может быть использовано для изготовления огнезащитного покрытия. Предложено применение предварительно аппретированных кварца, алюмосиликатных микросфер или их комбинации, или стеклянных микросфер в комбинации с кварцем, или стеклянных микросферы в комбинации с алюмосиликатными микросферами в качестве плавящегося под воздействием тепла структурирующего агента во вспучивающейся огнезащитной композиции холодного отверждения на основе силоксанового каучука. При этом аппретирование проводят в 10% растворе аминопропилтриметоксисилана в гексане или ксилоле. Технический результат заключается в повышении прочности пенококса, образующегося при нагреве покрытия из вспучивающейся композиции. 2 з.п. ф-лы, 3 пр.

1. Применение предварительно аппретированного в 10% растворе аминопропилтриметоксисилана в гексане или ксилоле одного из кварца, алюмосиликатных микросфер или какой-либо их комбинации, или стеклянных микросфер в какой-либо комбинации с кварцем, или стеклянных микросфер в какой-либо комбинации с алюмосиликатными микросферами в качестве плавящегося под воздействием тепла структурирующего агента в составе основанной на силоксановом каучуке вспучивающейся огнезащитной композиции холодного отверждения.

2. Применение по п. 1, характеризующееся тем, что силоксановый каучук является силоксановым каучуком с вязкостью от 5 до 50 Па⋅с.

3. Применение по п. 1, характеризующееся тем, что в качестве кварца используют пылевидный кварц.