Влияние природы и содержания пигментов на специальные свойства огнезащитной краски

З. З. Валиева, И. А. Абдуллин, Н. Х. Валеев,

О. И. Белобородова

ВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ И СОДЕРЖАНИЯ ПИГМЕНТОВ НА

СПЕЦИАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ОГНЕЗАЩИТНОЙ КРАСКИ

Ключевые слова: огнезащитная краска, пигмент, огнезащитная эффективность.

Исследовано влияние природы и содержания пигментов на специальные свойства огнезащитной краски. Показана высокая эффективность использования пигментов неорганического происхождения по сравнению с органическими.

Keywords: fireproofpaint, pigment, fireproof efficiency.

Influence of the nature and the maintenance of pigments on special properties of a fireproof paint is investigated. It is shown? that inorganic pigments are are more efficiency in comparison with organic

Несмотря на бурное развитие производства новых полимерных строительных материалов, обладающих прекрасными строительными качествами, древесина всё же остаётся основным органическим материалом, как для строительства зданий, так и для изготовления многочисленных и разнообразных строительных деталей.

Наряду с достоинствами, выгодно отличающими ее от других строительных материалов, древесина обладает и недостатками, главными из которых являются легкая воспламеняемость и горючесть. В связи с этим важным вопросом является огнезащита древесины.

Строительный рынок сегодня располагает спектром огнезащитных средств, предназначенных для снижения пожарной опасности деревянных деталей и конструкций. Практика огнезащиты древесины показала, что мобильные технологии поверхностной обработки, при которых покрытие древесины производится нанесением защитных средств на поверхность, находят всё более широкое применение и вытесняют из рынка технологии стационарной пропитки древесины под давлением.

Одним из эффективных способов защиты деревянных конструкций от возгорания при сохранении высоких декоративных качеств древесины является использование огнезащитных покрытий на основе минеральных вяжущих, например, на основе водного раствора силиката натрия или силиката калия (жидкого стекла), которые в нашей стране имеют довольно широкую сырьевую базу.

Перспективность применения таких огнезащитных покрытий определяется их негорючестью, нетоксичностью, доступностью и дешевизной сырья, а также экологичностью и безопасностью работ.

Нанесение лакокрасочных покрытий на деревянную поверхность осуществляется не только для защиты ее от воздействий высоких температур, но также и для защиты от вла-

ги, солнечной радиации, атмосферных осадков, бактерий, для придания декоративных свойств, таких как прозрачность или укрывистость, цвет, степень блеска, узор и т.д.

Одним из компонентов огнезащитных красок, который может одновременно выполнять несколько функций (в качестве антипирена, отвердителя, для придания различной окраски поверхности и т.д.), является пигмент.

Данная работа направлена на изучение влияния природы и содержания пигментов на основные свойства огнезащитного лакокрасочного покрытия для деревянных поверхностей.

В качестве объекта исследования использовали огнезащитную краску на основе модифицированного водного раствора силиката натрия и порошкообразного наполнителя в соотношении 65/35 соответственно. Модифицированный глицерином (0,5 %) водный раствор силикатов натрия является пленкообразующей основой лакокрасочной композиции. Порошкообразный наполнитель включает антипирены, структурообразователи, отвердите-ли и пигменты. В данной работе использовалась краска следующей рецептуры, % (масс.): модифицированный водный раствор силиката натрия (плотность 1,2 г/см3, модуль 2-3) -65, карбонат кальция (мел) - 27,5, тальк - 6, цемент - 1,5.

Для придания деревянной поверхности различной окраски в лакокрасочную композицию вводили пигменты органического и неорганического происхождения. При этом изучалось влияние природы и количества пигмента на основные свойства огнезащитной краски (огнестойкость, влагостойкость и др.).

В качестве органических пигментов использовали: рубиновый - пигмент алый Red 3; синий - пигмент голубой фталоцианиновый а-мод.; в качестве неорганических: оранжевый - крон молибдатный; зеленый - окись хрома пигментная ОХП-1 СГ2О3; розовый -ультрамарин розовый; лимонный - крон свинцовый 2PbCrO4*PbSO4; красный - железо-оксид Red 110 Fe2O3; желтый - крон цинковый 3ZnCrO4*Zn(OH)2*K2CrO *2H2O; темножелтый - магний фтористый.

