ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЕ АНТИКОРРОИЗОННОЕ ПОКРЫТИЕ С ПОНИЖЕННОЙ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТЬЮ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
ENERGY-PRESERVING ANTICORROSION COATING WITH REDUCED FIRE HAZARD AND METHOD OF OBTAINING THEREOF

Изобретение относится к энергосберегающим строительным материалам, не поддерживающим горение, которые могут быть использованы для теплоизоляции поверхностей различной природы и формы, применяемых в различных отраслях промышленного и гражданского строительства в качестве энергосберегающего пожаробезопасного покрытия трубопроводов тепловых сетей, оборудования с целью защиты персонала от контактных ожогов горячими металлическими поверхностями; в качестве антикоррозионного покрытия трубопроводов холодного водоснабжения; для наружной теплоизоляции фасадов сооружений, внутренней обработки помещений с целью предупреждения обмерзания стен и поражения поверхностей грибками, герметизации и гидроизоляции стен, кровли, фундамента, подвалов.
Известно огнестойкое теплозащитное покрытие (пат. RU №2215765, МПК C04D 161/14, опубл. 10.11.2003 г.), полученное на основе полимерных связующих - фенольно-фурфурольно-формальдегидной смолы, сополимера винилхлорида с акрилонитрилом, эпоксидной диановой смолы, пластификатора - фосфполиола, порообразователя - ацетона, наполнителей - перлита, талька, слюды, отвердителя - раствора гексаметилентетрамина в алифатическом спирте.
Недостатками предложенного покрытия являются применение порообразователя, приводящего к образованию системы с открытыми порами, что ведет к увеличению водопоглощения при конденсации паров воды и, в результате, ухудшению теплозащитных свойств, а также использование органических растворителей, создающих пожароопасность при изготовлении и применении предложенного покрытия.
Известна краска-покрытие тепловлагозащитная (пат. RU №2310670, МПК C09D 5/02, C04B 111/20, опубл. 20.11.2007 г.). Краска-покрытие выполнено из композиции, включающей следующее соотношение компонентов, мас.%: 20-30 связующего, 10-30 полых микросфер, остальное - органический растворитель. Связующее выбрано из группы, включающей кремнийорганическую смолу, акриловый (со)полимер, полиуретан. В качестве полых микросфер используют керамические или стеклянные полые микросферы с размером 20-150 микрометров. В состав композиции дополнительно могут входить диоксид титана в количестве 2-5 мас.% и антипиреновая добавка в количестве 5-25 мас.%.
Недостатками предложенного состава являются использование органических растворителей (бутилацетат, ацетон, этилацетат), что ограничивает диапазон применения покрытия на объектах, с повышенными требованиями по пожароопасности (нефтепеработка, транспортировка и хранение нефти, химическая промышленность, военно-промышленный комплекс и др.) и температурное ограничение эксплуатации краски-покрытия до 200°C.
Известно теплоизоляционное покрытие (пат. RU №2318782, МПК C04B 111/20, опубл. 10.03.2008 г., бюл. №7), выполненное из композиции, включающей компоненты в сухом виде: связующее - сухое редиспергируемое жидкое стекло или смесь его с цементом, полые микросферы, наполнители.
Основными недостатками предложенного теплоизоляционного покрытия являются необходимость приготовления состава непосредственно перед нанесением, так как заранее приготовленная смесь при хранении отвердевает. Кроме того, покрытие может дать усадку при несоблюдении условий сушки, что приводит к возникновению трещин и отслоений от основы.
Наиболее близкой по технической сущности является антикоррозионное и теплоизоляционное покрытие на основе полых микросфер (пат. RU №2251563, МПК C09D 5/02, C09D 5/08, опубл. 10.05.2005 г.) Покрытие выполняют из композиции, включающей полимерное связующее - 5-95% и полые микросферы - 5-95% об. Полимерное связующее состоит из латексной композиции. Содержит 10-90% об. (со)полимера, выбранного из группы: гомополимер акрилата, стиролакрилатный сополимер, бутадиеновый сополимер, полистирол, бутадиеновый полимер, полихлорвиниловый полимер, полиуретановый полимер, полимер или сополимер винилацетата или из смеси. Связующее содержит также 10-90% об. смеси воды и поверхностно-активного вещества.
Недостатком описанного антикоррозионного и теплоизоляционного покрытия на основе полых микросфер является его горючесть, высокое дымообразование при воздействии открытого пламени и невысокие теплозащитные свойства, восприимчивость к действию грибков и бактерий.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание энергосберегающего антикоррозионного покрытия пониженной пожарной опасности, с высокими теплозащитными показателями, с улучшенными физико-механическими свойствами, которое не поддерживает горение, обладает повышенной термостойкостью (до 400°C) и обеспечивает надежную антикоррозионную и фунгицидную защиту. Изобретение также касается способа получения покрытия.
