ОГНЕЗАЩИТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
FLAME RETARDANT COMPOSITION

Настоящее изобретение относится к строительным материалам, а именно к области огнезащитных материалов, и предназначено для нанесения огнезащитного покрытия на наружные и внутренние металлические конструкции объектов гражданского, промышленного, военного назначения, для обработки конструкций железнодорожного транспорта, мостов, эстакад, для повышения предела огнестойкости за счет высоких теплоизолирующих свойств композиции при воздействии пламени пожара.
Известна огнезащитная композиция, содержащая, мас.%:
Связующее:
Стирол-акриловая дисперсия марки "Диакам" 4,5-5,0
Смола карбамидоформальдегидная КФ-Ж 15,0-16,0
Окислитель - графит окисленный 6,2-8,0
Карбонизатор:
Пентаэритрит 18,0-24,2
Na-карбоксиметилцеллюлоза 0,7-0,8
Наполнитель:
Диоксид титана 1,9-2,0
Карбонат кальция 2,8-3,0
Отвердитель полифосфат аммония 23,0-26,2
Вспениватель - мочевина 3,7-4,0
Вода - остальное
(патент РФ №2208028, 10.07.2003).
Недостатком известной композиции является низкая огнезащитная эффективность.
Наиболее близкой к предлагаемой является огнезащитная композиция, содержащая стирол-акриловую дисперсию, полифосфат аммония, пентаэритрит, эфир целлюлозы, диоксид титана, стекловолокно, меламин, этиленгликоль, пеногаситель - глицерин и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Стирол-акриловая дисперсия 19,0-30,0
Полифосфат аммония 13,0-33,0
Пентаэритрит 1,5-21,5
Эфир целлюлозы 0,1-1,4
Меламин 6,0-26,0
Диоксид титана 0,1-14
Этиленгликоль 0,2-5,0
Глицерин 0,1-2,0
Стекловолокно 6,0-10,0
Вода - остальное (Патент RU 2249576).
Однако данная композиция имеет недостаточные противокоррозионные и огнезащитные свойства покрытий на ее основе.
Технической задачей данного изобретения является повышение противокоррозионных и огнезащитных свойств покрытия на ее основе.
Поставленная задача решается использованием огнезащитной композиции, включающей водную дисперсию пленкообразующего, полифосфат аммония, пентаэритрит, загуститель, диоксид титана, меламин, пеногаситель и воду, при этом она дополнительно содержит керновый фосфат железааммония, микротальк, коалин, диспергатор, коалесцент и биоцид, вермикулит, нитрит натрия, а в качестве водной дисперсии пленкообразующего водную дисперсию сополимера винилацетата и винилового эфира версатиковой кислоты, и/или водную дисперсию акрилата, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
водная дисперсия сополимера винилацетата
и винилового эфира версатиковой кислоты,
и/или водная дисперсия акрилата
15,0-24,0
полифосфат аммония
15,0-24,0
пентаэритрит
5,0-15,0
загуститель
0,1-1,0
меламин
5,0-15,0
диоксид титана
5,0-10,0
пеногаситель
0,1-0,2
вермикулит
1,0-2,0
нитрит натрия
0,1-0,3
керновый фосфат железааммония
12,0-16,0
испергатор
0,1-0,2
биоцид
0,1-0,2
микротальк
3,0-8,0
каолин
3,0-8,0
коалесцент
0,1-0,2
вода
остальное
При приготовлении композиции используют следующие материалы:
Пентаэритрит по ГОСТ 9286-89,
Каолин (ГОСТ 19608-84).
В качестве загустителя в композицию вводят любые эфиры целлюлозы, например, натрий-карбоксиметилцеллюлозу по ТУ 6-55-40-90, представляющую собой натриевую соль целлюлозогликолевой кислоты, гидроксиэтил целлюлозу, например марки Натросол 250 HR и 250 HBR (фирмы Геркулес), AcrysolDR-72 фирмы DOW, представляющий собой ассоциативный загуститель в виде акрилового полимера, и другие.
