Огнезащитная полимерная композиция для покрытий

 

Изобретение относится к огнезащитным вспучивающимся покрытиям и может быть использовано в строительстве, автомобилестроении, химическом машиностроении. Описывается огнезащитная полимерная композиция для покрытий, включающая эпоксидиановую смолу ЭД-20, полифосфат аммония, карбамидоформальдегидную смолу КФ-Ж, отверждаемая полиэтиленполиамином. При этом в композицию дополнительно вводят продукт дегидрополиконденсации фенантрена, содержащего хром, при следующем соотношении компонентов, мас.%: эпоксидиановая 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. Технический результат - повышение огнезащитных свойств полимерной композиции за счет увеличения удельной теплоемкости при температурах нагрева выше 523 К и повышение плотности кокса. 2 табл.

Изобретение относится к огнезащитным вспучивающимся покрытиям и может быть использовано в строительстве, автомобилестроении, химическом машиностроении и др.

Наиболее близкой по составу к заявляемому изобретению является полимерная композиция, содержащая эпоксидиановую смолу ЭД-20, полифосфат аммония, карбамидоформальдегидную смолу КФ-Ж и аминный отвердитель - полиэтиленполиамин. [Патент РФ N 2010620, кл. B 05 D 3/00, 1994).

Состав полимерной композиции, мас.%: Эпоксидиановая смола ЭД-20 - 62,5-79,36 Полифосфат аммония - 7,94-31,75 Карбамидоформальдегидная смола КФ-Ж - 0,79-3,97 Полиэтиленполиамин - 9,37-11,90 Недостатком известной огнезащитной полимерной композиции является недостаточно высокие огнезащитные свойства и недостаточно высокая удельная теплоемкость при температуре нагрева выше 523 К.

Целью изобретения является повышение огнезащитных свойств полимерной композици для покрытий за счет увеличения удельной теплоемкости при температуре нагрева выше 523К и повышения коксового остатка.

Поставленная цель достигается тем, что огнезащитная полимерная композиция для покрытий, содержащая эпоксидиановую смолу ЭД-20, полифосфат аммония, карбамидоформальдегидную смолу КФ-Ж, аминный отвердитель полиэтиленполиамин содержит дополнительно продукты дегидрополиконденсации фенантрена, содержащие хром, при следующих соотношениях компонентов, мас.%.

Эпоксидиановая смола ЭД-20 - 59,89-81,97 Полифосфат аммония - 4,098-23,95 Продукт дегидрополиконденсации фенантрена, содержащий хром - 0,82-4,19 Карбамидоформальдегидиая смола КФ-Ж - 0,82-2,99 Полиэтиленполиамин - 8,98-12,3
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленный состав огнезащитной полимерной композиции для покрытий отличается от известного введением нового компонента, а именно продукта дегидрополиконденсации фенантрена, содержащего хром. Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию "новизны". Анализ известных составов огнезащитных полимерных композиций [2,3] показал, что введенное в заявляемое решение вещество не известно, например введение продукта дегидрополикондесации фенантрена, содержащего хром. Введение дополнительно в огнезащитную полимерную композицию для покрытий продукта дегидрополиконденсации фенантрена, содержащего хром, в сочетании с другими компонентами позволяет повысить огнезащитные свойства за счет значительного увеличения удельной теплоемкости при температурах нагрева свыше 523 К, повышения плотности коксового остатка.

Таким образом, данный состав компонентов придает огнезащитной полимерной композиции для покрытий новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень".

Для экспериментальной проверки заявляемого состава были подготовлены 7 смесей ингредиентов, две из которых показали оптимальные результаты. В качестве пенококсообразователя использовали полифосфат аммония (ПФА), в качестве коксообразователя карбамидоформальдегидную смолу КФ-Ж, в качестве связующего эпоксидиановую смолу ЭД-20, для повышения плотности кокса использовали продукт дегидрополиконденсации фенантрена, содержащего хром. Отверждали аминным отвердителем - полиэтиленполиамином. Композицию получали простым смешиванием компонентов. Покрытия и образцы получали наливом.

Для получения продукта дегидрополиконденсации фенантрена, содержащего хром (углеродметаллосодержащий тубулен цилиндрической формы), используют фенантрен. В качестве активных сред применяли расплавы хлорида хрома.

Продолжительность процесса - 2,5 ч, температура - 390 К. Процесс заканчивали по достижении реакционной смесью устойчивого окрашивания в черный цвет и выдержки в течении 3 ч.

Затем реакционную массу промывали кислотами (соляной и азотной) для удаления солей, остаток промывали водой до pH 7 и обрабатывали такими органическими растворителями, как бензол и хлорбензол, для удаления непрореагировавших углеводородов и низкомолекулярных продуктов реакции. Для уменьшения вероятности слипания частиц полученный продукт диспергировали в спирте или ацетоне с помощью ультразвукового поля, создаваемого пьезоэлементом ЦТС-19, размерами 0,67•8•20 мм³ при подаче на него электрического напряжения частотой 80 кГц и амплитудой 20 В.

С помощью УФ-спектроскопии, электронной микроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и оже-спектроскопии выявлено, что при дегидрополиконденсации и стимулировании карбонизации фенантрена в присутствии солей хрома образуются микро- и наноструктуры цилиндрической формы (тубулены), содержащие углерод и хром.

Использование тубуленов в сочетании с полифосфатом аммония повышает эффективность вспучивающихся покрытий за счет того, что они стимулируют процессы коксообразования и повышают прочностные характеристики пенококса.

В табл.1,2 представлены рецептуры композиций и их свойства.

Из табл.1,2 следует, что полимерная композиция состава (пп. 5-6) обладает повышенной стойкостью к воздействию огневых и тепловых источников, что соответственно обеспечивает повышение удельной теплоемкости до 3,5-3,6 кДж/кг при температуре нагрева 573 К, истинной плотности коксовых остатков до 2,0-2,05 г/см³, понижение горючести. Использование заявляемого изобретения позволит повысить:
- огнезащитные свойства покрытий за счет повышения удельной теплоемкости, истинной плотности коксовых остатков;
- прочность пенококса, образующегося под воздействием огневых и тепловых источников за счет повышения удельной теплоемкости, истинной плотности коксовых остатков.

Формула изобретения

Огнезащитная полимерная композиция для покрытий, включающая эпоксидиановую смолу ЭД-20, полифосфат аммония, карбамидоформальдегидную смолу КФ-Ж, отверждаемая полиэтиленполиамином, отличающаяся тем, что в композицию дополнительно вводится продукт дегидрополиконденсации фенантрена, содержащего хром, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Эпоксидиановая 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

РИСУНКИ

Рисунок 1