ВСПЕНИВАЕМАЯ МНОГОКОМПОНЕНТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, ОБРАЗУЮЩАЯ ИЗОЛИРУЮЩИЙ СЛОЙ, И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ
MULTICOMPONENT COMPOSITION FORMING AN INSULATING LAYER, AND USE THEREOF

Изобретение относится к вспениваемой многокомпонентной композиции, образующей изолирующий слой, и к ее применению.
В качестве связующих веществ для монтажных, изоляционных и противопожарных пеноматериалов часто используют полиуретаны. При этом их можно производить, например, либо в виде находящихся в аэрозольных баллончиках однокомпонентных или двухкомпонентных систем, либо в виде находящихся в картридже двухкомпонентных систем. В первом случае для отверждения системы требуется высокая влажность воздуха. Во втором случае отверждение достигается посредством компонента полиол/вода. Используемый в качестве отверждающего компонента изоцианат давно считается опасным для здоровья веществом. Смеси веществ, содержащие более 1% свободного дифенилметандиизоцианата (МДИ), по канцерогенности относятся к категории 3; Н351. Весьма благоприятной была бы максимально возможная безопасность веществ, с которыми приходится контактировать потребителю, что, прежде всего, относится к применяемым по месту пеноматериалам.
Один из возможных вариантов решения данной проблемы предусматривает использование так называемых пеноматериалов с низким содержанием МДИ, например, описанных в немецких заявках на патент DE 102010038355 А1 и DE 10357093 А1, причем изоцианатные форполимеры этих пеноматериалов содержат, например, менее 1% или даже 0,1% изоцианатных групп.
Другой подход к решению указанной выше проблемы основан на использовании так называемых модифицированных силанов (силановых полимеров с концевыми группами). Силановые полимеры, часто обладающие характерным для полиуретанов или простых полиэфиров молекулярным скелетом, отверждаются посредством гидролиза и реакции поликонденсации алкоксисилильных групп. Пеноматериалы подобного типа коммерчески доступны в виде изоляционных пен в аэрозольных баллончиках. Аэрозольные пеноматериалы в общем случае вспениваются посредством физического вспенивающего средства. Подобные системы известны, например, из международной заявки WO 2000/004069 А1, патентной заявки США US 2006/189705 А, а также из международных заявок WO 2013/107744 А1 и WO 2013/045422 А1.
Недостаток пожарозащитных свойств пеноматериалов в аэрозольных баллончиках, вспениваемых посредством физических вспенивающего средства, одновременно выполняющих функцию растворителя форполимеров, состоит в том, что образующиеся пены обладают недостаточной плотностью. Для того чтобы при пожаре происходило формирование стабильной золы, в общем случае необходимы плотности, составляющие более 100 г/л, что почти недостижимо в случае обычных пеноматериалов в аэрозольных баллончиках. Другим недостатком пеноматериалов в аэрозольных баллончиках является весьма ограниченная возможность использования в них наполнителей, которые необходимы для обеспечения оптимальных противопожарных свойств пеноматериалов, поскольку присутствие наполнителей приводит к возникновению проблем, обусловленных их седиментацией, трудностью прохождения пеноматериала через клапан и стабильностью наполнителей при их совместном хранении с форполимерами. Неудовлетворительным является также характер пенообразования, протекающего после применения пеноматериала из аэрозольного баллончика и обусловленного его реакцией с влагой воздуха. После отверждения пеноматериала влагой воздуха отверждение в массе протекает медленно или не полностью, то есть нормальное отверждение пеноматериала происходит лишь на поверхности, в то время как на глубине в связи с отсутствием влаги оно происходит замедленно.
Помимо выпускаемых в аэрозольных баллончиках однокомпонентных пеноматериалов на основе силановых полимеров с концевыми группами известны также двухкомпонентные или многокомпонентные системы, описанные, например, в европейских заявках на патент ЕР 1829908 А1 и ЕР 2725044 А1 и международной заявке WO 2014/064039 А1. Однако известные однокомпонентные пеноматериалы на основе силановых полимеров с концевыми группами, выпускаемые в аэрозольных баллончиках, а также двухкомпонентные системы не являются противопожарными пеноматериалами и не содержат противопожарных добавок.
В основу настоящего изобретения была положена задача, предложить пеноматериалы, в частности, пеноматериалы, используемые по месту, которые не страдают указанными выше недостатками известных систем и пригодны для обеспечения противопожарной защиты.
Указанная задача решается с помощью композиции по пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты данной композиции приведены в соответствующих зависимых пунктах формулы.
Таким образом, объектом настоящего изобретения является вспениваемая многокомпонентная композиция, образующая изолирующий слой с по меньшей мере одним алкоксисиланфункциональным полимером с концевыми и/или расположенными вдоль полимерной цепи боковыми алкоксифункциональными силановыми группами общей формулы (I):
1
2
в которой R означает неразветвленный или разветвленный алкильный остаток с 1-16 атомами углерода, R означает неразветвленный или разветвленный алкильный остаток с 1-6 атомами углерода и m означает целое число от 0 до 2,
по меньшей мере одной образующей изолирующий слой противопожарной добавкой, смесью вспенивающих веществ и сшивающим агентом.
Согласно изобретению отдельные ингредиенты смеси вспенивающих веществ перед использованием композиции отделены друг от друга с возможностью ингибирования реакции, а сшивающий агент перед использованием композиции отделен от алкоксисиланфункционального полимера с возможностью ингибирования реакции.
Согласно изобретению молекула полимера содержит шесть или более повторяющихся единиц и может обладать неразветвленной, разветвленной, звездообразной, спиральной, гиперразветвленной или сшитой структурой. Полимеры могут содержать повторяющиеся единицы одного и того же типа (гомополимеры) или повторяющиеся единицы более чем одного типа (сополимеры). Термин «полимер» в данном случае используют как для обозначения форполимеров, под которыми могут подразумеваться также олигомеры с числом повторяющихся единиц от двух до пяти, в частности, используемые в качестве компонента А алкоксисиланфункциональные соединения, реагирующие друг с другом в присутствии воды с образованием Si-O-Si-связей, так и для обозначения образующихся по аналогичной реакции полимерных соединений.
Для лучшего понимания сущности изобретения целесообразно привести следующие пояснения, касающиеся используемой в настоящем описании терминологии.
- «Химическим вспучиванием» называют формирование объемистого изолирующего слоя золы из адаптированных друг к другу соединений, которые реагируют другом с другом при воздействии высоких температур.
- «Физическим вспучиванием» называют формирование объемистого изолирующего слоя, обусловленное вспучиванием соединения, которое при воздействии высоких температур высвобождает газы, вследствие чего объем этого соединения во много раз превышает его первоначальной объем (то есть в данном случае речь не идет о химической реакции между двумя соединениями).
- Определение композиции «образующая изолирующий слой» означает, что в случае пожара образуется твердый микропористый угольный пеноматериал, который в виде тонкопористого толстого слоя (так называемой корки из золы) в зависимости от композиции изолирует основу, защищая ее от воздействия высоких температур.
- Под «источником углерода» подразумевают органическое соединение, которое не сгорает полностью, то есть до диоксида углерода и воды, а подвержено карбонификации, в результате которой остается углеродный каркас (подобные соединения называют также «средствами для формирования углеродного каркаса»).