3
Технический результат достигается тем, что состав, образующий энергосберегающее антикоррозионное покрытие с пониженной пожарной опасностью, включающий наполнитель - замкнутые негорючие стеклянные полые микросферы ЗМ размером от 30 до 110 мкм, представляющие собой легкосыпучие порошки с насыпной плотностью 0,10-0,15 г/см, выбранные из группы, включающей полые стеклянные микросферы, полые керамические микросферы, полые полимерные микросферы, полые техногенные (зольные) микросферы или их смеси, двуокись титана, дополнительно содержит латекс синтетический марки СКД-1С, акриловые дисперсии «Акрэмос-101» и «Акрэмос-402», выбранные из группы водных дисперсий полимеров акрилата, бутадиена, полиуретана, винилацетата, сополимеров акрилата со стиролом, бутадиенстирольного сополимера, поливинилового спирта и их смесей, флуралит (нанополитетрафторэтилен), выбранный из группы фторполимеров марок Томофлон, Ф32Л, Ф26, Ф42, антипирены - декабромдифенилоксид или дегсабромциклододекан и гидроксид алюминия или полифосфат аммония, фунгицид - фосфат полигексаметиленгуанидина, пеногаситель BYK-037, выбранный из ряда BYK-034, BYK-035, BYK-036, BYK-037, BYK-038, BYK-154, Пента-461, Пента-465 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: латекс синтетический марки СКД-1C - 4,00-27,92, акриловая дисперсия «Акрэмос 101» - 32,00-55,20, акриловая дисперсия «Акрэмос 402» - 0,77-0,80, стеклянные полые микросферы ЗМ - 14,54-35,86, флуралит (нанополитетрафторэтилен) - 1,00-6,20, декабромдифенилоксид - 4,80-7,00, гидроксид алюминия - 5,10-5,10, диоксид титана - 0,70-1,20, фосфат полигексаметиленгуанидина - 0,22-0,24, пеногаситель BYK-037 - 0,32-0,35.
Отличительным признаком предлагаемого энергосберегающего покрытия с пониженной пожарной опасностью является наличие в составе связующего, представляющего собой композицию из каучуковой водной дисперсии - латекса синтетический марки СКД-1C, и дисперсий «Акрэмос 101» и «Акрэмос 402», представляющих собой сополимеры стирола и эфиров акриловой кислоты, флуралита (нанополитетрафторэтилена), фосфата полигексаметиленгуанидина, пеногасителя BYK-037 и сочетания антипиренов - декабромдифенилоксида, гидроксида алюминия с флуралитом (нанополитетрафторэтилен) обеспечивающих огнестойкость и высокий уровень теплозащиты и термостойкости.
Сочетание полимерных и каучуковой дисперсий повышает прочность, адгезию, эластичность, устойчивость к растрескиванию энергосберегающего покрытия с пониженной пожарной опасностью.
Латекс синтетический марки СКД-1C ГОСТ 11604-79 ОАО «Омский каучук» выполняет роль связующего и представляет собой продукт полимеризации бутадиена с метакриловой кислотой в водной эмульсии с применением биологически разлагаемого эмульгатора - сульфанола НП-3. Латекс СКД-1С повышает эластичность покрытия, адгезионные и прочностные свойства.
Акриловая дисперсия «Акрэмос 101» (ТУ 2241-124-05757593-2000, ООО «Опытный завод акриловых дисперсий», Нижегородская область), также выступает в роли связующего и выбрана из группы водных дисперсий полимеров акрилата, бутадиена, полиуретана, винилацетата, сополимеров акрилата со стиролом, бутадиенстирольного сополимера, поливинилового спирта и их смесей.
Акриловая дисперсия «Акрэмос 402» (ТУ 2241-005-55856863-2001 ООО «Опытный завод акриловых дисперсий», Нижегородская область) выступает в роли загустителя органического связующего. Представляет собой сополимер (мет)-акриловых мономеров, полученный эмульсионным методом.
Функциональный наполнитель - замкнутые негорючие стеклянные полые микросферы марки ЗМ (Бизнес-парк «Крылатские холмы», Москва). Смесь стеклянных полых микросфер с нулевым водопоглощением создает в композиции большой объем недоступного для воды изолированного пространства, заполненного разреженным газом и, как следствие, высокие теплозащитные свойства. Использование стеклянных полых микросфер придает покрытию устойчивость теплозащитных свойств при увлажнении покрытия.
