Огнезащитная композиция

 

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к области огнезащитных материалов на основе интеркалированных соединений графита, и предназначено для нанесения огнезащитного покрытия на наружные и внутренние поверхности объектов гражданского, военного назначения, для обработки промышленных конструкций, железнодорожного транспорта, мостов, эстакад с целью блокировки распространения огня за счет придания огнестойкости, высоких теплоизолирующих свойств при воздействии высоких температур. Огнезащитная композиция включает окислитель - окисленный графит, дополнительно содержит карбонизатор - пентаэритрит и Na-карбоксиметилцеллюлозу, наполнитель - диоксид титана и карбонат кальция, отвердитель - полифосфат аммония и вспениватель - мочевину, а в качестве связующего композиция содержит акриловую дисперсию "Диакам" и смолу карбамидоформальдегидную КФ-Ж. Сочетание компонентов в определенном соотношении позволяет получить композиции, обладающие высокими физико-механическими характеристиками. 2 табл.

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к области огнезащитных материалов на основе интеркалированных соединений графита, и предназначено для нанесения огнезащитного покрытия на наружные и внутренние поверхности объектов гражданского, военного назначения, для обработки промышленных конструкций, ж/дорожного транспорта, мостов, эстакад с целью блокировки распространения огня за счет придания огнестойкости, высоких теплоизолирующих свойств при воздействии высоких температур.

Известна "Полимерная композиция для огнезащитного вспенивающегося покрытия" по патенту РФ 2103300 С1, кл. 6 С 09 D 111/00, 5/18, 1995 г.

Композиция включает в себя следующие компоненты, мас.ч.: Однокомпонентный клей на основе хлоропренового каучука - 100 Аммоний фосфорнокислый двузамещенный - 50-60 Параформ - 30-40 Мочевина - 10-20 Дополнительно содержит: Хлорпарафин (пластификатор) - 5 Аэросил (матирующий агент) - 2-2,5 Хлоркаучук - 0,4-0,5 Пигмент - 0,5-2,0
Недостатком данной композиции является ограниченная сфера применения, используется в основном для защиты гибких элементов конструкций, выполненных на основе резины. В композиции используется хлоропреновый каучук, дефицитный в России (производителем является Армения). Недостаточная высота пенококса.

Известна "Паста для получения покрытия преимущественно на металле" по патенту РФ 1738800 А1, кл. С 04 В 35/54, 1989 г., состоящая из, мас.%:
Окисленного графита - 13,33-16,08
Хризотилового асбеста - 9,64-14,13
Шамотно-каолиновой пыли - 8,49-13,33
Воды - 60,01-64,64
Недостатком данной пасты является использование хризотилового асбеста, вредного для организма человека, сложный процесс нанесения покрытия и большой расход пасты из-за большой толщины слоя покрытия.

Известно "Покрытие по стали вспучивающееся огнезащитное ВПМ -2" по ГОСТ 25131-82.

Покрытие содержит, мас.%:
меламиномочевиноформальдегидную смолу - 30,2
карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ), натриевую соль техническую марки 85-500, 5%-ный водный раствор - 15,0
мелем - 17,4
диациандиамид - 5,9
аммофос марки А - 26,1
асбест хризотиловый марки П-5-67 или К-6-5 - 2,7
нить стеклянную рубленную (стекловолокно) марки БС-10-84р-78 - 2,7
Недостатком данного покрытия является наличие в рецептуре канцерогенного асбестового волокна, вредного для организма человека, большой расход состава из-за большой толщины слоя покрытия, сложный технологический процесс изготовления. Кроме того, покрытие не может применяться при больших влажностях, недостаточная сырьевая база, ограниченная сфера применения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является "Состав для получения огнезащитного материала" по патенту РФ 2130953, кл. 6 С 08 L 9/02, 61/10, 63/00, С 08 К 13/02, С 09 D 5/18, 1999 г., содержащий мас.ч.:
Хлоропреновый или бутадиеннитрильный каучук (связующее) - 100
Фенолформальдегидную смолу (связующее) - 100-150
Эпоксидный олигомер (связующее), модифицированный уксусной кислотой - 50-100
Окисленный графит со степенью расширения при 150^oС не более 40 (окислитель) - 50-150
Этиловый эфир уксусной кислоты (растворитель) - 400 - 800
Ароматический амин - 20-40
Недостатком данного состава является использование органического растворителя, вредного для организма, потеря стабильности пенообразования - каучук стареет и становится хрупким. Фенольные смолы в условиях пожара выделяют канцерогенные продукты.