- «Образующим кислоту средством» является соединение, которое вследствие деструкции, например, обусловленной воздействием высоких температур (то есть температур выше 150°С), образует нелетучую кислоту, а, следовательно, обладает действием катализатора кабронификации. Кроме того, подобное соединение может способствовать снижению вязкости расплава связующего. При этом в качестве синонима используют также термин «катализатор дегидрирования».
- «Вспенивающим веществом» является соединение, которое при повышенной температуре разлагается с образованием инертных, то есть негорючих газов, и вспучивает при необходимости размягченное связующее, превращая его в пеноматериал.
- «Стабилизатором корки из золы» является так называемое структурообразующее соединение, которое стабилизирует углеродный каркас (корку из золы), возникающий в результате одновременного образования углерода из источника углерода и газа из вспенивающего вещества или вследствие физического вспучивания.
Согласно изобретению алкоксисиланфункциональный полимер обладает молекулярным скелетом, выбранным из группы простого полиэфира, сложного полиэфира, простого/сложного полиэфира, полиамида, полиуретана, сложного полиэфируретана, простого полиэфируретана, простого/сложного полиэфируретана, полиамидоуретана, поликарбамида, полиамина, поликарбоната, сложного поливинилового эфира, полиакрилата, полиолефина, например, полиэтилена или полипропилена, полиизобутилена, полисульфида, каучука, неопрена, фенольной смолы, эпоксидной смолы и меламина. При этом молекулярный скелет может обладать неразветвленной или разветвленной структурой (в последнем случае имеется в виду линейный молекулярный скелет с боковыми цепями, расположенными вдоль цепи молекулярного скелета) и содержит концевые алкоксифункциональные силановые группы (предпочтительно по меньшей мере две концевые алкоксифункциональные силановые группы), которыми снабжены также боковые цепи молекулярного скелета с разветвленной структурой.
Алкоксифункциональная силановая группа обладает общей формулой (I):
1
2
в которой R означает неразветвленный или разветвленный алкильный остаток с 1-16 атомами углерода, предпочтительно метил или этил, R означает неразветвленный или разветвленный алкильный остаток с 1-6 атомами углерода, предпочтительно метил или этил, и m означает целое число от 0 до 2, предпочтительно 0 или 1. Наиболее предпочтительно по меньшей мере две алкоксифункциональные силановые группы являются бифункциональными (m означает 1) или трехфункциональными (m означает 0), и алкоксигруппа является метоксигруппой или этоксигруппой.
2
2
m
3-m
1
2
Алкоксифункциональная силановая группа предпочтительно соединена с молекулярным скелетом через дополнительную другую функциональную группу X (X, например, означает -S-, -OR, -NHR, -NR), которая сама может обладать действием донора электронов или содержит атом, который может обладать действием донора электронов, причем обе функциональные группы (то есть указанная дополнительная функциональная группа и алкоксифункциональная силановая группа) соединены друг с другом посредством метиленового мостика (-X-CH-Si(R)(OR). Это обусловливает наличие электронного взаимодействия (обратной донорно-акцепторной связи) между атомом кремния и донором электронов, причем электронная плотность смещается от донора электронов к атому кремния, что приводит к ослаблению Si-O-связи, следствием которого, в свою очередь, является уменьшение чрезвычайно высокой реакционной способности соединенной с атомом кремния алкоксигруппы. Речь при этом идет о называемом α-эффекте. Соответствующие соединения называют также α-силанами. Наряду с указанными соединениями можно использовать также так называемые γ-силаны или силаны других типов.
Под алкоксисиланфункциональными полимерами наиболее предпочтительно подразумевают полимеры, молекулярный скелет которых соединен с концевыми силановыми группами посредством уретановой группы или группы простого эфира, например, простые полиэфиры с концевыми диметокси(метил)силилметилкарбаматными группами, простые полиэфиры с концевыми диэтокси(метил)силилметилкарбаматными группами, простые полиэфиры с триметоксисилилметилкарбаматными концевыми группами, простые полиэфиры с триэтоксисилилметилкарбаматными концевыми группами или смеси указанных соединений.
Примерами пригодных полимеров являются простые полиэфиры с силановыми концевыми группами (например, Geniosil STP-E 10 и Geniosil STP-E 30 фирмы Wacker Chemie AG; полимеры серии MS фирмы Kaneka Corporation (в частности, MS-203, MS-303, SAX260, SAX350, SAX400, SAX 220, S154, S327, S227, SAX725, SAX510, SAX520, SAX530, SAX580, SAT010, SAX015, SAX770, SAX220, SAX115, (с молекулярным скелетом простого полиэфира) и полиуретаны с концевыми силановыми группами (например, полимер ST61, полимер ST75 и полимер ST77 фирмы Evonik Hanse, Desmoseal S XP 2458, Desmoseal S XP 2636, Desmoseal S XP 2749, Desmoseal S XP 2821 фирмы Bayer, SPUR+*1050MM, SPUR+*1015LM, SPUR+*3100HM, SPUR+*3200HM фирмы Momentive).
В качестве альтернативы предпочтительно можно использовать полимеры с алкоксифункциональными силановыми группами, не (только) встроенными в молекулярный скелет в виде концевых групп, но и целенаправленно распределенными вдоль цепи молекулярного скелета в виде боковых групп. Посредством нескольких встраиваемых сшивающих структурных единиц можно регулировать такие важные свойства полимеров, как, например, плотность сетки. Пригодными являются, например, продукты товарной серии TEGOPAC фирмы Evonik Goldschmidt GmbH, в частности, TEGOPAC BOND 150, TEGOPAC BOND 250 и TEGOPAC SEAL 100, а также продукты GENIOSIL XB 502, GENIOSIL WP1 и GENIOSIL WP2 фирмы Wacker Chemie AG. В этой связи следует сослаться, например, на немецкие заявки на патент DE 102008000360 А1, DE 102009028640 А1, DE102010038768 А1 и DE 102010038774 А1.
Алкоксисиланфункциональный полимер может являться также смесью двух или более указанных выше полимеров, которые могут быть идентичными или разными.
Варьирование длины цепи молекулярного скелета, алкоксифункциональности полимера и расположения алкоксифункциональных силановых групп позволяет регулировать степень сшивания связующего, а, следовательно, прочность образующегося покрытия и его эластичность.
Количество связующего обычно составляет от 10 до 70% мас., предпочтительно от 15 до 65% мас., более предпочтительно от 20 до 55% мас., соответственно в пересчете на общую композицию.
Согласно изобретению композиция содержит сшивающий агент, в частности, воду. Благодаря этому достигается более равномерное и более быстрое полное отверждение связующего по сравнению с системой, отверждаемой посредством содержащейся в окружающем воздухе влаги. Таким образом, отверждение композиции происходит в значительной степени независимо от абсолютной влажности воздуха, причем отверждение надежно и быстро протекает также в экстремально сухих условиях.
Содержание воды в композиции предпочтительно составляет от 5 до 40% мас., более предпочтительно от 10 до 30% мас., соответственно в пересчете на общую композицию.
2
2
2
В качестве вспенивающих веществ, пригодны любые общепринятые химические вспенивающие вещества, которые активируются вследствие протекающей между двумя ингредиентами химической реакции, то есть в качестве непосредственного вспенивающего вещества образуется газ. В соответствии с этим композиция согласно изобретению содержит смесь вспенивающих веществ, включающую соединения, которые после смешивания реагируют друг с другом с образованием диоксида углерода (СО), водорода (Н) или кислорода (О).