Функциональные добавки: декабромдифенилоксид (ТУ 6-22-43-79, ЗАО "Химэкс"), гидроксид алюминия (ТУ 6-47-107-88 изм.1, ЗАО "Химэкс"), представлящие собой антипирены, флуралит (нанополитетрафторэтилен) по ТУ 2213-001-42515356-2005 - ультрадисперсный порошок с малым молекулярным весом. Особенностью данного материала являются размеры гранул 100-500 нанометров. Эффект от применения данного материала отражается прежде всего на таких характеристиках, огне- и термостойкость, пластичность. Кроме того, флуралит инертен практически ко всем химикалиям и растворителям, устойчив к ультрафиолетовому и атмосферному воздействию, не поглощает влагу.
Фосфат полигексаметиленгуанидина выпускается под маркой «Фогуцид» (ТУ 2499-001-00480136-95) и «Фосфопаг» (ТУ 9392-007-415447288-99), является эффективным фунгицидом и антисептиком. Эффективность фунгицидной защиты определяли в лаборатории Казанского НИИ эпидемиологии и микробиологии. Установили фунгицидную активность в отношении следующих видов грибов: Aspergillus niger van Tiehem, Aspergillus terreus Thom, Penicillium funiculosum Thorn, Penicillium ochro-chloron Biourge, Paecilomyces variotii Bainier, Trichoderma viride Pers. ex Fr.
Вспомогательные компоненты: диоксид титана (ГОСТ 9808-84, ЗАО "Химэкс"), каолин (ГОСТ 19608-84, ЗАО "Химэкс"), придает покрытию светоотражательные, эстетические свойства, устойчивость к растрескиванию, пеногаситель BYK-037 - смесь гидрофобных компонентов и минеральных масел на основе парафина с содержанием силикона.
Преимуществом предлагаемого энергосберегающего антикоррозионного покрытия с пониженной пожарной опасностью является отсутствие в его составе органических растворителей, термостойкость, трудногорючесть, фунгицидные и антисептические свойства.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
В перемешивающее устройство при постоянном перемешивании поочередно вводят органические связующие, затем последовательно добавляют функциональный наполнитель, функциональные добавки, вспомогательные компоненты. Перемешивание осуществляют при комнатной температуре до достижения однородного состава смеси.
Ингредиенты добавляют в следующем порядке и соотношении: латекс синтетический СКД-1С - 4,00 мас.ч., акриловая дисперсия «Акрэмос 101» - 55,20 мас.ч., акриловая дисперсия «Акрэмос 402» - 0,77 мас.ч., стеклянные полые микросферы ЗМ - 22,33 мас.ч., флуралит (нанополитетрафторэтилен) - 6,20 мас.ч., декабромдифенилоксид - 5,00 мас.ч., гидроксид алюминия - 5,10 мас.ч., диоксид титана - 0,83 мас.ч., фосфат полигексаметиленгуанидина - 0,22 масс.ч., пеногаситель BYK-037 - 0,35 мас.ч.
Пример 2
По способу, указанному в примере 1, изготавливают состав, включающий латекс синтетический СКД-1С - 10,80 мас.ч., акриловая дисперсия «Акрэмос 101» - 37,00 мас.ч., акриловая дисперсия «Акрэмос 402» - 0,77 мас.ч., стеклянные полые микросферы ЗМ - 35,86 мас.ч., флуралит (нанополитетрафторэтилен) - 2,00 декабромдифенилоксид - 7,00 мас.ч., гидроксид алюминия - 5,10 мас.ч., диоксид титана - 0,90 мас.ч., фосфат полигексаметиленгуанидина - 0,22 мас.ч., пеногаситель BYK-037 - 0,35 мас.ч.
Пример 3
По способу, указанному в примере 1, изготавливают состав, включающий латекс синтетический СКД-1С - 16,98 мас.ч., акриловая дисперсия «Акрэмос 101» - 47,56 мас.ч., акриловая дисперсия «Акрэмос 402» - 0,77 мас.ч., стеклянные полые микросферы ЗМ - 21,67 мас.ч., флуралит (нанополитетрафторэтилен) - 1,70 мас.ч., декабромдифенилоксид - 4,80 мас.ч., гидроксид алюминия - 5,10 мас.ч., диоксид титана - 0,83 мас.ч., фосфат полигексаметиленгуанидина - 0,24 мас.ч., пеногаситель BYK-037 - 0,35 мас.ч.
Пример 4
По способу, указанному в примере 1, изготавливают состав, включающий латекс синтетический СКД-1С - 25,00 мас.ч., акриловая дисперсия «Акрэмос 101» - 32,00 мас.ч., акриловая дисперсия «Акрэмос 402» - 0,77 мас.ч., стеклянные полые микросферы ЗМ - 26,86 мас.ч., флуралит (нанополитетрафторэтилен) - 1,98 мас.ч., декабромдифенилоксид - 7,00 мас.ч., гидроксид алюминия - 5,10 мас.ч., диоксид титана - 0,70 мас.ч., фосфат полигексаметиленгуанидина - 0,24 мас.ч., пеногаситель BYK-037 - 0,35 мас.ч.