В качестве водной дисперсии акрилата применяют водную дисперсию сополимера эфиров акриловых и метакриловых кислот, не содержащую пластификаторов, стабилизированную анионными и неионными поверхностно-активными веществами, по ТУ 2241-001-53912669-2006, например, НОВОПОЛ 404.
В качестве водной дисперсия сополимера винилацетата и винилового эфира версатиковой кислоты используют дисперсию, например, марки НОВОПОЛ 119, не содержащую пластификаторов, стабилизированную анионными и неионными ПАВ по ТУ 2241-001-53912669-2006.
Диоксид титана - ГОСТ 9808084, универсальный белый пигмент.
Керновый фосфат железааммония - пигмент по ТУ 2322-007-30966154-2012.
Полифосфат аммония - ТУ 6-47-15-90, антипирен.
Меламин ГОСТ 7579-76 - газообразователь.
Вермикулит - вспученный вермикулит по ГОСТ 12865-67.
В качестве пеногасителей применяют пеногасители на основе силиконов и минеральных масел (например, BYK-037, BYK-034, 024, BYK 025, TegoFoamex 810 и другие).
Диспергаторы - марки TegoDispers 740W фирмы Tego на основе производных жирных кислот, марок PigmentverteilerA, AdditolXW330 на основе низкомолекулярных полиакрилатов, и другие.
Биоцид - ParmetolA26 фирмы SchulkeandMayer, представляющий собой раствор производных изотиазолинона: 1,2-(гидрокси)-5,8,11-триоксадодекана, 1,3-бис(гидроксиметил)-мочевины, 1,6-дигидрокси-2,5-диоксагексана. В качестве биоцида используют вещества на основе тетраметилтиурамдисульфида марки Тиурам Д (ГОСТ 740-76), на основе 2-н-октил-4-изотиазолина марки Скейн 8 (ф. RohmandHaas), ActicideMV, представляющий собой комбинации 2-метилизотиазолинона и 5-хлор-2-метил-изотиазолинона со специальной формальдегидсодержащей системой на основе гидроксиметилуреида и другие.
В качестве коалесцента используют бутилгликоль (ТУ 6-01-648-78); метил-дигликоль, 2,2,4-триметил 1,3-пентадиолмоноизобутират (марка Texanol фирмы Eastman, Англия) и другие.
Огнезащитную композицию готовят следующим образом.
Сначала приготавливают водный полуфабрикат: в диссольвер загружают воду, затем при работающей рамной мешалке при температуре 30-40°С - загуститель, пеногаситель, биоцид, коалесцент, диспергатор и тщательно перемешивают до получения однородного раствора. Затем туда же добавляют полифосфат аммония, пентаэритрит, диоксид титана, меламин, керновый фосфат железа аммония, микротальк, коалин, вермикулит, нитрит натрия и производят диспергирование на высокой скорости, потом туда загружают водную дисперсию сополимера винилацетата и винилового эфира версатиковой кислоты, и/или водную дисперсию акрилата и перемешивают все еще в течение 0,5 ч.
Огнезащитную композицию наносят на подготовленную металлическую поверхность, например, по грунту ГФ-021 наливом, кистью, окунанием, валиком и другими способами. Примеры предлагаемой огнезащитной композиции приведены в таблице 1.