Огнезащитную эффективность лакокрасочной композиции применительно к деревянной поверхности определяли методом «огневой трубы», основанный на принципе определения горючести твердых веществ. Метод позволяет разделить материалы на категории трудногорючих и горючих (потеря массы после сжигания составляет до 20 % и от 20 % соответственно).

Для оценки влаго- и теплостойкости покрытий применяют метод ускоренного старения по НПБ 251-98, суть которого заключается в выдерживании образцов в среде с различными влажностью и температурой. Определяют огнезащитные свойства образцов, подвергшихся и не подвергшихся ускоренному старению. Покрытие считается выдержавшим испытание на устойчивость к старению, если сохраняется его целостность (отсутствуют трещины, отслаивание и т. д.) и огнезащитные свойства при этом снижаются не более чем на 20 % от значений, определенных для контрольных образцов. Результаты исследований представлены в табл. 1.

Испытаниями исходных и прошедших искусственное старение образцов в огневой трубе показано, что поставленным требованиям по огнезащитной эффективности (потеря массы не более 9 %) удовлетворяют практически все образцы, за исключением окрашивания в рубиновый и синий цвета.

Показано влияние природы пигмента на огнезащитную эффективность краски. Использование неорганических пигментов позволяет получить лучшие показатели огнезащиты по сравнению с введением органических пигментов.

Таблица 1 - Влияние природы и содержания пигментов на специальные свойства огнезащитной краски

Цвет Пигмент Содержание пигмента, % Убыль массы после сжигания в «огневой трубе», % Убыль массы после старения и сжигания в «огневой трубе», %

Рубиновый Органический алый 0,5 5,91 14,43

1,0 11,31 26,56

2,0 25,03 27,93

Оранже- вый Крон молибдат-ный оранжевый 0,5 4,42 5,83

1,0 6,18 11,83

2,0 6,09 12,21

Зеленый Окись хрома пигментная ОХП-1 0,5 4,29 6,25

1,0 6,67 8,49

2,0 3,51 8,79

Розовый Ультрамарин розовый 0,5 11,17 4,04

1,0 2,99 5,03

2,0 6,22 5,73

Лимонный Крон свинцовый лимонный 0,5 8,71 11,97

1,0 5,69 8,19

2,0 8,48 8,51

Красный Железооксид красный 0,5 7,61 9,96

1,0 14,93 4,51

2,0 11,99 15,61

Желтый Крон цинковый 0,5 7,22 8,40

1,0 7,49 9,25

2,0 9,55 14,98

Темно- желтый Магний фтористый 0,5 10,17 5,52

1,0 11,67 8,97

2,0 5,09 6,18

Синий Ультрамарин 0,5 12,58 14,64

1,0 8,09 12,67

2,0 21,71 25,54

Наблюдается неоднородная укрывистость окрашенной поверхности у образцов оранжевого и синего цвета. У образцов, окрашенных краской остальных пигментов, укрывистость однородная и интенсивный насыщенный цвет.

С увеличением содержания пигмента у всех образцов (исходных и подвергнутых искусственному старению) понижается огнезащитная эффективность (убыль массы после сжигания увеличивается) и повышается интенсивность цвета.

Образцы, окрашенные в зеленый, розовый, лимонный и темно-желтые цвета считать выдержавшими испытание на устойчивость к старению, т.к. сохраняется их целостность (отсутствуют трещины, разрушения, отслаивания и т.д.) и огнезащитные свойства при этом снижаются не более чем на 20 % от значений, определенных для контрольных образцов.

Таким образом, для внедрения в производство рекомендуются составы с содержанием пигментов неорганического происхождения зеленого, розового, лимонного и темно-желтого цветов в количестве от 0,5 до 2 %.

© З. З. Валиева — асп. каф. химии и технологии гетерогенных систем КГТУ; И. А. Абдуллин - д-р техн. наук, проф. каф. химии и технологии гетерогенных систем КГТУ, проректор КГТУ, ilnur@cnit.ksu.ras.ru; Н. Х. Валеев - канд. техн. наук, доц. каф. химии и технологии гетерогенных систем КГТУ; О. И. Белобородова - канд. техн. наук, доц. каф. химии и технологии гетерогенных систем КГТУ.