ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОЕ ОГНЕСТОЙКОЕ ПОКРЫТИЕ
HEAT-INSULATION FIRE-RESISTANT COATING

Заявляемое покрытие относится к теплоизоляционным огнестойким покрытиям и может применяться для тепловой изоляции горячих металлических поверхностей промышленного оборудования и рабочих поверхностей трубопроводов.
Известна краска-покрытие тепловлагозащитная (патент RU №2310670, опубл. 20.11.2007 г.). Краска-покрытие выполнено из композиции, включающей следующее соотношение компонентов, мас. %: 20-30 связующего, 10-30 полых микросфер, остальное - органический растворитель. Связующее выбрано из группы, включающей кремнийорганическую смолу, акриловый (со)полимер, полиуретан. В качестве полых микросфер используют керамические или стеклянные полые микросферы с размером 20-150 мкм. В состав композиции дополнительно могут входить диоксид титана в количестве 2-5 мас. % и антипиреновая добавка в количестве 5-25 мас. %.
Недостатками предложенной композиции является использование органических растворителей (бутилацетат, ацетон, этилацетат), что ограничивает диапазон применения покрытия на объектах, с повышенными требованиями по пожароопасности (нефтепереработка, транспортировка и хранение нефти, химическая промышленность и др.).
Известно теплоизоляционное покрытие на основе полых микросфер (патент RU №2251563, опубл. 10.05.2005 г.) Покрытие выполняют из композиции, включающей полимерное связующее - 5-95% об. и полые микросферы - 5-95% об. Полимерное связующее состоит из латексной композиции. Содержит 10-90% об. (со)полимера, выбранного из группы: гомополимер акрилата, стиролакрилатный сополимер, бутадиеновый сополимер, полистирол, бутадиеновый полимер, полихлорвиниловый полимер, полиуретановый полимер, полимер или сополимер винилацетата или из смеси. Связующее содержит также 10-90% об. смеси воды и поверхностно-активного вещества.
Недостатком описанного антикоррозионного и теплоизоляционного покрытия на основе полых микросфер является его горючесть, высокое дымообразование при воздействии открытого пламени и невысокие теплозащитные свойства.
Наиболее близким по технической сущности является энергосберегающее антикоррозионное покрытие с пониженной пожарной опасностью (патент №2551363 от 20.05.2015 г.). Состав, образующий это покрытие, включает - латекс синтетический марки СКД-1С, акриловую дисперсию «Акрэмос 101», акриловую дисперсию «Акрэмос 402», стеклянные полые микросферы ЗМ, флуралит (нанополитетрафторэтилен), декабромдифенилоксид, гидроксид алюминия, диоксид титана, полигексаметиленгуанидина, пеногаситель BYK. Недостатком покрытия являются невысокие прочностные характеристики. Использование в качестве антипиреновых добавок декабромдифенилоксида и гидроксида алюминия, функциональной добавки нанополитетрафторэтилена, приводит к значительному удорожанию покрытия. Кроме того, использование большого количества добавок нарушает целостность и монолитность покрытия и, как следствие, приводит к повышению влагопроницаемости и снижению теплоизоляционных свойств.
Целью заявляемого технического решения является получение покрытия с высокими теплоизоляционными, огнестойкими и прочностными показателями, снижение удельного веса покрытия. В данном предполагаемом изобретении предлагается решение и другой технической задачи - безопасной утилизации гальванического шлама.
Указанная цель достигается тем, что для получения теплоизоляционного огнестойкого покрытия, содержащего акриловую дисперсию, полые микросферы, антипиреновую добавку, пеногаситель, пигмент, в качестве полых микросфер используются полые углеродные микросферы, в качестве антипиреновой добавки используется гальванический шлам, при следующем соотношении компонентов, масс, ч.:
Акриловая дисперсия
32,0-56,0
Микросферы полые углеродные
14,0-38,0
Гальванический шлам
5,0-15,0
Пеногаситель
0,30
Пигмент
1,0-5,0
В качестве связующего используется акриловая дисперсия «Акрэмос 101», представляющая собой водную дисперсию сополимера стирола и эфиров акриловой кислоты, полученная эмульсионным методом и изготовленная по ТУ 2241-124-05757593-2000.
В качестве полых микросфер используются полые углеродные микросферы, полученные путем пиролиза фенолформальдегидных полых микросфер в среде аргона при температуре 1200°С в течение 4 часов. Полученные микросферы имеют размер от 20 до 100 мкм.
