Композиция для получения огнезащитных покрытий Российский патент 2024 года по МПК C08L33/02 C09D5/18 C08K3/04 C01B32/159 C08K3/16 

Область техники

Изобретение относится к огнезащитным лакокрасочным материалам, предназначенным для защиты 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 огня.

Уровень техники

Применение огнезащитных красок позволяет обеспечить защиту металлических конструкций в течение времени, необходимого для безопасной эвакуации людей из здания.

Изобретение относится к производству лакокрасочных материалов, в частности к составам с огнезащитными свойствами в отношении поверхностей различных металлических конструкций. Решение задачи по обеспечению защиты поверхностей металлических конструкционных изделий является главным фактором повышения их эксплуатационной надежности. При создании защитных красок, как органоразбавляемых, так и водоразбавляемых, в их составе используют модифицирующие и технологические добавки, что обеспечивает улучшение различных эксплуатационных характеристик покрытий, в том числе их огнезащитных свойств. В настоящее время для таких целей достаточно широко используются составы на основе акриловых сополимеров, так как при наличии антипиренов различной природы, при горении покрытия на их основе образуют прочный пенококс. Однако одним из важнейших эксплуатационных показателей материалов на такой основе является устойчивость покрытий к перепадам температур и морозостойкость.

Известна термоотверждающаяся вспучивающаяся композиция для нанесения покрытия (RU 2654760 С2, дата публикации 22.05.2018), которая подходит для защиты конструкций от углеводородных пожаров. Композиция состоит из одного или более органических термоотверждающихся полимеров и отверждающих агентов для органических термоотверждающихся полимеров; одного или более источников фосфорной кислоты и/или сульфокислоты; одного или более источников ионов металла и/или металлоида, выбираемых из оксидов, гидроксидов, карбонатов, бикарбонатов, фосфатов, хлоридов, сульфатов, нитратов, силикатов и боратов Al, Ti, Zn, Cu, Zr, Mg, Na или Ca; и оксидов, гидроксидов, карбонатов Si и B; а также их комплексов; аминофункциональных вспенивающих веществ, выбранных из мочевины, дициандиамида, меламина и их производных. Покрытие на основе данной композиции под действием высоких температур позволяют получить пенококс с высокими прочностными характеристиками. К недостаткам данной композиции можно отнести то, что она является двухупаковочной и смешение компонентов является необратимым процессом, при этом время жизнеспособности не превышает нескольких часов, при этом показатели вспучивания невелики.

Известна огнезащитная вспучивающаяся краска (RU 2718870 С1, дата публикации 15.04.2020), которая состоит из меламина, в качестве вспенивающего агента, гидроксида алюминия в качестве антипирена, гидроксид калия в качестве ингибитора коагуляции, аэросил в качестве регулятора вязкости состава и неионогенное поверхностно-активное вещество, а в качестве связующего используется жидкое калиевое стекло. Данная композиция является однокомпонентной, с хорошими показателями огнестойкости, однако ее недостатком является значительное время высыхания даже при нанесении тонкослойного покрытия.

Известно изобретение (RU 2225423 С1, дата публикации 10.03.2004), относящееся к лакокрасочным материалам, а именно к огнезащитным краскам для покрытия, и может быть использовано в том числе для защиты металлоконструкций в строительстве, авиации, железнодорожном транспорте и в других областях, где требуется защита поверхностей таких изделий от огня. Огнезащитная краска включает непластифицированную полимерную дисперсию акрилового сополимера с винилверсататом, меламин, пентаэритрит, низкомолекулярную акриловую дисперсию, натрийкарбоксиметилцеллюлозу, производные изотиазолона, двуокись титана, полифосфат аммония, пеногаситель, 2,3,4-триметил-1,3-пентадиолмоноизобутират, бутилцеллозольв, пластификатор, полифосфат натрия, воду, может содержать аэросил. Данная композиция была взята за прототип. Известная композиция имеет долгое время высыхания и низкую устойчивость к перепадам температур.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение недостатков известных решений и расширение ассортимента средств для огнезащиты, обладающих высокими физико-механическими характеристиками.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом изобретения является расширение ассортимента средств для огнезащиты, обладающих высокими физико-механическими характеристиками, в частности, имеющих более быстрое время высыхания и высокую устойчивость к перепадам температур при хороших огнезащитных и влагозащитных свойствах.