В одном варианте осуществления изобретения смесь вспенивающих веществ включает кислоту и соединение, способное реагировать с кислотами с образованием диоксида углерода.
3
3
2
3
2
3
4
2
3
3
В качестве соединений, способных реагировать с кислотами с образованием диоксида углерода, можно использовать карбонатсодержащие и гидрокарбонатсодержащие соединения, в частности, карбонаты металлов или карбонаты аммония (прежде всего четвертичные карбонаты аммония), такие как карбонаты щелочных или щелочно-земельных металлов, например, СаСО, NaHCO, NaCO, KCO, (NH)CO и так далее, причем предпочтительным является мел (СаСО). При этом можно использовать мел различных сортов с разным размером зерен и варьируемым качеством поверхности (например, покрытый или непокрытый мел) или смеси двух или более сортов мела. Предпочтительно используют покрытые сорта мела, поскольку они медленнее реагируют с кислотой, а, следовательно, обеспечивают контролируемое вспенивание, соответственно согласованные друг с другом время вспенивания и время отверждения.
В качестве кислоты можно использовать любое кислотное соединение, которое может реагировать с содержащим карбонат или гидрокарбонат соединением с отщеплением диоксида углерода, например, фосфорную кислоту, соляную кислоту, серную кислоту, аскорбиновую кислоту, полиакриловую кислоту, бензойную кислоту, толуолсульфокислоту, винную кислоту, гликолевую кислоту, молочную кислоту, органические монокарбоновые, дикарбоновые или поликарбоновые кислоты, например, уксусную кислоту, хлоруксусную кислоту, трифторуксусную кислоту, фумаровую кислоту, малеиновую кислоту, лимонную кислоту или другую подобную кислоту, дигидрофосфат алюминия, гидросульфат натрия, гидросульфат калия, хлорид алюминия, карбамидфосфат и другие высвобождающие кислоту химикаты или смеси двух или более указанных выше веществ. Кислота в качестве непосредственного вспенивающего вещества генерирует газ.
В качестве кислотного компонента можно использовать водный раствор неорганической и/или органической кислоты. Кроме того, можно использовать буферизованные растворы лимонной кислоты, винной кислоты, уксусной кислоты, фосфорной кислоты или других кислот.
Согласно изобретению содержание кислотного компонента в композиции может составлять до 41% мас. и предпочтительно находится в диапазоне от 10 до 35% мас., более предпочтительно от 15 до 30% мас., еще более предпочтительно от 18 и 28% мас., соответственно в пересчете на полимер.
В альтернативном варианте осуществления изобретения смесь вспенивающих веществ содержит соединения, которые при реакции друг с другом высвобождают водород. Речь при этом идет о следующих реакциях:
(i) реакция одного или нескольких неблагородных металлов (например, алюминия, железа или цинка) с основаниями (например, одним или несколькими гидроксидами щелочных металлов, в частности, с гидроксидом натрия, гидроксидом калия или гидроксидом лития) или с одной или несколькими кислотами, указанными выше в качестве кислот, реагирующих с карбонатами, причем предпочтительной является неорганическая кислота,
(ii) реакция гидридов металлов (например, гидрида натрия или литий-алюминийгидрида) с водой, или
(iii) реакция соединения, содержащего присоединенные к атому кремния атомы (например, полиметилводородсилоксана, называемого также полиметилгидросилоксаном, а также других полиалкилводородсилоксанов или полиарилводородсилоксанов), с донорами протонов (например, водой), причем пригодными, в частности, являются линейные полигидросилоксаны, тетрамеры, сополимеры диметилсилоксана и метилгидросилоксана, полигидросилоксаны с триметилсилильными концевыми группами, полидиметилсилоксаны с гидридными концевыми группами, полиэтилгидросилоксаны с триэтилсилильными концевыми группами, сополимеры полифенилметилсилоксана и метилгидросилоксана, содержащие гидридные концевые группы, и так далее.
Содержание указанных выше соединений предпочтительно составляет от 0,1 до 15% масс, более предпочтительно от 3 до 13% мас., наиболее предпочтительно от 4 до 7% мас., соответственно в пересчете на общую композицию.
В другом альтернативном варианте осуществления изобретения смесь вспенивающих веществ содержит соединения, которые при реакции друг с другом способны высвобождать кислород: соответствующим примером является реакция пероксидов (например, пероксида водорода или высвобождающего пероксид водорода соединения, включая твердые соединения, в частности, комплекс пероксида водорода с мочевиной и карбамид-фосфат) с оксидами металлов и/или основаниями.
Содержание указанных выше соединений предпочтительно составляет от 0,1 до 5% мас., более предпочтительно от 1,5 до 4% мас., наиболее предпочтительно от 2 до 3% мас., соответственно в пересчете на общую композицию.
Согласно изобретению композиция содержит образующую изолирующий слой добавку, причем подобная добавка может являться как индивидуальным соединением, так и смесью нескольких соединений.
В качестве образующих изолирующий слой добавок целесообразно использовать соединения, которые благодаря формированию образующегося при воздействии высоких температур вспученного изолирующего слоя из трудновоспламеняющегося материала защищают основу от перегрева и тем самым предотвращают или по меньшей мере замедляют изменение механических и статических характеристик несущих конструктивных элементов, обусловленное воздействием высоких температур. Формирование объемистого изолирующего слоя, а именно слоя золы, может происходить вследствие химического превращения смеси адаптированных друг к другу соединений, которые реагируют друг с другом при воздействии высоких температур. Подобные системы, называемые химическими вспучивающимися системами, известны специалистам и могут быть использованы согласно настоящему изобретению. В качестве альтернативы формирование объемистого изолирующего слоя может происходить вследствие физического вспучивания. Согласно изобретению указанные вспучивающиеся системы можно использовать по отдельности или в виде их комбинации.
Для формирования вспучивающегося слоя посредством химического вспучивания в общем случае необходимы по меньшей мере три компонента, которые часто присутствуют в связующем, а именно источник углерода, катализатор дегидрирования и вспенивающее вещество. При воздействии высоких температур происходит размягчение связующего и высвобождение противопожарных добавок, способных реагировать друг с другом (в случае химического вспучивания) или вспучиваться (в случае физического вспучивания). Вследствие термической деструкции из катализатора дегидрирования образуется кислота, которая выполняет функцию катализатора карбонификации источника углерода. Одновременно происходит термический распад вспенивающего вещества, сопровождаемый образованием инертных газов, которые вызывают вспучивание карбонифицированного (коксованного) материала и при необходимости размягченного связующего с формированием объемистого изолирующего пеноматериала.
В одном варианте осуществления изобретения, в соответствии с которым изолирующий слой формируется в результате химического вспучивания, образующая изолирующий слой добавка включает по меньшей мере одно средство формирования углеродного каркаса (если в качестве такового не может быть использовано связующее), по меньшей мере одно средство образования кислоты, по меньшей мере одно вспенивающее вещество и по меньшей мере одно неорганическое средство формирования каркаса. Компоненты подобной добавки, в частности, выбирают таким образом, чтобы мог быть достигнут синергический эффект, причем некоторые из соединений могут выполнять несколько функций.
