ВЫСОКОТЕРМОСТОЙКАЯ КОМПОЗИЦИЯ
HIGH-HEAT RESISTANCE COMPOSITION

Настоящее изобретение относится к композиции, которая может быть применена для улучшения огне- и высокотемпературной стойкости подложек или конструкций, покрытых такой композицией, в частности к композициям, которые будут расширяться под влиянием условий высоких температур или огня с образованием, по существу, стабильного и защитного углеродистого кокса.
Многие материалы, такие как сталь, быстро теряют свою прочность и имеют недостаток из-за потери в конструктивной целостности в огне. Разрушение несущих конструкций "многоэтажных" административных зданий, нефтегазового оборудования или другой инфраструктуры и разрыв технологического аппарата или трубопровода в результате пожара могут быть катастрофическими в масштабах происшествия, материального ущерба и даже потери жизни.
Вспучивающиеся покрытия применяются на многих конструкциях для задержания последствий пожара. Покрытие замедляет скорость увеличения температуры подложки, на которую наносится покрытие. Покрытие, таким образом, увеличивает время до того, как конструкция выходит из строя из-за жара огня. Дополнительное время обеспечивается, более вероятно, тем, что пожарные будут способны ликвидировать пожар или по меньшей мере применить охлаждающую воду до того, как конструкция выйдет из строя.
Вспучивающиеся покрытия, в целом, содержат некоторую форму смолистого связующего, например сшитого высокотемпературного полимера, такого как эпоксидная смола или акриловый полимер винилтолуола/стирола. Смолистое связующее образует твердое покрытие. Если эпоксидная смола присутствует в связующем, связующее также предоставляет источник углерода, который в огне превращается в кокс.
В данной области техники известен ряд способов обработки воспламеняющихся или термочувствительных подложек, таких как строительные материалы, например строительное дерево или стальная конструкция, внутренние декоративные материалы, например клееная фанера или волоконные панели средней и высокой плотности или изолированная электрическая проводка. В патенте Великобритании 2159522 раскрывается система абляционного покрытия, содержащая реагирующую смесь эпоксидной и полисульфидной смол, аминный отвердитель, неорганические материалы и углеродистые, предварительно окисленные волокна. Данное покрытие может предоставить теплоизоляцию при высокой температуре эрозионной среды.
В патенте США 4965296 раскрывается антипирен, покрывающий материалы, который включает жидкий вспучивающийся материал и проводящие частицы различных размеров.
В патенте США 5925457 раскрывается система вспучивающегося покрытия, содержащая два различных компонента пены. Два компонента пены представлены в расположении слоистого типа, которое накладывает ограничения на то, как данная система может быть нанесена на поверхности, которые нуждаются в защите от огня.
3
В патенте США 6096812 раскрываются низкая плотность, вспучивающееся огнестойкое покрытие на основе эпоксидной смолы, имеющее плотность ниже около 1,10 г/см, и способ образования покрытия. Данный способ включает этапы образования вспучивающейся мастики на основе эпоксидной смолы, имеющей мельчайшие частицы аморфного диоксида кремния, распределенные в ней. Мастика затем распыляется по каплям по меньшей мере на одну поверхность подложки с образованием на поверхности покрытия мастики низкой плотности. Покрытие мастики низкой плотности затем отверждают с образованием вспучивающегося огнестойкого покрытия низкой плотности. В данной публикации описываются композиции покрытия типа Chartek .
В WO 91/11498 раскрывается система на основе комбинации сравнительно маленьких количеств (например, 3-20 мас.%) отслаиваемых пластинчатых минералов, таких как растяжимый графит с одним или более связующими и с одним или более из ряда вспучивающихся коксообразующихся материалов, таких как обугливатели, кислоты и кислотные катализаторы, газообразователи, коксообразователи и стабилизаторы.
В WO 97/01596 раскрывается тонкопленочная вспучивающаяся композиция для защиты подложки от огня и экстремальных температур, которая включает полимерное связующее, растворитель, обугливатель, вспениватель, катализатор и по меньшей мере некоторые добавки, выбранные из источника углерода, тонко диспергированного элементарного бора, аддукта стеарата металла с окисью алюминия и конъюгированной жирной кислоты. Композиции предоставляют коксы, имеющие значительно увеличенную эффективность, большую толщину, лучшие физические характеристики, включая клеточную структуру и физическую прочность, и большую устойчивость к окислению при пожарах и под воздействием химических веществ, присутствующих при пожарах.