Технический результат достигается в частности введением в состав акриловой огнезащитной краски однослойных углеродных нанотрубок (ОУНТ УДО), способствующих увеличению стойкости покрытия к циклическим перепадам температур за счет структурообразования в полимерной фазе, при этом композиция имеет следующий качественный и количественный состав, мас. %:

полимерное связующее на основе смеси акриловых кислот 10,0 - 13,5 антипирены
- пентаэритрит микронизированный
- полифосфат аммония
- меламин 9,0 - 12,0
19,0 - 24,0
9,0 - 12,0 модификатор пенококса
- однослойные углеродные нанотрубки
- каолин кальцинированный 1,0
3,0 загуститель 0,5 - 1,0 пеногаситель 0,3 диспергатор 0,4 пигментный диоксид титана 2,5 - 5,0 пластификатор 0,5 растворители
- ксилол нефтяной
- этилацетат 20,0 - 23,0
остальное

В качестве полимерного связующего используется смесь акриловых кислот, в том числе акриловая кислота марки А725, с температурой размягчения 153°С и акриловая кислота марки А-01, с температурой размягчения 123°С, взятых в эквимолярных соотношениях.

В качестве антипиренов использовались - пентаэритрит микронизированный по ГОСТ 9286, полифосфат аммония марки НТ-208, с содержанием фософра не менее 31,0 мас. % с содержанием азота не менее 14,0 мас. % и меламин по ГОСТ 7579.

В качестве модификаторов пенококса использовались однослойные углеродные нанотрубки (ОУНТ УДО) с содержанием углеродных нанотрубок не менее 80 мас. % (в пересчете на сухое вещество) и каолин кальцинированный по ГОСТ 19608.

В качестве загустителя использовался полиамидный воск с содержанием основного вещества 70 мас. %.

В качестве пеногасителя использовалось силиконовая жидкость ПСМ-200А с массовой долей кремния не менее 36 мас. %.

В качестве диспергатора использовался полифосфат натрия по ГОСТ 20291.

В качестве пигментного диоксида титана использовался диоксид титана марки TIO_X-220 с содержанием TIO₂ не менее 93 мас. %.

В качестве пластификатора использовался хлорпарафин марки Ср-70 с содержанием хлора не менее 70 мас. %.

Органический растворитель ксилол нефтяной соответствовал ГОСТ 9410, этилацетат соответствовал ГОСТ 8981. Использование указанных органических растворителей позволяет улучшить реологические свойства композиции и ее обрабатываемость.

Примеры указанных реагентов не ограничивают возможность использования однотипных веществ других марок из того же общего класса веществ, идентичных или схожих по своим свойствам и функциям.

Количественное соотношение компонентов было установлено экспериментально для получения оптимальных физико-механических характеристик композиции и получаемого покрытия. Изменение соотношения компонентов до значений, выходящих из заявленных интервалов, ухудшает реологические свойства композиции, ее обрабатываемость, а также свойства получаемого покрытия.

Материал получают следующим образом. Вначале в смеситель последовательно загружаются ксилол, смолы акриловые, диспергатор и хлорпарафин Ср-70, масса перемешивается при окружной скорости вращения рабочего органа 3,0-5,0 м/c до однородной массы. Затем при перемешивании, последовательно загружают пигментный диоксид титана, антипирены, каолин кальцинированный, пеногаситель и однослойные углеродные нанотрубки. После чего приступают к переработке материала путем диспергирования при скорости вращения рабочего органа с окружной скоростью не менее 15,0 м/c в течение 45 минут. После чего при перемешивании в смесь вводят растворитель этилацетат и загуститель - полиамидный воск, после чего массу перемешивают при окружной скорости вращения рабочего органа 3,0-5,0 м/c в течение 30 минут.

Осуществление изобретения

Получали несколько составов заявленных композиций с различным соотношением компонентов, а также состав по прототипу. Покрытия наносили на металлические поверхности с помощью безвоздушного распыления, используя стандартное оборудование, настройки и режимы.

Составы предлагаемой композиции и известной по прототипу приведены в таблице 1; свойства покрытий - в таблице 2.