Пригодными источниками углерода являются обычно используемые во вспучивающихся огнезащитных средствах, известные специалистам соединения, в частности, крахмалоподобные соединения, например, крахмал или модифицированный крахмал, многоатомные спирты (полиолы), в частности, сахариды или полисахариды, и/или термопластичное или термореактивное полимерное связующее, в частности, фенольная смола, карбамидная смола, полиуретан, поливинилхлорид, поли(мет)акрилат, поливинилацетат, поливиниловый спирт, полисилоксан и/или каучук. Пригодные полиолы выбраны из группы сахара, пентаэритрита, дипентаэритрита, трипентаэритрита, поливинилацетата, поливинилового спирта, сорбита и полиоксиэтиленполиолов/полиоксипропиленполиолов. Предпочтительному использованию подлежит пентаэритрит, дипентаэритрит или поливинилацетат.
Следует заметить, что функцию источника углерода при пожаре может выполнять также само связующее, в связи с чем добавление дополнительных источников углерода требуется не всегда.
В качестве катализаторов дегидрирования, соответственно средств образования кислоты, пригодны обычно используемые во вспучивающихся противопожарных составах, известные специалистам соединения, например, соль или эфир нелетучей неорганической кислоты, выбранной из группы, включающей серную кислоту, фосфорную кислоту и борную кислоту. Главным образом используют фосфорсодержащие соединения, ассортимент которых чрезвычайно велик и охватывает соединения с несколькими степенями окисления фосфора, например, фосфины, фосфиноксиды, фосфониевые соединения, фосфаты, элементарный красный фосфор, фосфиты и фосфаты. Примерами соединений фосфорной кислоты являются моноаммонийфосфат, диаммонийфосфат, фосфат аммония, полифосфат аммония, меламинфосфат, меламинофосфатные смолы, фосфат калия, полиолфосфаты, например, пентаэритритфосфат, глицеринфосфат, сорбитфосфат, маннитфосфат, дульцитфосфат, неопентилгликоль-фосфат, этиленгликольфосфат, дипентаэритритфосфат и другие. В качестве соединения фосфорной кислоты предпочтительно используют полифосфат или полифосфат аммония. При этом под меламинофосфатными смолами подразумеваются продукты превращения меламино-формальдегидной смолы Lamelite С с фосфорной кислотой. Примерами соединений серной кислоты являются сульфат аммония, сульфамат аммония, нитроанилинбисульфат, 4-нитроанилин-2-сульфокислота, 4,4-динитро-сульфаниламид и другие. Примером соединения борной кислоты является меламинборат.
В качестве вспенивающих веществ пригодны обычно используемые в огнезащитных средствах, известные специалистам соединения, в частности, циануровая кислота или изоциановая кислота и производные этих кислот, а также меламин и его производные. Соответствующими примерами являются цианамид, дицианамид, дициандиамид, гуанидин и их соли, бигуанид, меламинцианурат, соли циановой кислоты, эфиры и амиды циановой кислоты, гексаметоксиметилмеламин, димеламинпирофосфат, меламин-полифосфат и меламинфосфат. Предпочтительному использованию подлежат гексаметоксиметилмеламин или меламин (амид циануровой кислоты).
Кроме того, пригодными являются компоненты, действие которых не ограничивается единственной функцией, например, меламинполифосфат, который обладает действием как средства образования кислоты, так и вспенивающего вещества. Другие примеры подобных соединений приведены в патентной заявке Великобритании GB 2007689 А1, европейской заявке на патент ЕР 139401 А1 и патентной заявке США US 3969291 А1.
В одном варианте осуществления изобретения, в соответствии с которым изолирующий слой формируется вследствие физического вспучивания, образующая изолирующий слой добавка включает по меньшей мере одно термически расширяемое соединение, например, соединение с графитовой интеркаляцией, называемое также вспенивающим графитом. Подобные соединения могут присутствовать также в связующем прежде всего в гомогенно распределенном состоянии.
x
x
2
3
2
В качестве вспенивающего графита можно использовать, например, известные соединения внедрения SO, NO, галогена и/или сильных кислот в графит. Подобные соединения называют также графитовыми солями. Предпочтительными являются вспенивающие графиты, которые при вспучивании, происходящем, например, в температурном диапазоне от 120 до 350°С, выделяют SO, SO, NO и/или NO. Вспенивающий графит может находиться, например, в виде пластинок с максимальным диаметром в интервале от 0,1 до 5 мм. Диаметр подобных пластинок предпочтительно составляет от 0,5 до 3 мм. Вспенивающие графиты, пригодные для осуществления настоящего изобретения, являются коммерчески доступными материалами. В общем случае частицы вспенивающего графита распределены в предлагаемой в изобретении композиции равномерно. Однако частицы вспенивающего графита могут также концентрироваться локально, в соответствии с определенным рисунком, в одной плоскости и/или послойно. В этой связи следует упомянуть европейскую заявке на патент ЕР 1489136 А1, содержание которого является частью настоящей заявки.
В другом варианте осуществления изобретения изолирующий слой формируется в результате как химического, так и физического вспучивания, в связи с чем, образующая изолирующий слой добавка включает как источник углерода, катализатор дегидрирования и вспенивающее вещество, так и термически вспениваемые соединения.
3
Кроме того, образующая изолирующий слой противопожарная добавка способствует повышению плотности пеноматериалов, а, следовательно, улучшению противопожарных характеристик. Плотность пеноматериалов, измеряемая согласно стандарту DIN EN ISO 845, в общем случае находится в примерном диапазоне от 160 до 300 г/см.
Содержание образующей изолирующий слой добавки в композиции может составлять от 10 до 70% мас. Для достижения максимально высокой скорости вспучивания содержание образующей изолирующий слой добавки в общей композиции устанавливают на максимально возможном уровне, однако при этом композиция не должна обладать слишком высокой вязкостью, что препятствовало бы ее оптимальной переработке. Содержание образующей изолирующий слой добавки в композиции предпочтительно составляет от 12 до 60% мас., особенно предпочтительно от 15 до 30% мас., соответственно в пересчете на общую композицию.
Поскольку образующаяся при пожаре корка из золы, как правило, обладает недостаточной стабильностью, причем в зависимости от плотности и структуры она, например, может быть сдута воздушными потоками, что может негативно отразиться на изолирующем эффекте покрытия, к указанным выше компонентам добавляют по меньшей мере один стабилизатор корки из золы. Принцип действия подобного стабилизатора основан на механическом упрочнении образовавшихся, чрезвычайно мягких углеродных слоев посредством неорганических соединений. Добавление подобного стабилизатора корки из золы способствует существенной стабилизации вспучивающейся при пожаре корки, поскольку добавки подобного типа повышают механическую прочность вспучивающегося слоя и/или предотвращают его стекание по каплям.
Пригодными стабилизаторами корки из золы, соответственно средствами формирования каркаса, являются обычно используемые в противопожарных составах, известные специалистам соединения, например, вспенивающий графит или металлы (в частности, алюминий, магний, железо или цинк) в форме частиц. Указанные металлы могут находиться в виде порошков, пластинок, чешуек, волокон, нитей и/или игольчатых монокристаллов, причем частицы металла в виде порошков, пластинок или чешуек обладают размерами ≤50 мкм, предпочтительно в интервале от 0,5 до 10 мкм. В случае использования частиц металла в виде волокон, нитей и/или игольчатых монокристаллов они предпочтительно обладают толщиной от 0,5 до 10 мкм и длиной от 10 до 50 мкм. В качестве стабилизатора корки из золы как альтернативу или дополнительно можно использовать оксид или соединение металла, выбранного из группы алюминия, магния, железа и цинка, в частности, оксида железа, предпочтительно триоксида железа, диоксида титана, бората, например, бората цинка, и/или фритты из низкоплавких стекол с температурой плавления предпочтительно 400°С или выше, а также из фосфатных или сульфатных стекол, меламинполисульфатов цинка, железостекол или боросиликатов кальция. Добавление указанных стабилизаторов способствует существенной стабилизации корки из золы при пожаре, поскольку они повышают механическую прочность вспучивающегося слоя и/или предотвращают его стекание по каплям. Примеры подобных добавок приведены в патентных заявках США US 4442157 А и US 3562197 А, патенте Великобритании GB 755551, а также в европейской заявке на патент ЕР 138546 А1.