В WO 97/19764 раскрывается композиция теплового абляционного покрытия, содержащая силановую эпоксидную смолу, эпоксидную смолу, кремнийсодержащий промежуточный продукт, кремний-модифицированный полиэфир, аминосилан, металлоорганический катализатор, органический растворитель, воду и наполнитель. Требуется около одной недели при температуре окружающей среды, чтобы отвердить данное покрытие, которое является относительно продолжительным.
В WO 98/03052 раскрываются композиции вспучивающегося покрытия, содержащие полимер не на основе кремния в качестве связующего и небольшое количество платины. Композиции также содержат соли тетрафторбората. В предпочтительном варианте осуществления связующее является эпоксидной полисульфидной смолой.
В WO 2010/054984 раскрывается вспучивающаяся композиция, содержащая: А) связующее, содержащее (i) смолу, содержащую полисилоксановую цепь или предшественник упомянутой цепи, (ii) если требуется, органическую смолу и (iii) по меньшей мере один тип функциональной группы, выбранной из группы, состоящей из эпоксидной смолы, амина, меркаптана, карбоновой кислоты, акрилоила, изоцианата, алкоксисилила и ангидридных групп, упомянутые функциональные группы, присутствующие в качестве подвесных и/или терминальных групп на упомянутой смоле, содержащей полисилоксановую цепь или предшественник упомянутой цепи, и/или на органической смоле, при условии, если связующее содержит алкоксисилильные группы в качестве единственного типа упомянутых функциональных групп, данные алкоксильные группы присутствуют на органической смоле, B) соединение, способное взаимодействовать с или катализировать реакцию между функциональными группами и С) вспениватель и коксообразующую добавку.
За исключением патента США 6096812, ни одна из вышеупомянутых патентных публикаций не привела к какой-либо системе покрытия со свойствами, равными или даже лучше, чем одна из самых лучших показательных систем, которая в настоящее время является коммерчески доступной, а именно Chartek 7 и Chartek 8 (оба экс. International Protective Coatings/AkzoNobel). Chartek  7 является огнезащитным покрытием на основе эпоксидной смолы, которое первоначально действует в качестве барьера покрытия для предотвращения коррозии стальной подложки. В огне данное покрытие изолирует сталь от достижения критических температур повреждения. В настоящее время Chartek 7 - единственное огнезащитное покрытие, которое достигается защитным покрытием по стандарту Norsok M501 (версия 5) без необходимости применения отдельного верхнего покрытия, которое означает, что данный продукт/система 1) предоставляет оптимальную защиту установки; 2) с минимальным необходимым техническим обслуживанием (настолько, что является удобным в техническом обслуживании) и 3) является удобным в применении.
Данное испытание по Norsok M501 также упоминается в качестве испытания на атмосферостойкость или долговечность.
Одним из способов оценки огнестойких свойств подложки является подвергание подложки огненной струе в соответствии со способом испытания ISO22899.
Chartek 7 предоставляет защиту от огненной струи приблизительно 60 минут при толщине сухой пленки 10 мм. Существует четкая необходимость в продуктах, которые предоставляют защиту от огненной струи более длительное время, далеко за 60 минут при толщине сухой пленки 10 мм.
Было обнаружено, что композиция по настоящему изобретению может предоставить защиту подложки от огненной струи более 80 минут при толщине сухой пленки 10 мм, которая значительно увеличивается и ступенчато изменяется при сравнении со вспучивающимися и/или огнестойкими продуктами, которые доступны в настоящее время. Дополнительно было обнаружено, что композиция по настоящему изобретению также производит меньше дыма при испытании в соответствии с Резолюцией IMO MSC 61 (67).
Другим способом оценки огнестойких свойств подложки является подвергание подложки пожару пролива, также называемое углеводородным показателем. Данный углеводородный показатель может быть испытан в соответствии с BS476 часть 20 (Способ определения огнестойкости элементов конструкции). Композиция по настоящему изобретению также демонстрирует лучший углеводородный показатель, чем продукты, доступные на рынке в настоящее время.
