Огнезащитная интумесцентная краска с увеличенным пределом огнестойкости
FIRE-RETARDANT INTUMESCENT PAINT WITH INCREASED LIMIT OF FIRE RESISTANCE

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, предназначенным для защиты различных металлоконструкций, конструкций и материалов, и может быть использовано, в строительной отрасли, транспорте и в других областях, где требуется защита поверхностей от огня.
Большинство из известных огнезащитных интумесцентных красок, например: Пат. US 3658579A, US 6642284B2, US 3969291 A, RU 2492201, US 20060041042, RU 2244727, RU 2521060, RU 2313550, RU 2225423 и др., содержат три компонента, за счет которых достигается вспучивание:
источник углерода (пентаэритрит);
порофор (меламин и хлор парафин);
источник неорганической кислоты-катализатора (полифосфат аммония).
Когда огнезащитное покрытие подвергается воздействию тепла, запускается каскад реакций:
полифосфат аммония разлагается с выделением фосфорной кислоты;
фосфорная кислота вызывает дегидратацию пентаэритрит с образованием углеродного кокса;
порофор разлагается с выделением негорючих газов, которые вспенивают кокс.
Полученная структура, называемая пенококс, обеспечивает высокоэффективную теплоизоляцию окрашенной конструкции, чем способствует увеличению времени до начала потери несущей способности металлоконструкций или горения.
Основной целью создания новых интумесцентных огнезащитных составов является повышение огнезащитных свойств краски и увеличение возможности нанесения краски большей толщины за один проход на вертикальных поверхностях без образования потеков. Данная задача достигается за счет комбинации указанных выше компонентов с различными пленкообразователями и наполнителями.
Известен состав краски огнезащитной атмосферостойкой патент РФ №2666861, принятой за наиболее близкий аналог к заявляемому решению, содержащей пленкообразователь стирол-акриловый сополимер, бутилацетат, ксилол, уайт-спирит, пентаэритрит, меламин, антипирен полифосфат аммония, антипирен хлорпарафин, антипирен (трис 2,3-дибромпропил) фосфат, пигменты, загуститель и смачиватель. Заявленными техническими преимуществами указанного изобретения является повышение огнезащитных свойств краски, выраженных в увеличении времени достижения образцом средней температуры 500°С до 121-122 мин, а также возможность нанесения краски толщиной 0,6 мм за один проход.
Задачей настоящего изобретения является получение огнезащитной интумесцентной краски с увеличенным пределом огнестойкости (по 22.07.2008 №123-ФЗ) до 150 минут (ГОСТ 53295-2009), возможностью нанесения при отрицательных температурах (до - 15°С) с сохранением декоративных свойств и получения за 1 проход распылителя толщины покрытия до 1,5-2 мм.
Технический результат решается путем создания композиции включающей пленкообразователи: сополимер винилхлорида ВХВД 40 ТУ 2212-275-05763458-99 или сополимер винилхлорида с винилацетатом (ГОСТ 12099-75), алкидный лак полуфабрикатный ПФ- 053 (ТУ 6-10-612-76) или аналоги, смола алкидная марки Resial 030 (ТУ2311-042-56041689-2006), сополимер Акрилон (ТУ 2216-042-18777143-2013); интумесцентные добавки: хлорпарафин ХП-470 (ТУ 2493-339-05763458-2003), полифосфат аммония (ГОСТ 20291-74), пентаэритрит микровизированный (ТУ 2422-038-00203803-2014), меламин (ГОСТ 7579-76); тиксотропную добавку, пигмент диоксид титана Р (ГОСТ 9808-84) и органические растворители: толуол (ГОСТ 14710-78), бутилацетат (ГОСТ 8981-78) и уайт-спирит (ГОСТ 3134-78) при следующем соотношении компонентов, мас. %, указанном в Таблице 1:
Для получения композиции сополимер винилхлорида (п. 1) растворяется в органическом растворителе толуол (п. 13) в течение 0,5 часа при комнатной температуре при перемешивании лабораторной мешалкой с оборотами 120 об/мин. Контроль качества растворения - визуальный, по отсутствию не растворившихся комков.
Для получения композиции смола алкидная 030 (п. 3) и алкидный лак полуфабрикатный ПФ- 053 (п. 2) растворяются в смеси органических растворителях бутилацетат (п. 11) и толуол (п. 13) при соотношении растворителей 65:35 в течение 0,5 часа при комнатной температуре при перемешивании лабораторной мешалкой с оборотами 120 об/мин.
Для получения композиции сополимер акрилона (п. 4) растворяется в органическом растворителе толуол (п. 1.13) в течение 0,5 при комнатной температуре при перемешивании лабораторной мешалкой с оборотами 100 об/мин. Контроль качества растворения - визуальный, по отсутствию не растворившихся комков.