Кроме того, композиция в качестве стабилизатора корки из золы может содержать меламинфосфат или меламинборат.
К предлагаемым в изобретении композициям при необходимости можно добавлять одно или несколько огнезащитных средств, таких как фосфатные эфиры, галогенсодержащие соединения, например, три(2-хлоризо-пропил)фосфат, трис(2-этилгексил)фосфат, диметилпропанфосфонат, триэтилфосфат, и другие. Некоторые соединения подобного типа описаны, например, в S.V Levchik, Е.D Weil, Polym. Int. 2004, 53, 1901-1929. Содержание огнезащитных средств в композиции предпочтительно может составлять от 3 до 6% мас. в пересчете на общую композицию.
Предлагаемая в изобретении композиция может содержать по меньшей мере один катализатор. Катализатор способствует ускорению отверждения связующего (полимера), а также позволяет предотвратить или по меньшей мере значительно замедлить оседание, соответственно опадание образующейся пены. Благодаря ускоренному формированию пленки на поверхности вспениваемой композиции катализатор способствует также тому, что поверхность остается липкой в течение более короткого промежутка времени.
В качестве катализаторов можно использовать любые соединения, пригодные для катализа образования Si-O-Si-связей между силановыми группами полимеров. Примерами пригодных катализаторов являются соединения металлов, в частности, соединения титана, например, титанатные эфиры (тетрабутилтитанат, тетрапропилтитанат, тетраизопропилтитанат, тетраацетилацетонаттитанат), соединения олова, например, дилаурат дибутилолова, малеат дибутилолова, диацетат дибутилолова, диоктаноат дибутилолова, ацетилацетонат дибутилолова, оксид дибутилолова, или соответствующие соединения диоктилолова, нафтенат олова, динеододеканоат диметилолова, продукты превращения оксида дибутилолова со сложными эфирами фталевой кислоты, алюминийорганические соединения, продукты превращения солей висмута или хелатных комплексов, например, тетрацетилацетоната циркония.
Указанные катализаторы можно использовать для пенообразования независимо от выбранного вспенивающего вещества.
В случае использования катализатора его содержание в композициях может составлять до 5% мас., предпочтительно от 0 до 4% мас., более предпочтительно от 0 до 0,5% мас., соответственно в пересчете на общую композицию.
В качестве альтернативы может потребоваться также использование других катализаторов, что прежде всего обусловлено токсичностью некоторых из перечисленных выше катализаторов. Под другими катализаторами подразумеваются, например, кислотные или основные катализаторы. Однако другие катализаторы следует выбирать таким образом, чтобы они находились в соответствии с вспенивающим веществом. Кроме того, при выборе подлежащего использованию количества подобных катализаторов необходимо учитывать, что в некоторых случаях они являются реагентами, участвующими в реакции образования вспенивающего вещества, и поэтому расходуются по этой реакции.
В случае если в качестве вспенивающего вещества необходимо использовать диоксид углерода, в качестве альтернативного катализатора или катализатора, дополняющего перечисленные выше соединения металлов, используют кислотные катализаторы, например, лимонную кислоту, фосфорную кислоту, эфиры фосфорной кислоты, толуолсульфокислоты и другие минеральные кислоты. Кислота обладает дополнительным действием ускорителя реакции отверждения связующего, повышая скорость гидролиза и конденсации содержащихся в нем алкоксисилановых групп. Благодаря этому надежное и быстрое отверждение композиции протекает в значительной степени независимо от абсолютной влажности воздуха, что относится и к отверждению в экстремально сухих условиях. При этом особенно пригодными являются толуолсульфокислоты, использование которых приводит к чрезвычайно быстрому отверждению и в отсутствие другого катализатора.
2
3
2
3
В случае если в качестве вспенивающих вещества необходимо использовать водород, в качестве альтернативного или дополнительного катализатора (то есть помимо перечисленных выше соединений металлов) можно использовать щелочные катализаторы, в частности, обычные основания, например, NaOH, KOH, KCO, аммиак, NCO, алифатические алкоголяты или фенолят калия, органические амины, в частности, триэтиламин, трибутиламин, триоктиламин, моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, триизопропаноламин, тетраметилендиамин, квадрол (N,N',N,N'-тетракис(2-гидроксипропил)этилендиамин), диэтилентриамин, диметиланилин, протонную губку, N,N'-бис[2-(диметиламино)этил]-N,N'-диметилэтилендиамин, N,N-диметилциклогексиламин, N-диметилфениламин, 2-метилпентаметилендиамин, 2-метилпентаметилендиамин, 1,1,3,3-тетра-метилгуанидин, 1,3-дифенилгуанидин, бензамидин, N-этилморфолин, 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол, 1,8-диазабицикло[5.4.0]ундец-7-ен, 1,5-диазабицикло(4.3.0)нон-5-ен, н-пентиламин, н-гексиламин, ди-н-пропиламин, этилендиамин, 1,4-диазабицикло[2.2.2]октан, 4-диметил-аминопиридин, N,N,N',N'',N''-пентаметилдиэтилентриамин, имидазол или 1-метилимидазол, соли аминов с карбоновыми кислотами, а также полиэфирамины, в частности, полиэфирмоноамины, полиэфирдиамины или полиэфиртриамины, например, продукты Jeffamine фирмы Huntsman и эфирамины, например, продукты Jeffkats фирмы Huntsman (при необходимости в виде соответствующих (водных) растворов). В этой связи следует сослаться на международные заявки WO 2011/157562 А1 и WO 2013/003053 А1.
Тип и количество катализатора выбирают в зависимости от используемого алкоксисиланфункционального полимера, требуемой реакционной способности и необходимого вспенивающего вещества.
Для придания сформированному пеноматериалу повышенной стабильности образующиеся поры должны оставаться стабильными, пока не произойдет отверждение связующего, что позволяет предотвратить коллапс структуры полимерной пены (ее опадение). Потребность в подобной стабилизации тем выше, чем более низкой плотностью должен обладать пеноматериал, то есть чем выше должна быть степень объемного расширения. Стабилизацию обычно обеспечивают посредством стабилизаторов пены.