Ни один из документов, указанных выше, не предлагает какого-нибудь четкого указания, как может быть получена композиция, которая демонстрирует хорошую стойкость к огненной струе в комбинации также с хорошей стойкостью к пожару пролива. Основной причиной этого является то, что в настоящее время известно мало информации о том, как различные компоненты в композиции взаимодействуют друг с другом, в частности, когда они подвергаются воздействию высоких температур и/или эрозионной среды огненной струи или пожара пролива. Продукты, которые находятся на рынке, демонстрируют или хорошую стойкость к огненной струе, или хорошую стойкость к пожару пролива, никогда- комбинацию обоих свойств.
Удивительно, было обнаружено, что композиция покрытия демонстрирует превосходную стойкость к огненной струе (>50% лучше, чем известные в настоящее время системы), очень хорошую стойкость к пожару пролива, низкий уровень образования дыма и хороший показатель атмосферостойкости. Термостойкая композиция по настоящему изобретению содержит:
- полисульфид,
- эпоксидную смолу,
- соединение, выбранное из соединений, имеющих вторичную и/или третичную аминогруппу, и соединений, имеющих амидную группу,
- полисилоксан и
- волокна.
В рамках настоящего изобретения
1
1
2
- первичная аминогруппа является группой, где атом азота непосредственно связан с двумя атомами водорода, это может быть представлено как RNH (где R может быть любой органической группой, за исключением водорода),
1
2
1
2
- вторичная аминогруппа является группой, где атом азота непосредственно связан с одним атомом водорода, это может быть представлено как RRNH (где R и R могут быть любой органической группой, за исключением водорода),
1
2
3
1
2
3
- третичная аминогруппа является группой, где атом азота непосредственно не связан с атомом водорода, это может быть представлено как RRRN (где R, R и R могут быть любой органической группой, за исключением водорода),
1
2
3
1
2
3
- амидная группа является группой, где атом азота присоединяется к карбонильной группе, это может быть представлено как RCONRR (где R, R и R могут быть любой органической группой, включая водород).
Вообще, огнестойкая и/или вспучивающаяся композиция может быть охарактеризована ингредиентами, имеющими следующую(ие) функцию(и):
- смолистое связующее,
- источник углерода,
- усилитель конверсии углерода,
- вспениватель,
- усилитель стабильности или прочности кокса и
- различные добавки для улучшения увлажнения/поверхностного натяжения/ударопрочности и так далее.
Некоторые из ингредиентов в композиции могут иметь только одну функцию, другие ингредиенты могут иметь две или несколько функций в композиции.
В композиции по настоящему изобретению полисульфид является одним из ингредиентов смолистого связующего.
Подходящие полисульфиды могут быть получены поликонденсацией бис-(2-хлороэтил-)формальдегида со щелочным полисульфидом. Во время данной реакции длина цепи и разветвление может быть изменено в зависимости от времени реакции и введения в реакцию дополнительных компонентов. Полисульфиды являются жидкостями светло-коричневого цвета обычно от средней до высокой вязкости. Подходящие полисульфиды могут иметь различные концевые группы.
В одном варианте осуществления полисульфид является полисульфидным полимером. В другом варианте осуществления композиция содержит смесь двух или более различных типов полисульфидов, например смесь двух или более различных типов полисульфидных полимеров.
В дополнительном варианте осуществления полисульфиды имеют молекулярную массу <1500 г/моль и содержание SH>5%.
Подходящие полисульфиды включают Thioplast G (экс. AkzoNobel) и продукты типа Thiokol LP2 и LP3 (все экс. Morton Thiokol).
В композиции по настоящему изобретению эпоксидная смола является другим ингредиентом смолистого связующего.