Пример 5
По способу, указанному в примере 1, изготавливают состав, включающий латекс синтетический СКД-1С - 27,92 мас.ч., акриловая дисперсия «Акрэмос 101» - 41,90 мас.ч., акриловая дисперсия «Акрэмос 402» - 0,80 мас.ч., стеклянные полые микросферы ЗМ - 14,54 мас.ч., флуралит (нанополитетрафторэтилен) - 1,00 мас.ч., декабромдифенилоксид - 7,00 мас.ч., гидроксид алюминия - 5,10 мас.ч., диоксид титана - 1,20 мас.ч., фосфат полигексаметиленгуанидина - 0,22 мас.ч., пеногаситель BYK-037 - 0,32 мас.ч.
Готовый состав представляет собой однородную пастообразную массу. Состав прост в использовании, легко разбавляется водой и может быть нанесен на поверхность кистью, шпателем, а также механическими способами. После нанесения на поверхность и высыхания образуется энергосберегающее покрытие с пониженной пожарной опасностью. Толщина готового покрытия составляет от 1 до 5 мм в зависимости от назначения.
Составы для получения энергосберегающего покрытия с пониженной пожарной опасностью приведены в таблице 1.
Таблица 1
Наименование компонента
Содержание компонента, мас.ч.
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Пример 5
1 Латекс синтетический СКД-1С
4,00
10,80
16,98
25,00
27,92
2 Акриловая дисперсия «Акрэмос 101»
55,20
37,00
47,56
32,00
41,90
3 Акриловая дисперсия «Акрэмос 402»
0,77
0,77
0,77
0,77
0,80
4 Стеклянные полые микросферы ЗМ
22,33
35,86
21,67
26,86
14,54
5 Флуралит (нанополитетрафторэтилен)
6,20
2,00
1,70
1,98
1,00
6 Декабромдифенилоксид
5,00
7,00
4,80
7,00
7,00
7 Гидроксид алюминия
5,10
5,10
5,10
5,10
8 Диоксид титана
0,83
0,90
0,83
0,70
1,20
9 Фосфат полигексаметиленгуанидина
0,22
0,22
0,24
0,24
0,22
10 Пеногаситель BYK-037
0,35
0,35
0,35
0,35
0,32
Результаты сравнительных испытаний энергосберегающего покрытия с пониженной пожарной опасностью, изготовленного по примерам 1-5, приведены в таблице 2.
Таблица 2
Параметр
Значение
Метод испытания
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Пример 5
1 Контактная теплопроводность, Вт/м К
0,025
0,015
0,012
0,017
0,033
ГОСТ 7076-78
2 Относительное удлинение, %
15
17
21
22
24
ГОСТ 29088-91
3 Прочность при разрыве, кг/см<sup>2</sup>
63
68
90
88
84
ГОСТ 30244-94
4 Прочность сцепления с металлом, кг/см<sup>2</sup>
6,2
6,3
6,2
6,4
7,2
ГОСТ 26589-94
5 Прочность сцепления с бетоном, кг/см<sup>2</sup>
7,5
7,4
6,9
7,0
7,1
ГОСТ 26589-94
6 Группа горючести
Г1
Г1
Г1
Г1
Г1
ГОСТ 30244-94
7 Термостойкость, °C
400
400
400
400
400
ГОСТ 29088-91
8 Коррозионная стойкость покрытия
Стойкое
Стойкое
Стойкое
Стойкое
Стойкое
ГОСТ 9.403-80 метод А
9 Фунгицидная активность
Активен
Активен
Активен
Активен
Активен
Методика КНИИЭМ
Наилучшие результаты были получены при изготовлении покрытий, составы которых представлены в примерах 2, 3, 4. Заявленные пределы содержания органических связующих, обусловлены тем, что уменьшение (пример 1) или увеличение (пример 5) содержания каучуковой дисперсии СКД-1С приводит к увеличению коэффициента теплопроводности. Также увеличение содержания флуралита (нанополитетрафторэтилена) (пример 1) приводит к появлению трещин на покрытии и снижению эластичности.
Полученные данные показывают, что энергосберегающее антикоррозионное покрытие с пониженной пожарной опасностью по предлагаемому изобретению обладает всем необходимым комплексом физико-механических свойств и обеспечивает защищаемой поверхности высокие теплозащитные, антикоррозионные, фунгицидные и огнезащитные свойства.