2
2
2
3
2
2
В качестве антипиреновой добавки используют гальванический шлам, образующийся при реагентной очистке сточных вод гальванического производства гидроксидом кальция. В состав гальванического шлама входят гидроксиды металлов: Zn(OH), Ni(OH), Cu(OH), Fe(OH), Ca(OH), оксиды CaO, SiO. Гальванический шлам перед использованием просушивается при Т=130°С и подвергается тонкому помолу шаровой мельнице. Полученный продукт имеет степень перетира не более 40 мкм (по ГОСТ 6589-74).
Для получения покрытия в композиции используется пеногаситель марки BYK-037, представляющий собой смесь гидрофобных компонентов и минеральных масел на основе парафина с содержанием силикона.
В качестве пигмента используется любой минеральный пигмент, например, диоксид титана марки Р-02 (ГОСТ 9808-84).
Использование тонкоизмельченного гальванического шлама в качестве антипиреновой добавки предполагает удешевление композиции с сохранением эффекта самозатухания отвержденного теплоизоляционного покрытия.
Использование полых углеродных микросфер в композиции обеспечивает повышение прочностных свойств покрытия, вследствие того, что углеродные микросферы имеют более шероховатую поверхность, чем стеклянные микросферы, а это способствует увеличению сил межмолекулярного сцепления между поверхностью микросфер и связующим. Кроме того, полые углеродные микросферы обладают меньшим весом и более низким коэффициентом теплопроводности, чем полые стеклянные микросферы, поэтому использование их в композиции способствует улучшению теплоизоляционных свойств получаемого покрытия и снижению удельного веса покрытия.
При содержании гальваношлама в композиции более 15 мас. ч. наблюдается ухудшение адгезионных свойств покрытия, наблюдается увеличение вязкости композиции и возможность увеличения технологического брака. При введении гальванического шлама менее 5 мас. ч. снижается эффект самозатухания теплоизоляционного покрытия, утилизируется меньшее количество шлама.
Добавление в композицию меньше 14 мас. ч. полых углеродных микросфер не дает значительного эффекта повышения прочностных, адгезионных и теплоизоляционных свойств покрытия, увеличение их содержания свыше 38 мас. ч. в композиции приводит к нарастанию вязкости композиции, возможности получения технологического брака, ухудшению адгезии покрытия к обрабатываемой поверхности, вследствие уменьшения содержания полимерного связующего.
Заявляемое изобретение может быть осуществлено следующим образом: в акриловую дисперсию добавляют полые углеродные микросферы, гальванический шлам, пигмент и пеногаситель и тщательно перемешивают. Пигмент добавляется в композицию в зависимости от области применения, заданного декоративного эффекта и интенсивности окраски покрытия. Перед нанесением покрытия, обрабатываемую поверхность тщательно подготавливают (проводят операцию механической обработки металлической поверхности от ржавчины, окалины, затем поверхность обезжиривают). Приготовленную композицию наносят кистью, шпателем, валиком или методом налива. Рекомендуется проводить работы либо в помещении, либо в сухую погоду. Композиция наносится при температуре от 10°С до +30°С, при относительной влажности воздуха не более 70%.
Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.
1. В 44 мас. ч. акриловой дисперсии вводят 38 мас. ч. полых углеродных микросфер, 5 мас. ч. гальванического шлама, 3 мас. ч. пигмента и 0,3 мас. ч. пеногасителя. Композицию тщательно перемешивают. В частном случае, содержание пигмента может быть 1-5 мас. ч.
2. В 32 мас. ч. акриловой дисперсии вводят 26 мас. ч. полых углеродных микросфер, 15 мас. ч. гальванического шлама, 5 мас. ч. пигмента и 0,3 мас. ч. пеногасителя. Композицию тщательно перемешивают. В частном случае, содержание пигмента может быть 1-5 мас. ч.
3. В 56 мас. ч. акриловой дисперсии вводят 14 мас. ч. полых углеродных микросфер, 10 мас. ч. гальванического шлама, 1 мас. ч. пигмента и 0,3 мас. ч. пеногасителя. Композицию тщательно перемешивают. В частном случае, содержание пигмента может быть 1-5 мас. ч.
Свойства покрытий, полученных с использованием известной и предлагаемой композиции, приведены в таблице 1.
Покрытие, согласно заявляемому изобретению, обеспечивает хорошее сцепление с поверхностью, технологически легко наносится, имеет повышенные прочностные и теплоизоляционные свойства, обладает эффектом самозатухания.