Подходящие эпоксидно-функциональные смолы включают (i) полиглицидиловые эфиры, полученные из таких многоатомных спиртов, как этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,2-пропиленгликоль, 1,4-бутиленгликоль, 1,5-пентадиол, 1,2,6-гексантриол, глицерин, триметилолпропан, бисфенол-А (продукт конденсации ацетона и фенола), бисфенол-F (продукт конденсации фенола и формальдегида), гидрированный бисфенол-А или гидрированный бисфенол-F, (ii) полиглицидиловые эфиры поликарбоновых кислот, образованных реакцией эпоксидного соединения, такого как эпихлоргидрин с алифатической или ароматической поликарбоновой кислотой, такой как щавелевая кислота, янтарная кислота, глутаровая кислота, терефталевая кислота, 2,6-нафталиндикарбоновая кислота или димеризованная линолевая кислота, (iii) эпоксидированные олефиновые ненасыщенные алициклические материалы, такие как эпоксидные алициклические простые и сложные эфиры, (iv) эпоксидные смолы, содержащие оксиалкиленовые группы, (v) новолачные эпоксидные смолы, которые получаются взаимодействием эпигалоидогидрина (например, эпихлоргидрин) с продуктом конденсации альдегида с одноатомным или многоатомным фенолом (например, фенолформальдегидный конденсат), и (vi) их смеси. Эпоксидно-функциональная смола предпочтительно имеет массу эпоксидного эквивалента в диапазоне от 100 до 5000, более предпочтительно 180-1000 г/экв.
В одном варианте осуществления эпоксидная смола является эпоксидной смолой бисфенольного типа. В другом варианте осуществления композиция содержит смесь двух или более различных типов эпоксидных смол, например смесь двух или более различных типов эпоксидных смол бисфенольного типа или смесь, содержащую эпоксидную смолу типа бисфенола А и алифатическую эпоксидную смолу. В частности, хорошие результаты могут быть получены, когда используется смесь из 100 частей по массе эпоксидной смолы типа бисфенола А и 1-50 частей по массе алифатической эпоксидной смолы.
В композиции по настоящему изобретению соединение, выбранное из соединений, имеющих вторичную и/или третичную аминогруппу, и соединений, имеющих амидную группу, является ингредиентом вспенивателя, но может также вести себя в качестве ингредиента смолистого связующего.
Вспениватель обеспечивает расширение газа, когда он разлагается в жаре огня. Желательно то, что вспениватель выделяет газ при температуре, при которой смолистое связующее является мягким, но которая ниже температуры, при которой образуется кокс. Таким образом, кокс, который образуется, расширяется и является лучшим изолятором. Соединение, выбранное из соединений, имеющих вторичную и/или третичную аминогруппу, и соединений, имеющих амидную группу, может быть выбрано из меламина, меламинформальдегида, оксиметилированного меламина, гексаметоксиметилмеламина, монофосфата меламина, бифосфата меламина, полифосфата меламина, пирофосфата меламина, мочевины, диметилмочевины, бутилированной мочевины, алкилированной мочевины, бензогуанамина, соединений гликольурильного типа, соединений типа трис(алкоксикарбониламино) триазина и гуанилмочевины.
В одном варианте осуществления соединение, выбранное из соединений, имеющих вторичную и/или третичную аминогруппу, и соединений, имеющих амидную группу, является метилированным меламином или полимочевиной. В другом варианте осуществления композиция содержит смесь двух или более различных типов соединений, выбранных из соединений, имеющих вторичную и/или третичную аминогруппу, и соединений, имеющих амидную группу, например смесь двух или более различных типов метилированных меламиновых смол.
Примеры подходящих соединений, имеющих вторичную и/или третичную аминогруппу, и соединений, имеющих амидную группу, включают Cymel 301, Cymel 303LF, Cymel 323, Cymel 325, Cymel 327, Cymel 328, Cymel 350, Cymel 370, Cymel 373, Cymel 3745, Cymel 3749, Cymel 385, Cymel UM15, Cymel UM80 и Cylink 2000 (все экс. Cytec).
Другие подходящие соединения, имеющие вторичную и/или третичную аминогруппу, и соединения, имеющие амидную группу, включают диалкиламиноалкил-функциональные фенольные соединения, такие как Ancamine K54 и DMP-30.
В композиции по настоящему изобретению полисилоксан может также вести себя в качестве ингредиента для смолистого связующего.