Таким образом, предлагаемая в изобретении композиция при необходимости может содержать также стабилизатор пены. Пригодными стабилизаторами пены являются, например, алкилполигликозиды. Алкилполигликозиды могут быть получены известными специалистам методами, предусматривающими превращение длинноцепочечных одноатомных спиртов с моносахаридами, дисахаридами или полисахаридами. Длинноцепочечные одноатомные спирты, которые при необходимости могут быть также разветвленными, предпочтительно содержат в алкильном остатке от 4 до 22, предпочтительно от 8 до 18, особенно предпочтительно от 10 до 12 атомов углерода. Примерами пригодных длинноцепочечных одноатомных спиртов являются 1-бутанол, 1-пропанол, 1-гексанол, 1-октанол, 2-этилгексанол, 1-деканол, 1-ундеканол, 1-додеканол (лауриловый спирт), 1-тетрадеканол (миристиловый спирт) и 1-октадеканол (стеариловый спирт). Можно использовать также смеси указанных длинноцепочечных одноатомных спиртов. К другим стабилизаторам пены относятся известные анионные, катионные, амфотерные или неионные поверхностно-активные вещества, а также их смеси. В качестве стабилизаторов пены предпочтительно используют алкилполигликозиды, этиленоксидные/пропиленоксидные блок-сополимеры, алкилалкоксилаты, арилалкоксилаты, алкокси-латы силоксанов, сложные эфиры сульфоянтарной кислоты и/или алканоаты щелочных или щелочно-земельных металлов. Особенно предпочтительному использованию подлежат этиленоксидные/пропиленоксидные блок-сополимеры.
Стабилизаторы пены могут находиться в тех или иных компонентах предлагаемой в изобретении композиции до тех пор, пока эти компоненты не прореагируют друг с другом.
Кроме того, композиция может содержать дополнительный сшивающий агент (совместный сшивающий агент). Благодаря этому оказывается возможной целенаправленная оптимизация композиции и придание ей различных индивидуальных свойств, например, повышенной адгезии к основе, улучшенного смачивания добавок и повышенной скорости отверждения.
Пригодные дополнительные сшивающие агенты (совместные сшивающие агенты) выбраны из группы реакционноспособных алкоксисиланов или олигомерных органофункциональных алкоксисиланов. Совместным сшивающим агентом предпочтительно является олигомерный винилфункциональный алкоксисилан, олигомерный амино/алкилфункциональный алкок-сисилан, олигомерный аминофункциональный алкоксисилан, аминофунк-циональный алкоксисилан, алкилфункциональный алкоксисилан, эпоксифункциональный алкоксисилан, винилфункциональный алкоксисилан, винил/алкилфункциональный алкоксисилан, меркаптофункциональный алкоксисилан, метакрилфункциональный алкоксисилан или сложный эфир кремниевой кислоты.
Примерами пригодных дополнительных сшивающих агентов являются гексадецилтриметоксисилан, изобутилтриэтоксисилан, изобутилтриметоксисилан, метилтриэтоксисилан, метилтриметоксисилан, октилтрихлорсилан, октилтриэтоксисилан, пропилтриэтоксисилан, пропилтриметоксисилан, бис(3-три-этоксисилилпропил)амин, бис(3-триметоксисилилпропил)амин, 3-аминопропилметилдиэтоксисилан, 3-аминопропилтриэтоксисилан, 3-амино-пропилтриметоксисилан, 2-аминоэтил-3-аминопропилметил-диметокси-силан, 2-аминоэтил-3-аминопропилтриметоксисилан, 3-глицидилоксипро-пилтриэтоксисилан, 3-глицидилоксипропилтриметоксисилан, 3-меркапто-пропилтриметоксисилан, 3-метакрилоксипропилтри-метоксисилан, метакрилоксиметилметилдиметоксисилан, метакрилоксиметилтриметоксисилан, 3-метакрилоксипропилтриацетоксисилан, этил полисиликат, тетраэтилортосиликат, тетраметилортосиликат, тетра-н-пропилортосиликат, винилтрихлорсилан, винилтриэтоксисилан, винилтри-метоксисилан, винилтриацетоксисилан, винилтрис(2-метоксиэтокси)силан, N-циклогексиламинометил-триэтоксисилан, циклогексил-3-аминопропил-триметоксисилан, N-(2-амино-этил)-3-аминопропилтриметоксисилан, 3-(2-аминометиламино)пропил-триэтоксисилан, N-(2-аминоэтил)-3-аминопро-пилметилдиметоксисилан, 3-уреидопропилтриметоксисилан, N-метил[3-(триметоксисилил)пропил]-карбамат, N-триметоксисилилметил-О-метил-карбамат, N-диметокси-(метил)силилметил-O-метилкарбамат, трис[3-(триметоксисилил)пропил]-изоцианурат или комбинации указанных соединений.
В случае использования дополнительного (совместного) сшивающего агента его содержание или содержание смеси нескольких подобных сшивающих агентов может составлять 10% мас., предпочтительно до 7% мас., более предпочтительно до 5% мас., соответственно в пересчете на общую композицию.
В одном варианте осуществления изобретения предлагаемая в изобретении композиция содержит также по меньшей мере один дополнительный ингредиент, выбранный из пластификаторов, сшивающих агентов, водопоглощающих добавок, органических и/или неорганических заполнителей и/или других добавок.
Назначением пластификатора является смягчение отвержденного сетчатого полимера. Кроме того, пластификатор выполняет функцию дополнительно вводимого жидкого компонента, который полностью смачивает наполнители и позволяет регулировать вязкость таким образом, чтобы покрытие было пригодно для переработки. Пластификатор может присутствовать в композиции в таком количестве, чтобы указанные функции могли быть реализованы достаточно полно.
Пригодными пластификаторами являются производные бензойной кислоты, фталевой кислоты (например, фталаты, в частности, дибутилфталат, диоктилфталат, дициклогексилфталат, диизооктилфталат, диизодецилфталат, дибензилфталат или бутилбензилфталат), тримеллитовой кислоты, пиромеллитовой кислоты, адипиновой кислоты, себациновой кислоты, фумаровой кислоты, малеиновой кислоты, итаконовой кислоты, каприловой кислоты или лимонной кислоты, алкилфосфатные эфиры, производные сложных и простых полиэфиров, эпоксидированные масла, сложные эфиры на основе алкилсульфокислот с 10-21 атомами углерода и фенола, а также сложные алкиловые эфиры. Пластификатором предпочтительно является сложноэфирное производное терефталевой кислоты, сложный эфир на основе триола и каприловой кислоты, сложный гликолевый диэфир, сложные эфиры на основе диолов и алифатических дикарбоновых кислот, сложноэфирное производное лимонной кислоты, вторичные сложные эфиры алкилсульфокислот, сложноэфирные производные глицерина с эпоксидными группами и сложноэфирные производные фосфатов. Более предпочтительно пластификатором является бис(2-этилгексил)терефталат, тригидроксиметилпропилкаприлат, триэтиленгликоль-бис(2-этилгек-саноат), сложный диизонониловый эфир 1,2-циклогександикарбоновой кислоты, смесь, содержащая от 75 до 85% вторичного сложного эфира ал-килсульфокислоты, от 15 до 25% вторичного сложного дифенилового эфира алкандисульфокислоты и от 2 до 3% несульфированных алканов, триэтилцитрат, эпоксидированное соевое масло, три-2-этилгексилфосфат или смесь н-октилсукцината с н-децилсукцинатом. Наиболее предпочтительным пластификатором является фосфатный эфир, поскольку он одновременно может выполнять функцию пластификатора и огнезащитного средства.
Содержание пластификатора в композиции предпочтительно может составлять до 40% мас., более предпочтительно до 35% мас., особенно предпочтительно до 15% мас., соответственно в пересчете на общую композицию.
