КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
COMPOSITION FOR MANUFACTURING FIRE-RETARDANT COATING AND METHOD OF ITS MANUFACTURE

Изобретение относится к материалам, предназначенным для огнезащиты конструктивных элементов, работающих в экстремальных условиях воздействия пламени, возникшего в результате пожара.
Известна огнезащитная вспучивающаяся полимерная композиция для покрытий (RU 2176258 C1, C09D 5/18, опубл. 27.11.2001), включающая эпоксидную смолу ЭД-20, полифосфат аммония, карбамидоформальдегидную смолу КФ-Ж, отвержденную полиэтиленполиамином, продукт дегидрополиконденсации фенантрена, содержащего хром, при следующем соотношении компонентов, мас. %.
эпоксидная смола ЭД-20
81,97-59,89
полифосфат аммония
4,098-23,95
карбамидоформальдегидная
смола КФ-Ж
0,82-2,99
продукт дегидрополиконденсации
фенантрена, содержащего хром
0,82-4,19
полиэтиленполиамин
12,3-8,98.
Недостатком указанной композиции является высокая жесткость отвержденного состава.
Известен огнезащитный вспучивающийся слоистый материал (RU 140812 U1, В32В 33/00, опубл. 20.05.2014), включающий огнезащитный полимерный слой, гибкую основу, в качестве которой содержится бумага с двухсторонним антиадгезионным покрытием, между гибкой основой и огнезащитным полимерным слоем расположен слой акриловой дисперсии, противоположная сторона огнезащитного полимерного слоя закрыта гидроизоляционным материалом, а огнезащитный полимерный слой выполнен из композиции, содержащей следующие компоненты в следующем соотношении, мас. %:
хлорсульфированный полиэтилен
8,0-12,0
пентаэритрит
12,0-20,0
сахароза
5,0-8,0
аммофос
18,0-28,0
дициандиамид
10,0-15,0
карбамид
5,0-8,0
тетраборат натрия водный
5,0-8,0
пудра оксида кремния
2,0-5,0
эфир глицериновый таловой канифоли
0,6-1,0
полиэтилен высокого давления
в виде пленки
1,0-2,0
трихлорпропилфосфат
1,5-3,0
хлорпарафин - 470
4,0-6,0
высокомолекулярный
полиизобутилен - 200
2,0-4,0
этилсиликат - 32
0,3-0,8
Недостатком указанного материала является низкая технологичность, низкая прочность коксового остатка.
Наиболее близкой к заявленной композиции является вспенивающаяся композиция для огнезащитного покрытия (RU 2190649 С2, C09D 5/18, опубл. 10.10.2002), принятая за прототип, включающая полимерную основу, отвердитель, вспенивающий агент, антипирен, органический растворитель, при этом в качестве полимерной основы используют метилфенилсилоксановый каучук, в качестве отвердителя - кремнесилазан, в качестве вспенивающего агента - смесь интеркалированного графита и перлита, в качестве антипирена - нитрид бора и дополнительно содержит метилфенилсилоксановую смолу при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
метилфенилсилоксановый каучук
100
кремнесилазан
5-20
интеркалированный графит
15-30
нитрид бора
15-30
метилфенилсилоксановая смола
8-20
органический растворитель
40-90
перлит
15-30
Недостатком этой композиции является низкая прочность, высокая плотность, сложная технология изготовления.
Технической задачей изобретения является получение композиции для изготовления огнезащитного покрытия и способ его изготовления.
Техническим результатом изобретения является повышенная прочность покрытия, снижение веса и повышение технологичности.
Для достижения поставленного технического результата предложена композиция для изготовления огнезащитного покрытия включающая полиметилсилоксановый или полиметилфенилсилоксановый каучук, коксообразующий вспучивающий компонент - графит окисленный, микросферы стеклянные аппретированные, коксообразующий вспучивающий компонент - пентаэритрит, аммоний фосфорнокислый однозамещенный, коксообразующий вспучивающий компонент - меламин, гидроокись алюминия, рубленое стекловолокно, гидрофобизатор - кремнийорганическую жидкость, катализатор отверждения - гаммааминопропилтриэтоксисилан при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
Полиметилсилоксановый или
Полиметилфенилсилоксановый каучук
40,0-75,0
Графит окисленный
12,0-18,0
Микросферы стеклянные
аппретированные
1,5-3,5
Пентаэритрит
13,0-18,0
Аммоний фосфорнокислый однозамещенный
13,0-18,0
Меламин
4,0-6,5
Гидроокись алюминия
7,0-14,0
Рубленое стекловолокно
1,5-3,5
Гидрофобизатор – кремнийорганическая
жидкость
5,0-10,0
Катализатор отверждения -
гаммааминопропилтриэтоксисилан
5,0-9,0
Кроме того, для достижения поставленного технического результата предложен способ изготовления вышеупомянутой композиции, при котором в смеситель вначале загружают полиметилфенилсилоксановый или полиметилсилоксановый каучук, затем рубленое стекловолокно, коксообразующие вспучивающие компоненты - графит окисленный, пентаэритрит и меламин, структурирующий компонент - микросферы стеклянные аппретированные, ингибиторы горения - аммоний фосфорнокислый однозамещенный и гидроокись алюминия, гидрофобизатор - кремнийорганическую жидкость, катализатор отверждения - гаммааминопропилтриэтоксисилан.