Термин "полисилоксан" определяется как полимер, который включает линейные, разветвленные, циклические, лестничные и/или каркасные структуры и имеет Si-О основу с органическими боковыми группами, присоединенными к атомам кремния через связь с атомом углерода или гетероатомом, где по меньшей мере часть атомов кремния присоединяется к одному, двум или трем атомам кислорода.
Хотя по меньшей мере часть атомов кремния присоединяется к одному, двум или трем атомам кислорода, возможно, что часть, но не все, атомов кремния присоединяется к четырем атомам кислорода.
В одном варианте осуществления полисилоксан является нефункциональным полисилоксаном, означающее, что полисилоксан не несет какие-нибудь функциональные группы, которые могут реагировать с другими соединениями в композиции.
В другом варианте осуществления полисилоксан содержит гидролизуемые группы, такие как алкоксильные группы, ацетокси группы, енокси группы, оксимные группы и аминогруппы, присоединенные к атому кремния.
После вышеуказаннного определения полисилоксана смола, содержащая полисилоксановую цепь, которая присутствует в композиции по настоящему изобретению, является или
(i) полисилоксаном, как определено выше, таким образом, имеющим Si-О основу, или
(ii) смолой с органической основой с одной или несколькими подвесными полисилоксановыми цепями, то есть цепями, имеющими Si-O основу с органическими боковыми группами, присоединенными к атомам кремния через связь с атомом углерода или гетероатомом, где по меньшей мере часть атомов кремния присоединяется к одному, двум или трем атомам кислорода. Упомянутые цепи включают линейные, разветвленные, лестничные и/или каркасные структуры.
В одном варианте осуществления полисилоксан является силиконовым маслом. Примеры жидких полисилоксанов включают жидкие метокси-, этокси- и силанол-функциональные полисилоксаны с молекулярной массой свыше 400, такие как DC 3037 и DC 3074 (оба экс. Dow Corning) или SY 231, SY 550 и MSE 100 (все экс. Wacker). Другие подходящие полисилоксаны имеют как эпоксидную функциональность, так и алкокси-функциональность.
В другом варианте осуществления композиция содержит смесь двух или более типов полисилоксанов, например смесь двух или более типов жидких полисилоксанов.
В композиции по настоящему изобретению волокна являются одними из ингредиентов, которые могут повысить стабильность и/или прочность кокса. Вообще, данные волокна должны быть инертными к различным реакциям, которые имеют место во время отверждения/сушки композиции и во время воздействия высокой температуры или огня на композицию. Подходящие волокна включают стеклянные волокна, минеральные волокна и высокотермостойкие искусственные волокна, такие как углеродные волокна и пара-арамидные и мета-арамидные волокна.
В композиции по изобретению по меньшей мере 0,05 мас.% волокон должно присутствовать, чтобы обеспечить надлежащую стойкость к огненной струе и/или углеводородному показателю (мас.% относится к массе композиции после испарения любого растворителя, который присутствует в композиции).
В композиции по настоящему изобретению могут присутствовать различные другие ингредиенты для улучшения смачивания/поверхностного натяжения/ударопрочности/и так далее. Для улучшения ударопрочности композиция может содержать небольшие количества (<3 мас.% исходя из общей массы композиции) метилкремнийорганической смолы, например порошка Silres MK (экс. Wacker Silicones).
Композиция по всем вариантам осуществления настоящего изобретения может дополнительно содержать коксообразующую добавку (также называемую усилителем углеродной конверсии) в качестве вспучивающегося ингредиента. Коксообразующая добавка ускоряет образование кокса, когда композиция подвергается воздействию огня. Полагают, что кислоты Льюиса выполняют данную функцию. Предпочтительно применяются соединения фосфора, такие как фосфаты аммония, фосфонатосиланы, более предпочтительно полифосфат аммония, фосфоновая кислота, сложные эфиры фосфоновой кислоты, фосфин оксид или ортофосфорная кислота. Также возможно применение других коксообразующих добавок вместо или в дополнение к фосфорсодержащим соединениям. Полифосфат аммония может быть применен, если требуется, в сочетании с трис-(2-гидроксиэтил)изоциануратом (THEIC). Если применяется THEIC, отношение THEIC к фосфату аммония предпочтительно составляет между 10:1 и 1:10, более предпочтительно между 3:1 и 1:3.