С целью предотвращения преждевременной реакции алкоксисиланфункционального полимера с остаточной влагой при необходимости содержащихся в композиции ингредиентов, в частности, наполнителей и/или добавок, или влагой воздуха в композицию обычно вводят водопоглощающие добавки. Подобные добавки поглощают присутствующую в композициях влагу. Водопоглощающей добавкой предпочтительно является органофункциональный алкоксисилан или олигомерный органофункциональный алкоксисилан, более предпочтительно винилфункциональный алкоксисилан, олигомерный винилфункциональный алкоксисилан, винил/алкилфункциональный алкоксисилан, олигомерный амино/алкилфункциональный алкоксисилан, ацетокси/алкилфункциональный алкоксисилан, аминофункциональный алкоксисилан, олигомерный аминофункциональный алкоксисилан, карбаматосилан, арилалкоксисилан или метакрилоксифункциональный алкоксисилан. Наиболее предпочтительной водопоглощающей добавкой является ди-трет-бутоксидиацетоксисилан, бис(3-триэтоксисилилпропил)амин, бис(3-триметоксипропил)амин, 3-аминопропилметилдиэтоксисилан, 3-аминопропилтриэтоксисилан, винилтриэтоксисилан, винилтриметоксисилан, винилтрис(2-метоксиэтокси)силан, N-циклогексиламинометилтриэтоксисилан, винилдиметоксиметилсилан, винилтриацетоксисилан, 3-метакрилоксипропилтриметоксисилан, метакрилоксиметилметилдиметоксисилан, метакрилоксиметилтриметоксисилан, 3-метакрилоксипропилтриацетоксисилан, N-метил[3-(триметоксисилил)-пропил]карбамат, N-триметоксисилилметил-О-метилкарбамат, N-димет-окси(метил)силилметил-O-метилкарбамат, фенилтриметоксисилан или комбинации указанных соединений.
Добавляемое количество водопоглощающей добавки определяется водо-содержанием ингредиентов композиции за вычетом дополнительно добавляемой воды (компонента В) и обычно составляет до 4% мас. Содержание водопоглощающей добавки может составлять от 0,1 до 4% мас., предпочтительно от 0,8 до 3% мас., более предпочтительно от 0,8 до 2,5% мас., соответственно в пересчете на общую композицию.
Помимо указанных выше добавок композиция при необходимости может содержать обычные вспомогательные компоненты, в частности, смачивающие агенты, например, на основе полиакрилатов и/или полифосфатов, красители, фунгициды и различные наполнители, в частности, вермикулит, неорганические волокна, кварцевый песок, стеклянные микросферы, слюду, диоксид кремния, минеральную шерсть и другие.
К композиции можно добавлять дополнительные добавки, например, загустители и/или реологические добавки, а также наполнители. В качестве реологических добавок, например, в качестве средств для предотвращения седиментации, средств для предотвращения образования потеков и тиксотропных добавок, предпочтительно используют амиды полигидроксикислот, производные мочевины, соли ненасыщенных сложных эфиров карбоновых кислот, алкиламмониевые соли кислых производных фосфорной кислоты, кетоксимы, аминные соли п-толуолсульфокислоты, аминные соли производных сульфокислот, а также водные или органические растворы или смеси соединений. Помимо этого можно использовать реологические добавки на основе пирогенных или осажденных кремниевых кислот или на основе силанизированных пирогенных или осажденных кремниевых кислот. К предпочтительным реологическим добавкам относятся пирогенные кремниевые кислоты, модифицированные и немодифицированные слоистые силикаты, осажденные кремниевые кислоты, простые эфиры целлюлозы, полисахариды, полиуретановые и акрилатные загустители, производные мочевины, производные касторового масла, полиамиды, амиды жирных кислот, полиолефины (если они находятся в твердой форме), порошкообразные целлюлозы и/или суспендирующие агенты, например, ксантановая смола.
Предлагаемую в изобретении композицию можно производить в виде двухкомпонентной или многокомпонентной системы, причем под многокомпонентной системой подразумевается также двухкомпонентная система. Композицию предпочтительно производят в виде двухкомпонентной системы, причем отдельные ингредиенты смеси вспенивающих веществ перед использованием композиции отделены друг от друга с возможностью ингибирования реакции, а сшивающий агент перед использованием композиции отделен от алкоксисиланфункционального полимера с возможностью ингибирования реакции. Другие ингредиенты композиции распределены в соответствии с их совместимостью друг с другом и с содержащимися в композиции соединениями и могут присутствовать в одном из двух компонентов или в обоих компонентах. Кроме того, распределение дополнительных ингредиентов, прежде всего твердых ингредиентов, зависит от того, в каких количествах они должны присутствовать в композиции.
Посредством соответствующего распределения при необходимости может быть обеспечено более высокое содержание того или иного ингредиента в пересчете на общую композицию. При этом противопожарная добавка может присутствовать в композиции в виде общей смеси или в виде отдельных компонентов, распределенных в одном или нескольких компонентах. Распределение в зависимости от совместимости содержащихся в композиции соединений выполняют таким образом, чтобы была исключена возможность протекания реакции между содержащимися в композиции соединениями, соответственно их негативное влияние друг на друга, а также возможность реакции этих соединений с соединениями, содержащимися в других компонентах. Подобное распределение зависит от используемых соединений.
Объектом настоящего изобретения является также применение предлагаемой в изобретении композиции для заполнения пеноматериалом отверстий, кабельных и трубчатых вводов в стенах, полах и/или потолках, швов между потолками и частями стен, швов между проемами в стенах и подлежащими монтажу конструктивными элементами, как, оконными и дверными коробками, швов между потолками и стенами, и швов между наружными стенами и навесными фасадами зданий, с целью противопожарной защиты.
Кроме того, объектом настоящего изобретения является способ получения пеноматериала, в соответствии с которым компоненты описанной выше системы пеноматериалов смешивают друг с другом по месту использования или вблизи от места использования и полученную при этом смесь вводят или наносят в необходимом месте, например, вводят в зазор или полость, или наносят на поверхность. Речь при этом идет о так называемых местных пеноматериалах.
Объектом настоящего изобретения является также формованное изделие, которое могут быть выполнены предлагаемым в изобретении способом, причем получение пеноматериала можно осуществлять, например, в форме. При этом формованные изделия можно использовать для изготовления формованных деталей, используемых в отверстиях в стенах, например, для изготовления кабельных диафрагм. Предпочтительным является также применение формованных заготовок для изолирования кабелей, труб, шинопроводов и/или швов. Формованные заготовки предпочтительно можно использовать также в качестве уплотнений для противопожарной защиты, для изготовления противопожарных мастик, для нанесения покрытий на поверхности, а также для изготовления строительных деталей типа «сэндвич» или многослойных плит.
В случае пожара формованные изделия вспениваются и благодаря этому предотвращают распространение пламени, а, следовательно, они пригодны для использования в качестве уплотнительных элементов, предохранительной оснастки, противопожарных преград или противопожарных облицовочных материалов. Таким образом, их можно использовать в качестве прокладочных материалов, а также в качестве материалов для заделки кабельных вводов и герметизации отверстий в стенах. Кроме того, противопожарный элемент можно использовать в качестве внутреннего покрытия огнезащитных дверей, которое при пожаре вспенивается, создавая изолирующий эффект, а также для изготовления дверных или иных уплотнительных прокладок, которые в случае пожара вспениваются и герметизируют находящийся спереди зазор.