Таблица 1 Компоненты прототип
RU 2225423 Примеры по изобретению (в мас. %) 1 2 3 полимерное связующее
- Непластифицированная полимерная дисперсия акрилового сополимера с винилверсататом
- акриловая кислота марки А725 и акриловая кислота марки А-01, взятые в эквимолярных соотношениях 18,1 - 22,5
- -
10,0 -
10,0 -
13,5 антипирены
- пентаэритрит микронизированный
- полифосфат аммония марки НТ-208
- меламин 8,0-15,0
20,0-25,0
10,0-15,0 12,0
24,0
12,0 9,0
19,0
12,0 9,0
24,0
9,0 модификатор пенококса
- однослойные углеродные нанотрубки
- каолин кальцинированный -
- 1,0
3,0 1,0
3,0 1,0
3,0 загуститель
- полиамидный воск
- натрийкарбоксиметилцеллюлоза -
0,2-0,4 0,5 0,5 1,0 пеногаситель
- ГКЖ-9
- силиконовая жидкость ПСМ-200А 0,5-1,0
- -
0,3 -
0,3 -
0,3 диспергатор полифосфат натрия 0,1-0,5 0,4 0,4 0,4 пигментный диоксид титана 4,0-8,0 2,5 5,0 5,0 пластификатор
- хлорпарафин ХП-407
- хлорпарафин марки Ср-70 2,0-5,0
- -
0,5 -
0,5 -
0,5 коалесцент
-2,2,4-триметил-1,3-пентадиолмоноизобутират 0,2-0,5 - - - растворители
- ксилол нефтяной
- этилацетат
- вода -
-
остальное 20,0
остальное
- 20,0
остальное
- 23,0
остальное
-

Таблица 2 Показатели композиций Значения показателей прототип
RU 2225423 Примеры по изобретению 1 2 3 Время высыхания до степени 3 при температуре (20+2)°С 2 1 0,5 0,5 Внешний вид покрытия Покрытие после высыхания ровное однородное без трещин Покрытие после высыхания ровное однородное без трещин Способность к отслаиванию Покрытие не отслаивается от подложки Покрытие не отслаивается от подложки Устойчивость к перепадам температур, циклы от минус 20 до плюс 60°С 10 30 30 30 Адгезия покрытия к стали, МПа - 2 3 3 Стойкость покрытия к статическому воздействию воды Через час незначительное набухание пленки устойчиво в течение 360 часов Вспучивающая способность
- кратность вспучивания*
- характер вспененного слоя до 32
твердый, прочный 35
твердый, прочный 40
твердый, прочный 38 твердый, прочный *кратность вспучивания - отношение средней толщины покрытия после теплового воздействия при 500°С к первоначальной толщине (1,8 - 2,0 мм).

Из таблицы 2 видно, что предлагаемая краска по сравнению с прототипом обладает повышенными физико-механическими характеристиками, в частности, имеет более быстрое время высыхания и высокую устойчивость к перепадам температур при хороших огнезащитных и влагозащитных свойствах.

Краска может быть использована в нефтегазовой и других отраслях промышленности, а также в строительстве, в качестве огнезащитной краски.

Изобретение относится к составам с огнезащитными свойствами. Предложена композиция для получения огнезащитных покрытий, содержащая в мас.%: 10,0-13,5 полимерного связующего на основе смеси акриловых кислот, 9,0-12,0 микронизированного пентаэритрита, 19,0-24,0 полифосфата аммония, 9,0-12,0 меламина, 1,0 однослойных углеродных нанотрубок, 3,0 кальцинированного каолина, 0,5-1,0 загустителя, 0,3 пеногасителя, 0,4 диспергатора, 2,5-5,0 пигментного диоксида титана, 0,5 пластификатора, 20,0-23,0 нефтяного ксилола и остальное - этилацетат. Технический результат – получение средств для огнезащиты, обладающих высокими физико-механическими характеристиками, в частности, имеющих более быстрое время высыхания и высокую устойчивость к перепадам температур при хороших огнезащитных и влагозащитных свойствах. 2 табл., 3 пр.

Композиция для получения огнезащитных покрытий, содержащая полимерное связующее, антипирены - пентаэритрит, полифосфат аммония и меламин, пигментный диоксид титана, пеногаситель и диспергатор, отличающаяся тем, что содержит полимерное связующее на основе смеси акриловых кислот, пентаэритрит микронизированный и дополнительно содержит модификаторы пенококса - однослойные углеродные нанотрубки и каолин кальцинированный, загуститель, пластификатор, растворители - ксилол нефтяной и этилацетат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полимерное связующее на основе смеси акриловых кислот 10,0-13,5 пентаэритрит микронизированный
полифосфат аммония
меламин 9,0-12,0
19,0-24,0
9,0-12,0 однослойные углеродные нанотрубки
каолин кальцинированный 1,0
3,0 загуститель 0,5-1,0 пеногаситель 0,3 диспергатор 0,4 пигментный диоксид титана 2,5-5,0 пластификатор 0,5 ксилол нефтяной
этилацетат 20,0-23,0
остальное