Предложенная композиция отличается от композиции прототипа тем, что содержит ингибиторы горения - аммоний фосфорнокислый однозамещенный и гидроокись алюминия, снижающие экзотермический процесс при деструкции кремнийорганического каучука, за счет чего повышается перепад температуры в композиции, коксообразующие вспучивающие компоненты - графит окисленный, пентаэритрит и меламин - обеспечивают в процессе огневой защиты способность образовывать коксовое соединение с повышенной прочностью, в качестве упрочняющей системы - рубленое стекловолокно, которое в процессе перемешивания создает армированную объемную структуру, повышающую прочность, в качестве структурирующего компонента - стеклянные аппретированные микросферы, для повышения стойкости в условиях повышенной влажности использовался гидрофобизатор - кремнийорганическая жидкость ГКЖ-11, в качестве катализатора отверждения - гаммааминопропилтриэтоксисилан.
Способ изготовления композиции для огнезащитного покрытия состоит из следующих основных операций:
- подготовка основных компонентов;
- изготовление огнезащитного покрытия;
- контроль качества.
Подготовка исходных компонентов включает следующие операции:
- просушка аммония фосфорнокислого однозамещенного при температуре 60-70°С в течение от 2 до 3 ч.;
- размол вспучивающих компонентов (графит окисленный, пентаэритрит, меламин) в шаровой мельнице или размолочном агрегате;
- просев сыпучих компонентов (аммония фосфорнокислого однозамещенного, мел амина, пентаэритрита) через металлическое сито с размером ячеек до 0,7 мм;
- взвешивание исходных компонентов в соответствии с рецептурой (таблица №1).
Изготовление композиции для огнезащитного покрытия производится путем смешения исходных компонентов в следующей последовательности. В чистую емкость смесителя загружалось расчетное количество полиметилфенилсилоксанового или полиметилсилоксанового каучука, далее при включенном смесителе при скорости вращения от 60 до 150 об/мин загружалось рубленое стекловолокно, перемешивали в течение от 2 до 5 мин, затем загружали коксообразующие вспучивающие компоненты - графит окисленный, пентаэритрит и меламин, структурирующий компонент - микросферы стеклянные аппретированные, ингибиторы горения - аммоний фосфорнокислый однозамещенный и порошкообразный наполнитель (гидроокись алюминия), гидрофобизатор - кремнийорганическую жидкость ГКЖ-11. Композицию перемешивали при скорости вращения от 60 до 150 об/мин в течение от 10 до 15 мин до получения однородной консистенции. Данные по предложенной композиции приведены в таблице №1.
Полученная композиция из смесителя выгружалась в емкость для хранения. Перед применением полученной композиции, в соответствии с рецептурой, вводился катализатор отверждения - гаммааминопропилтриэтоксисилан.
В таблице №2 приведены результаты испытания огневых, физических и механических свойств.
3
3
2
Проведено определение огнезащитного эффекта. Анализ свойств показал, что на образцах с заявленным составом максимальный перепад по температуре составил не более 200°С, плотность покрытия (1,0±0,1) г/см (прототип 1,6±0,1 г/см). Прочность при разрыве составила не менее 35 кг/см, относительное удлинение при разрыве не менее 14%.
В технологическом процессе исключается дополнительный нагрев и отсутствует теплоизоляционный слой, как в прототипе.
Составы композиции, мас. ч., приведены в таблице №1.
Свойства предложенных композиций приведены в таблице №2.
Заявленная композиция для изготовления огнезащитного покрытия и способ его изготовления рекомендованы для огневой защиты изделий, работающих в экстремальных условиях арктического климата в качестве огневой защиты морских и сухопутных буровых вышек, обитаемых транспортных средств и строительных сооружений.