Коксообразующая добавка предпочтительно присутствует в композиции по настоящему изобретению в количестве от 5 до 30 мас.%, более предпочтительно от 10 до 25 мас.% и наиболее предпочтительно от 15 до 20 мас.% исходя из общей массы композиции.
Композиция может также содержать соединения меламина, такие как ортофосфат меламина и димеламина, пирофосфат меламина и димеламина и полифосфат меламина и димеламина.
Дополнительно вспучивающийся ингредиент, который может присутствовать в композиции по всем вариантам осуществления настоящего изобретения, является дополнительным источником углерода, то есть дополнительным к возможной органической смоле. Примерами подходящих дополнительных источников углерода являются пентаэритрит, дипентаэритрит, поливиниловый спирт, крахмал, порошок целлюлозы, углеводородные смолы, хлорпарафины и фосфатированные пластификаторы.
Антипирены, помимо хлорпарафинов, также могут быть применены в составе (такие как борат цинка). Однако такие добавленные антипирены не являются необходимыми для достижения уникальных свойств композиции по настоящему изобретению, то есть комбинации повышенной стойкости к огненной струе, очень хорошей стойкости к пожару пролива, низкого уровня дыма и хорошей характеристики атмосферостойкости.
Композиция изобретения может дополнительно содержать растворители и/или пигменты. Примерами подходящих растворителей являются диметилбензол и триметилбензол.
Примеры подходящих пигментов включают диоксид титана (белый пигмент), красящие пигменты, такие как сажа, один или более усиливающих пигментов, один или более антикоррозионных пигментов, такие как волластонит или хромат, молибдат или фосфат, и/или заполняющий пигмент, такой как бариты, тальк или карбонат кальция.
Композиция может также содержать один или более загустителей, такие как тонкодисперсный диоксид кремния, бентонитовая глина, гидрированное касторовое масло или полиамидный воск, один или более пластификаторов, пигментные диспергаторы, стабилизаторы, плесень высвобождающие агенты, модификаторы поверхности, антипирены, антибактериальные агенты, противоплесневые средства, наполнители низкой плотности, эндотермические наполнители, ускорители кокса, разжижающие вспомогательные средства и выравниватели.
Композиция может также содержать мельчайшие частицы аморфного диоксида кремния с размерами частиц около одного микрона или менее, предпочтительно около от 3 до 500 нм. Данные частицы способствуют уменьшению плотности вспучивающегося покрытия. Примеры подходящих мелких частиц диоксида кремния включают воспламеняющийся диоксид кремния, диоксид кремния дугового разряда, осажденный диоксид кремния и другие коллоидные диоксиды кремния. Предпочтительно мелкие частицы диоксида кремния являются частицами коллоидального диоксида кремния. Более предпочтительно коллоидальный диоксид кремния является поверхностно обработанным диоксидом кремния, например диоксидом кремния, обработанным диметилдихлорсиланом или гексаметилдисилазаном. Даже более предпочтительно частицы аморфного диоксида кремния являются частицами коллоидального диоксида кремния, промасленного полидиметилсилоксаном. Композиция обычно отверждается при температуре окружающей среды, например от -5 до 40°C, и, таким образом, является подходящей для применения к большим конструкциям, где термоотверждение является невозможным, когда температура ниже. Если так желательно, композиция по изобретению альтернативно может быть отверждена при повышенных температурах, например от 40 или 50°C до 100 или 130°С. Гидролиз кремний-связанных алкоксигрупп зависит от наличия влаги: почти в любом климате атмосферной влаги достаточно, но необходимое контролируемое количество влаги может быть добавлено к композиции при отверждении при низкой температуре окружающей среды или при отверждении в местоположениях с очень низкой влажностью (пустыне). Воду предпочтительно упаковывают отдельно от любого соединения, содержащего кремний-связанные алкоксигруппы.
Композиция по всем вариантам осуществления настоящего изобретения предпочтительно имеет содержание твердых веществ по меньшей мере 50% по массе (мас.%), более предпочтительно по меньшей мере 80 мас.% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 85 мас.% исходя из общей массы композиции. Содержание твердых веществ основывается на теоретическом расчете растворителя в составе, исключая тот, который будет высвобождаться при отверждении.