Полученные растворы пленкообразователей смешиваются и в них поочередно загружаются: пигмент (п. 10), хлорпарафин ХП-470 (п. 8), полифосфат аммония (п. 5), пентаэритрит микронизированный (п. 6), меламин (п. 7), тиксотропная добавка (п. 9), пигмент диоксид титана Р (п. 10) при различном соотношении компонентов, представленном в Таблице 2).
Полученные суспензии тщательно размешивается лабораторной мешалкой и диспергируются в диссольвере течение 60-80 минут при оборотах 2500 об/мин. Контроль качества приготовленной композиции - с помощью гриндометра до степени перетира 70 мкм (по ГОСТ 31973-2013).
Полученные композиции отфильтровывается с помощью полипропиленового фильтра с диаметром пор 100 мкм.
Указанные в заявке оптимальные соотношения компонентов огнезащитной интумесцентной краски с увеличенным пределом огнестойкости подтверждаются следующими данными испытаний, указанными в Таблицах 3-4. За результат испытания принимается средний результат, полученный при испытании не менее трех параллельных образцов.
Покрытия из композиций огнезащитной интумесцентной краски с увеличенным пределом огнестойкости получают на стандартных стальных пластинках из стали 08 КП по ГОСТ 16523-89 и стекла толщиной 1,2 мм. Пластины для испытания соответствуют ГОСТ 8832-76 «Методы получения ЛК покрытия для испытания». Для получения покрытий пластинки предварительно подготавливают по следующей схеме: п. 5.11, схема 1, Таблица №6 ГОСТ 9.402-2004 «ЕСЗКС. Подготовка металлических поверхностей к окрашиванию» (обезжиривание). Контроль качества обезжиривания проводить капельным методом согласно методики п. 6.4. ГОСТ 9.402-2004.
Композиции огнезащитной интумесцентной краски с увеличенным пределом огнестойкости наносят на подготовленные металлические и стеклянные пластинки в один слой толщиной 1500-2000 мкм методом безвоздушного или комбинированного распыление. Контроль толщины покрытия производится с помощью калиброванных гребенок по ГОСТ Р51694-2000 (ИСО 2808-97).
Сушку полученного покрытия производят при (20±2)°С в течение 24 часов.
После выдержки 16 часов при температуре 20+3°С и относительной влажности воздуха 65+10% пластинки с нанесенным покрытием передаются на испытания.
Результаты испытаний покрытий, полученных из композиций огнезащитной интумесцентной краски с увеличенным пределом огнестойкости, представлены в таблице №4.
Из таблицы 4 видно, что по наилучшие показатели по критериям адгезии, твердости, прочность при ударе, внешнего вида при нанесении при минус 15°С и максимальной способности к восстановлению подходит образец композиция с рецептурой №5.
Таким образом, композиция с рецептурой №5 содержащей сополимер винилхлорида ВХВД 40 ТУ 2212-275-05763458-99 или сополимер винилхлорида с винилацетатом (ГОСТ 12099-75) в количестве 6 мас. %, алкидный лак полуфабрикатный ПФ- 053 (ТУ 6-10-612-76) или аналоги в количестве 5 мас. %, смола алкидная марки Resial 030 (ТУ2311-042-56041689-2006) в количестве 5±0,5 мас. %, сополимер Акрилон (ТУ 2216-042-18777143-2013) в количестве 0,9±0,5 мас. %; интумесцентные добавки: хлорпарафин ХП-470 (ТУ 2493-339-05763458-2003) в количестве 4,5±0,5 мас. %, полифосфат аммония (ГОСТ 20291-74) в количестве 23±0,5 мас. %, пентаэритрит микронизированный (ТУ 2422-038-00203803-2014) в количестве 8±0,5 мас. %, меламин (ГОСТ 7579-76) в количестве 10±0,5 мас. %; тиксотропную добавку в количестве 0,7±0,1 мас. %, пигмент диоксид титана Р (ГОСТ 9808-84) в количестве 8±0,5 мас. % и органические растворители: бутилацетат (ГОСТ 8981-78) в количестве 6±0,5 мас. %, уайт-спирит (ГОСТ 3134-78) в количестве 1±0,1 мас. %, толуол (ГОСТ 14710-78) - остальное до 100, является огнезащитной интумесцентной краска с увеличенным пределом огнестойкости (по 22.07.2008 №123-ФЗ) до 150 минут (ГОСТ 53295-2009), имеющая возможностью нанесения при отрицательных температурах (до - 15°С) с сохранением декоративных свойств, образует за 1 проход распылителя толщину покрытия до 1,5-2 мм.