СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОГНЕЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ
FIRE-PROTECTIVE COATING COMPOSITION

Изобретение относится к составам для получения огнезащитных покрытий, предназначенных для защиты несущих металлических и железобетонных конструкций от действия пламени.
Для защиты от действия огня в последнее время получили широкое распространение композиции на основе эпоксидных смол и интеркалированного графита. Под интеркалированным графитом понимается широкий круг химических соединений - продуктов внедрения в графитовую матрицу атомных и/или молекулярных систем, обладающих способностью к термовспениванию - многократному увеличению объема при нагревании за счет термического диспергирования частиц графита до наноразмеров.
К таким соединениям относятся, например, бисульфат графита, нитрат графита, т.н. окисленный графит, графит, модифицированный уксусной кислотой, и др.
Известен огнезащитный материал, содержащий 50-150 мас.ч. модифицированного ледяной уксусной кислотой окисленного графита со степенью расширения при 150°С более 40, полимерное связующее, представляющее собой эластомер (хлоропреновый или бутадиен-нитрильный каучук) в смеси с фенолформальдегидной смолой и эпоксидным олигомером. Кроме того, материал содержит органический растворитель - этиловый эфир уксусной кислоты, и дополнительно ароматический амин. Из этого материала получают краску или покрытие в зависимости от количества вводимого растворителя (RU 2130953).
Известен состав для получения огнезащитных покрытий, содержащий эпоксидную смолу (100 ч.), фосфорное соединение (25-200 ч.), нейтрализованный интеркалированный расширяющийся при нагреве графит (10-150 ч.), неорганический наполнитель (10-200 ч.) и вспенивающийся агент (2-50 ч.). Полученный состав обладает улучшенной огнестойкостью (см. JP 2003064209).
Известен состав для получения огнезащитных покрытий, содержащий на 100 ч. эпоксидной смолы, 200-600 ч. других компонентов, включающих: 15-40 ч. нейтрализованного термически расширяющегося графита, 20-30 ч. стеклянного компонента в виде стеклянных нарезанных прядей или стеклянного порошка, 30-500 ч. неорганического наполнителя (карбоната металла), 50-150 ч. фосфорного соединения, причем соотношение графита и суммы стеклянного компонента и фосфорного соединения составляет от 1:3 до 1:100. Данный состав обеспечивает устойчивую к пламени композицию, образующую при воздействии огня защитный каркас, сохраняющий в течение длительного времени свою форму (см. JP2000239492).
В патенте RU 2387693 раскрывается наиболее близкий состав для получения огнезащитного покрытия к заявленному, содержащий следующие компоненты, мас.ч.:
Интеркалированный графит
20-50
Трикрезилфосфат
25-40
Гидроокись алюминия
30-45
Борат цинка
10-35
Органобентонит
1,5 -3,0
Отвердитель
30-35
Эпоксидная смола
100
К недостаткам наиболее известного состава относятся трудности с его нанесением, поскольку консистенция полученного состава не дает возможности для его механизированного нанесения, что значительно снижает производительность работ и отрицательно сказывается на качестве огнезащитного покрытия за счет его неравномерного (по толщине) нанесения.
Задачей изобретения является улучшение способности состава к нанесению при сохранении или улучшении его эксплуатационных свойств.
Поставленная задача решается составом для получения огнезащитного покрытия на металлических и железобетонных конструкциях, включающим, по меньшей мере, одну эпоксидную смолу, отвердитель, интеркалированный графит, гидроокись алюминия, в соответствии с которым, оно дополнительно содержит хлорпарафин, трехокись сурьмы, рубленую каолиновую вату, полифосфат аммония и перхлорэтилен при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
Интеркалированный графит
40-60
Отвердитель
30-45
Гидроокись алюминия
130-150
Хлорпарафин
115-130
Трехокись сурьмы
20-35
Полифосфат аммония
130-180
Каолиновая вата
30-45
Перхлорэтилен
25-40
Эпоксидная смола
100
В частных воплощениях изобретения состав может содержать две эпоксидные смолы, причем одна из смол является активным разбавителем.
Сущность изобретения состоит в следующем.
В условиях пожара интеркалированный графит бурно расширяется с получением частиц пенографита, состоящих из «пачек» слоев графита, имеющих размер до 100 нм, чередующихся с воздушными прослойками. Пенографит при высоких температурах (или воздействии открытого пламени) создает на защищаемой поверхности объемный пенококс, препятствующий дальнейшему распространению огня и тепла.
Функциями эпоксидной смолы являются ее связующие свойства, а кроме того, образование углеродного скелета при коксовании в процессе пожара, позволяющего сдержать распространение огня.
Для реализации назначения изобретения подходит любая эпоксидная смола - диановая, азотсодержащая, резорциновая, галогенсодержащая и т.п.