Содержание летучих органических соединений (ЛОС) композиции, которое присутствует в краске (то есть до отверждения), может предпочтительно не превышать 250 г/л и наиболее предпочтительно составляет менее 100 г/л растворителя на литр композиции.
Вышеупомянутые значения относятся к значениям законченной композиции. Следовательно, если композиция имеет форму 2-компонентной композиции, они относятся к содержанию твердых веществ и к содержанию летучих органических веществ (ЛОВ) композиции после того, как два компонента были смешаны. Композиция по всем вариантам осуществления настоящего изобретения может быть применена на различные подложки. Она особенно подходит для применения на металлические подложки, в частности на стальные подложки. Из-за прочности кокса вспучивание может также защитить конструкции от огненных струй, т.е. высокой температуры, сильного теплового потока, скоростных пламеней. Некоторые композиции по настоящему изобретению могут быть также применены в зонах стойкости к огненной струе.
Композиция может быть нанесена общепринятыми способами нанесения вспучивающихся композиций, такими как распыление или затирка.
В одном варианте осуществления изобретения композиция по п. 1 содержит
- 10-25 мас.% полисульфида или смеси полисульфидов,
- 2-20 мас.% эпоксидной смолы или смеси эпоксидных смол,
- 2-20 мас.% соединения или смеси соединений, выбранных из соединений, имеющих вторичную и/или третичную аминогруппу и соединений, имеющих амидную группу,
- 1-10 мас.% полисилоксана или смеси полисилоксанов и
- 0,5-10 мас.% волокон или смеси волокон,
где мас.% соответствует массе композиции после испарения любого растворителя, который присутствует в композиции.
В дополнительном варианте осуществления изобретения композиция содержит
- 20-25 мас.% коксообразующей добавки,
- 18-24 мас.% полисульфида или смеси полисульфидов,
- 15-18 мас.% эпоксидной смолы или смеси эпоксидных смол,
- 11-18 мас.% соединения или смеси соединений, выбранных из соединений, имеющих вторичную и/или третичную аминогруппу, и соединений, имеющих амидную группу,
- 7-10 мас.% дополнительного источника углерода,
- 1-5 мас.% полисилоксана или смеси полисилоксанов и
- 1-5 мас.% волокон или смеси волокон,
где мас.% соответствует массе композиции после испарения любого растворителя, который присутствует в композиции.
Композиция может быть применена в качестве покрытия для покрытия подложки в целом или частично, чтобы обеспечить подложку защитой от высоких температур или огненной струи. Композиция должна быть по меньшей мере нанесена на сторону подложки, которая подвергается воздействию высокой температуры или огненной струи. Композиция, в частности, подходит для предоставления противопожарной защиты стали, оцинкованной стали, алюминия, стеклопластика, дерева или бетонных подложек.
В дополнение к тому, что уже было указано выше, композиция по настоящему изобретению предоставляет ряд преимущественных свойств по сравнению с системами, которые существуют в настоящее время на рынке, и/или противопожарных систем, которые раскрываются в различных документах.
- Нет необходимости использования сетки.
Многие системы противопожарной защиты, которые существуют в настоящее время на рынке, нуждаются в арматурной сетке для обеспечения достаточной конструктивной целостности при воздействии огненной струи. Система по настоящему изобретению демонстрирует хорошую конструктивную целостность даже без сетки. Однако сетка может быть использована для укрепления системы. В принципе, может быть использована любая сетка, которая способна поддерживать свою конструктивную целостность при температуре свыше 480°С. Примеры включают углеродную сетку (сетку, содержащую углеродную нить или предшественник углеродной нити), или сетку, содержащую другие типы высокотермостойких материалов, или сетку, содержащую смесь высокотермостойкого материала, такого как углеродная нить и стекловолокна, углеродная нить и стальная проволока, углеродная нить и керамические волокна, стальная проволока и керамические волокна и т.д.
- Система, не содержащая борат (Система без бората).