Приведенные ниже примеры служат для более подробного пояснения настоящего изобретения.
Примеры осуществления изобретения
Используемые в примерах 1 и 2 отдельные компоненты перемешивают и гомогенизируют. Соответствующие смеси с целью применения механически смешивают друг с другом в резервуаре до гомогенного состояния и вспенивают.
Противопожарные свойства изготовленных, как указано выше, композиций определяют методом макротермомеханического анализа с помощью прибора Makro-TMA 2, разработанного и изготовленного фирмой Hilti (HEG) & ASG (Analytik-Service Gesellschaft, Аугсбург). Для этого вырезают соответствующие круглые образцы диаметром 45 мм. Образцы со скоростью 15 К/мин нагревают до 650°С при одновременном воздействии нагрузки (100 г). С помощью анализатора текстуры (прибора СТ3 фирмы Brookfield) определяют стабильность полученной при этом корки из золы. С этой целью образец с постоянной скоростью (0,5 мм/с) пронизывают элементом Т7. Измеряют используемое при этом усилие в виде функции глубины проникания. Чем выше усилие, тем выше твердость корки из золы.
Пример 1. Система пеноматериала, вспененная выделяющимся водородом
1)
Полиметилгидросилоксан VWR (номер артикула 818063)
2)
Levagard РР (фирма lanxess), вязкость при 20°С менее 100 мПа⋅с
3)
Desmoseal S ХР-2821 (фирма Bayer)
4)
7,4% мас. водопроводной воды и 1,3% мас. таблетированного гидроксида натрия (соответственно в пересчете на общую массу композиции)
5)
Nord-Min 351 (фирма Nordmann-Rassmann, Гамбург, Германия)
6)
Exolit АР 422 (фирма Clairant), средний размер частиц около 15 мкм
7)
ATH HN-434 (фирма J.M. Huber Corporation, Финляндия)
8)
Charmor PM 40 (фирма Perstorp Specialty Chemicals AB), размер частиц менее 40 мкм, водосодержание 0,1%
9)
Bayferrox 130 М (фирма Lanxess)
10)
OMYACARB 5SV
11)
MILLISIL W12 (фирма Quarzsandwerke GmbH), средний размер зерен 16 мкм
12)
CAB-0-SIL TS-720 (фирма Cabot Corporation)
13)
OPTIGEL WX (фирма Byk Chemie GmbH)
Пример 2. Система пеноматериала, вспененная диоксидом углерода
1}
Desmoseal S ХР-2821 (фирма Bayer AG)
2)
Desmoseal S ХР-2749 (фирма Bayer AG)
3)
Levagard TEP-Z (фирма Lanxess), вязкость при 20°С менее 1,7 мПа⋅с
4)
3
Geniosil XL 10 (фирма Wacker), динамическая вязкость при 25°С 0,6 мПа⋅с, плотность при 25°С 0,97 г/см
5)
OMYABOND 520-ОМ (фирма Omya)
6)
Glucopon 215 UP (фирма BASF)
7)
Ангидрид лимонной кислоты F6000 (регистрационный номер в Chemical Absracts 77-92-9, фирма BCD Chemie)
8)
Nord-Min 351 (фирма Nordmann-Rassmann, Гамбург, Германия)
9)
Exolit АР 462 (фирма Clairant), микрокапсулированная меламиновая смола
10)
ATH HN-434 (фирма J.M. Huber Corporation, Финляндия)
11)
Charmor РМ 40 (фирма Perstorp Specialty Chemicals АВ), размер частиц менее 40 мкм, водосодержание 0,1%
12)
Bayferrox 130 М (фирма Lanxess)
13)
TIB КАТ 223 (фирма TIB Chemicals, Мангейм, Германия)
14)
п-Толуолсульфокислота-моногидрат, регистрационный номер в Chemical Absracts 6192-52-5 (фирма Sigma-Aldrich)
15)
Ксантан (фирма Kremer Pigmente), номер артикула 63450
16)
Cab-O-Sil TS-720 (фирма Cabot Corporation)
Сравнительный пример
В качестве сравнительного образца используют продукт CP 660 фирмы Hilti (основанный на полиуретане противопожарный пеноматериал).
Как следует из приведенных в таблице 1 данных, предлагаемые в изобретении композиции образуют твердую корку из золы, причем вспененная диоксидом углерода композиция образует более твердую корку из золы по сравнению с коммерчески доступным продуктом CP 660.
Пример 3. Огневое испытание системы пеноматериала, вспененной посредством диоксида углерода
Для оценки пригодности предлагаемых в изобретении композиций в качестве противопожарных изоляционных материалов композицию из приведенных ниже ингредиентов помещают в стандартный картридж для двухкомпонентных систем (отношение компонентов составляет 3:1) и наносят посредством статического смесителя. При этом соответствующие ингредиенты смеси вспенивающих веществ находятся отдельно друг от друга, а совместный сшивающий агент отдельно от полимеров.
Огневое испытание кабельных вводов выполняют согласно европейскому стандарту EN 1366-3 (приложение В). Для этого через стену из пористого бетона с четырьмя отверстиями 20×20 см и глубиной 15 см пропускают С-кабель, Е-кабель (силовой кабель) и защитную трубу диаметром 32 см. Отверстия заполняют подлежащим испытанию пеноматериалом, соответственно коммерчески доступным продуктом, и в течение 90 минут выполняют огневое испытание. С неподверженной воздействию огня стороны измеряют температуру на поверхностях пеноматериала, отдельных кабелей и трубы. Регистрируют время, при котором температура (Т) превысит комнатную температуру на 180°С (номинальный допустимый температурный предел) для отдельных пропущенных через стену элементов. «OK» означает, что Т<180°С в течение всего испытания.
1)
Desmoseal S XP-2821 (фирма Bayer AG)
2)
Desmoseal S XP-2749 (фирма Bayer AG)
3)
Levagard PP (фирма Lanxess), вязкость при 20°C ниже 100 мПа⋅с
4)
DABCO DC 198 (фирма Air Products)
5)
TIB КАТ 223 (фирма TIB Chemicals, Мангейм, Германия)
6)
FGCS 70-30/3 (фирма STW)
7)
Socal 322 (фирма SpecialChem)
8)
Omyacarb 5-SV
9)
Nord-Min 351 (фирма Nordmann-Rassmann, Гамбург, Германия)
10)
Exolit АР 422 (фирма Clariant), средний размер частиц около 15 мкм
11)
ATH HN-434 (фирма J.M. Huber Corporation, Финляндия)
12)
Charmor РМ 40 (фирма Perstorp Specialty Chemicals АВ), размер частиц менее 40 мкм, водосодержание 0,1%
13)
Bayferrox 130 М (фирма Lanxess)
14)
Продукт фирмы Sigma Aldrich (регистрационный номер в Chemical Absracts 77-92-9)
15)
Пектин (фирма Sigma Aldrich, регистрационный номер в Chemical Absracts 9000-69-5)
16)
Продукт фирмы Kronos Inc.
17)
Продукт фирмы OCI Melamine
Как следует из приведенных в таблице 2 данных, пеноматериал из предлагаемой в изобретении композиции обеспечивает более высокую противопожарную защиту по сравнению с пеноматериалом из коммерчески доступного продукта.
Таким образом, из приведенных выше примеров следует, что предлагаемые в изобретении композиции отлично пригодны для изготовления противопожарных пеноматериалов.