Таблица 1
Наименование компонентов
Предлагаемая огнезащитная композиция
пример 1
пример 2
пример 3
1. Водная дисперсия пленкообразующего
а) Акриловая дисперсия (новопол 404)
24
15
б) Водная дисперсия сополимера винилацетата и винилового эфира версатиковой кислоты (новопол 119)
17
2. Полифосфат аммония
15
24
20
3. Пентаэритрит
5
10
15
4. Загуститель
0,1
0,5
1
a) ACRYSOL DR-72
0,1
б) натрийкарбоксиметилцеллюлоза
1
в) Натросол 250 HR
0,5
5. Меламин
5
15
10
6. Диоксид титана
10
7,5
5
7. Пеногаситель
a) BYK-037
0,1
б) BYK-024
0,15
B) TegoFoamex 810
0,2
8. Вермикулит
1
2
1,5
9. Нитрит натрия
0,2
0,3
0,1
10. Керновый фосфат железа аммония
16
12
14
11. Диспергатор
a) AdditolXW330
0,1
6) TegoDispers 740W
0,2
в) PigmentverteilerA
0,15
12. Биоцид
a) ActicideMV
0,1
б) ParmetolA26
0,2
в) Тиурам Д
0,15
13. Микротальк
8
3
5
14. Каолин
8
3
5
15. Коалесцент
а) бутилгликоль
0,1
б) метил-дигликоль
0,2
в) Toxanol
0,15
16. Вода
остальное
Сравнительные характеристики предлагаемой огнезащитной композиции и прототипа (по патенту РФ на изобретение №2249576) приведены в таблице 2
Таблица 2
Характеристики (измерения токов коррозии и емкости двойного слоя велись при воздействии среды 2,5% раствора NaCl)
Предлагаемая огнезащитная композиция
Прототип по пат.2249576
Без покры-тия
пример 1
пример 2
пример 3
Параметры коррозионного процесса. Плотность тока i, мкА/см<sup>2</sup>
31,3
31,0
31,4
49,8
64,6
Параметры коррозионного процесса. Скорость коррозии, м/год
0,36
0,37
0,36
0,52
0,75
Емкость двойного слоя (C<sub>dl</sub>) (спустя 1 сутки), Ф
0,28
0,28
0,28
0,36
-
Емкость двойного слоя (C<sub>dl</sub>) (спустя 2 суток), Ф
0,37
0,37
0,37
0,35
Емкость двойного слоя (C<sub>dl</sub>) (спустя 3 суток), Ф
0,47
0,47
0,46
0,362
Внешний вид покрытия
Ровное однородное
Ровное однородное
Время высыхания покрытия до степени 3, час
3
3
3
3
Твердость покрытия по маятниковому прибору типа ТМЛ маятник А, относительно единицы, ГОСТ 5223-69
0,2
0,2
0,2
0,15
Эластичность при изгибе, мм, ГОСТ 6806-73
3
3
3
1
Адгезия, баллы, ГОСТ 15140-76, раздел 2
1
1
1
1
Адгезия к влажной поверхности, баллы
1
1
1
2
Адгезия к поверхности ранее окрашенной масляной краской, баллы, ГОСТ 15140-78, раздел 2
1
1
1
1
Способность к отслаиванию
Покрытие не отслаивается от подложки
Покрытие не отслаивается от подложки
Стойкость покрытия к статическому воздействию воды
Через час незначительное отслаивание пленки
Через час сильное отслаивание пленки
Устойчивость к смачиванию, г/м<sup>2</sup>
2,2
2,2
2,2
3,8
Вспучивающая способность (кратность вспучивания)
30
30
30
14
Характер вспененного слоя
Твердый, прочный коксовый слой
Вспененный слой разлетается при соприкоснове-нии
Покрытие на основе предлагаемой огнезащитной композиции обладает наиболее выраженными противокоррозионными свойствами. Из таблицы видно, что плотность тока и скорость коррозии при нанесении покрытия на основе предлагаемой огнезащитной композиции на подложку значительно меньше, чем у прототипа, и чем у подложки без покрытия.
dl
Показатели величины емкости двойного слоя (C) исследуемых образцов огнезащитной композиции и композиции по прототипу говорят о том, что в случае предлагаемой композиции коррозионный процесс замедляется, а в случае прототипа коррозионный процесс продолжает идти (об этом говорит уменьшение значения емкости двойного слоя во времени). Предлагаемая огнезащитная композиция может быть использована для защиты металла от коррозии.
Вспучивающая способность (кратность вспучивания) - это отношение средней толщины покрытия после теплового воздействия (500°C) к первоначальной толщине (1,8-2,0 мм). Вспучивающая способность покрытия на основе предлагаемой огнезащитной композиции почти в 2 раза превосходит прототип, что говорит о ее лучших огнезащитных свойствах.