Если руководствоваться стоимостными характеристиками состава, то целесообразно использовать следующие эпоксидные смолы: ЭД-8, ЭД-20, ЭД-16, ЭД-10, ЭД-22 по ГОСТ 10587-84 (изменение №1); ЭХД по ТУ 2225-607-11131395-2003; УП-631 по ТУ 225-020-00203306-2003; УП-599 и УП-563 по ТУ 2225-336-09201208-94; УП-2225-606-11131395-2003; оксилин 5 и оксилин 6 по ТУ 6-02-722-78.
В состав для нанесения покрытия могут входить несколько смол, что позволит улучшить потребительские свойства состава для покрытия.
Если в состав входят две или более смол, то наиболее желательно, чтобы одна из смол относилась к активным разбавителям - эпоксидным смолам типа Э-181, УП-655 и т.п.
Смола или смесь смол вводится вместе с приемлемым отвердителем.
Идеальным отвердителем для такого состава является продукт взаимодействия фенола, формальдегида и этилендиамина, а также отвердители на основе алифатических и ароматических аминов.
Хлорпарафин, гидроокись алюминия и трехокись сурьмы, так же как и интеркалированный графит, являются антипиренами, т.е. веществами, добавляемыми в состав для снижения его горючести.
Однако совокупное введение этих веществ выполняет и свои особые функции -снижается дымообразование состава при одновременном снижении вязкости состава и замедлении горения заявляемого состава. Выход за заявляемые пределы содержания данных компонентов не позволяет достичь этих свойств.
Введение каолиновой ваты в заявляемых количествах дает возможность наносить состав для огнезащитного покрытия на поверхность толстым слоем, а введение в заявляемых количествах перхлорэтилена замедляет процесс отверждения и дает возможность его регулирования.
При выходе за заявляемые пределы содержания этих компонентов: в случае недостаточного количества значительно усложняется процесс нанесения огнезащитного покрытия на защищаемые объекты (повышается его трудоемкость), а в случае превышения содержания снижается огнезащитная эффективность покрытия за счет неоднородности нанесения и пористости (дефектности) отвержденного покрытия.
Благодаря всем этим новшествам предложенный состав легко наносится на защищаемую поверхность и обеспечивает повышение огнезащитных характеристик.
Пример реализации изобретения
Для получения состава использовали следующие компоненты:
1. Смолы марок ЭД-8, ЭД-20, ЭД-16, ЭД-10, ЭД-22 по ГОСТ 10587-84 (изменение №1); ЭХД по ТУ 225-607-11131395-2003; Э-181, УП-655 по ТУ 2225-606-11131395-2003 (изменение №1).
2. Интеркалированный графит - графит по ТУ 5728-006-13267785-96, полученный электрохимическим окислением природного графита в растворе серной кислоты.
3. Отвердитель ЭТАЛ 1440 - по ТУ 2494-052-002054232004.
4. Гидроокись алюминия по ТУ 1711-006-00658716-2001.
5. Хлорпарафин по ТУ 6-01-568-71.
6. Трехокись сурьмы по ТУ48-1-14-88.
7. Полифосфат аммония по ТУ 2148-029-13267785-04.
8. Муллитокремнеземнестый материал (каолиновая вата) по ГОСТ 23619-79.
9. Перхлорэтилен по ТУ 6-01-956-86. изм. 1, 2, 3, 4.
Состав для получения огнезащитного покрытия получали следующим образом.
В вертикальный реактор с пропеллерной мешалкой при постоянном перемешивании со скоростью 600 об/мин добавляли последовательно в необходимых пропорциях:
эпоксидную смолу, хлорпарафин, трехокись сурьмы, каолиновую вату, полифосфат аммония, гидроокись алюминия и интеркалированный графит. Полученную смесь перемешивали в течение 30-40 минут.
Непосредственно перед нанесением полученный состав смешивали с отвердителем в необходимой пропорции, тщательно перемешивали и наносили на защищаемую поверхность аппаратом безвоздушного нанесения типа «GRACO» или «WAGNER».
При необходимости, для набора необходимой толщины, через 2 часа процесс нанесения повторяли. Отверждение продолжали 20-24 часа, после чего покрытие подвергали испытаниям.
В таблице приведены составы покрытия и свойства.
Как следует из представленной таблицы, полученный огнезащитный материал обладает великолепными огнезащитными свойствами, хорошей атмосферо- и водостойкостью и может с успехом эксплуатироваться практически во всех климатических зонах.
Кроме того, уменьшена трудоемкость нанесения состава - предложенный состав не нужно подогревать перед его загрузкой в аппарат безвоздушного нанесения, а сам аппарат не требует частой промывки: промывка осуществляется один раз в смену после окончания работ.
Известный же состав требует обязательного подогрева перед нанесением его аппаратом безвоздушного нанесения, а промывку аппарата осуществляют через каждые 1,5-2 часа работы.