В некоторых системах противопожарной защиты бораты используются в качестве одного из компонентов в системе (смотри, например, WO 98/03052). Бораты были предложены для классификации в качестве токсичных для репродуктивной системы продуктов 2 категории в соответствии с Директивой ЕС 67/548/ЕЭС. Для системы по настоящему изобретению нет необходимости добавлять какие-нибудь бораты.
- Система является очень прочной без необходимости нанесения отдельного верхнего покрытия.
Композиция по настоящему изобретению, вероятно, будет удовлетворять требованиям Norsok M501 (версия 5) без добавления отдельного верхнего покрытия. Это означает, что она является достаточной, чтобы обеспечить покрытие по настоящему изобретению, которое не только предоставляет хорошую антикоррозионную и противопожарную защиту к стальной поверхности, но также что нет необходимости в верхнем покрытии композиции, чтобы получить хороший внешний вид с хорошей прочностью даже при воздействии в жестких условиях.
- Может быть применена к широкому диапазону размеров (стальной) колонны без потери своих свойств.
- Система, не содержащая галоген (Система без галогена).
Нет необходимости добавлять любые галоген-содержащие компоненты к композиции в данном изобретении.
Быстро отверждающая система (может быть верхнепокрытой буквально через пару часов).
Примеры
Настоящее изобретение будет объяснено со ссылкой на следующие примеры. Они предназначены для иллюстрации изобретения, но не должны быть истолкованы как ограничивающие каким-либо образом объем изобретения.
Пример 1
Была приготовлена композиция, содержащая:
от 20 до 2 5 частей по массе полифосфата аммония,
от 15 до 18 частей по массе Morton LP3 (полисульфидный полимер),
от 15 до 18 частей по массе смеси DER 331 и DER 736 (эпоксидная смола),
от 10 до 13 частей по массе меламиновой смолы,
от 7 до 10 частей по массе пентаэритрита,
от 3 до 6 частей по массе Thioplast G4 (полисульфидный полимер),
от 1 до 5 частей по массе Dow Corning DC 200 силиконовой жидкости (полисилоксан),
от 1 до 5 частей по массе Ancamine K54,
от 1 до 5 частей по массе смеси углеродных, стеклянных и арамидных волокон.
Данная композиция была нанесена на стальную подложку, отверждена и испытана на стойкость к огненной струе, углеводородный показатель и образование дыма и сравнена с некоторыми коммерческими материалами, ныне представленными на рынке. Для применения способа последовала директива различных способов испытаний. Во всех системах сетка углеродного волокна HK-1 была включена в покрывающий слой. Результаты по стойкости к огненной струе и углеводородному показателю перечисляются в таблице 1. Результаты по образованию дыма перечисляются в таблице 2.
Таблица 1Результаты испытаний стойкости к огненной струе и углеводородной характеристики
Способ испытания
Материал
Chartek 7<sup>1)</sup>
Chartek 8<sup>2)</sup>
Пример 1
ISO22899 огненная струя при 10 мм толщине сухой пленки
60 минут
<45 минут
91 минута
BS476-часть 20, углеводородный показатель при 6,5 мм толщине сухой пленки при 105 Hp/A (Hp/A=приведенная толщина металлоконструкции)
55 минут
70-75 минут
75 минут
<sup>1) </sup>Chartek 7 является сертифицированным эпоксидным вспучивающимся противопожарным покрытием с высоким показателем для защиты стальных, алюминиевых и других подложек от углеводородных пожаров, доступным от International Protective Coatings/AkzoNobel.
<sup>2)</sup> Chartek 8 является сертифицированным легковесным эпоксидным вспучивающимся противопожарным покрытием с высоким показателем для защиты стальных, алюминиевых и других подложек от углеводородных пожаров, доступным от International Protective Coatings/AkzoNobel.
Таблица 2Результаты испытаний образования дыма
Способ испытания
IMO стандарт
Пример 1
Резолюция IMO MSC 61 (67), образование дыма, условия испытания 3 (при облученности 50 кВт/м<sup>2</sup> в отсутствие запального пламени)
<200
181
Резолюция IMO MSC 61 (67), образование дыма, условия испытания 1 (при облученности 25 кВт/м<sup>2</sup> в присутствии запального пламени)
<200
29