Задачей изобретения является создание композиции для покрытия, обладающей повышенной механической прочностью, с достаточно прочным каркасом, хорошей вспучиваемостью, легко очищающейся с поверхности от остатков закоксованного слоя, позволяющей быстро восстановить конструкции после пожара, с хорошими теплоизолирующими свойствами при воздействии огня, экологически безвредной, экономичной, технологичной в производстве и с использованием в составе, в основном, отечественного сырья.

Задача решается за счет того, что в известную композицию, содержащую связующее, окислитель - окисленный графит, дополнительно вводят карбонизатор - пентаэритрит и Na-карбоксиметилцеллюлозу, наполнитель - диоксид титана и карбонат кальция, отвердитель - полифосфат аммония, вспениватель - мочевину и воду, а в качестве связующего содержит акриловые дисперсии марки "Диакам" и смолу карбамидоформальдегидную КФ-Ж при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Связующее:
акриловая дисперсия марки "Диакам" - 4,5-5,0
смола карбамидоформальдегидная КФ-Ж - 15,0-16,0
Окислитель:
графит окисленный - 6,2-8,0
Карбонизатор:
пентаэритрит - 18,0-24,2
Na-карбоксиметилцеллюлоза - 0,7-0,8
Наполнитель - диоксид титана - 1,9-2,0
карбонат кальция - 2,8-3,0
Отвердитель:
полифосфат аммония - 23,0-26,2
Вспениватель:
мочевина - 3,7-4,0
Вода - Остальное
В качестве окислителя в композицию вводят окисленный графит - ТУ 84-7509103.353-92 с коэффициентом вспучивания 30 - 40, представляющий собой порошок черного цвета.

В качестве карбонизатора и регулятора жесткости пенококса в композиции используется пентаэритрит - ГОСТ 9286-89, представляющий собой белый кристаллический порошок без посторонних примесей, видимых невооруженным взглядом, допускается серо-голубого или желтоватого цвета.

Для улучшения технологичности, облегчения нанесения на защитные поверхности и в качестве карбонизатора в композицию вводят Na-карбоксиметилцеллюлозу - ТУ 6-55-40-90, представляющую собой натриевую соль целлюлозогликолевой кислоты в виде мелкозернистого порошка, содержащего волокна, материал от белого до кремового цвета.

В качестве наполнителя в композицию вводят высокоэффективный универсальный пигмент белого цвета - диоксид титана - ГОСТ 9808-84, ТУ 6-10-1650 и карбонат кальция - ГОСТ 8253-79, представляющий собой природный неорганический порошок в виде белого, серого цвета. Карбонат кальция может дополнительно играть роль вспенивателя.

В качестве отвердителя системы в композиции используется полифосфат аммония - ТУ 6-08-495-81, ТУ 6-47-15-90.

В качестве вспенивателя для усиления действия фосфатов в композиции используется мочевина - ГОСТ 6691-72, представляющая собой бесцветный или белый кристаллический порошок.

Для повышения эластичности покрытия и улучшения его адгезионных свойств как при нанесении на защищаемую поверхность, так и после вспучивания, в композицию вводят в качестве связующего акриловую дисперсию марки "Диакам" - ТУ 2241-039-07507802-2001, представляющую собой продукт сополимеризации бутилакрилата, метакриловой (акриловой) кислоты и стирола. Акриловая дисперсия марки "Диакам" представляет собой молочно-белую жидкость без коагулюма и механических примесей.

В качестве связующего и образования жесткого углеродного каркаса в композицию вводят водорастворимую смолу карбамидоформальдегидную КФ-Ж ГОСТ 14231-88, представляющую собой продукцию поликонденсации карбамида с формальдегидом в виде однородной суспензии от белого до серого цвета.

Предлагаемая огнезащитная композиция готовится по следующей технологии.

Мочевину, двуокись титана, полифосфат натрия, пентаэритрит просеивают через сетку.

Графит пропускают через сепаратор, акриловую дисперсию "Диакам" процеживают через сетку.

Далее готовят 5% водный раствор Na-карбоксиметилцеллюлозы.

5% водный раствор Na-карбоксиметилцеллюлозы готовится при температуре 60-80^oС. В реактор, снабженный рубашкой и мешалкой, при n=600 мин^-1 загружается вода и Na-карбоксиметилцеллюлоза и производится перемешивание. Время растворения 1,5-2,0 часа.

Огнезащитную композицию готовят в смесителе типа СМ-400 с z-образными мешалками и шнековой выгрузкой. В смеситель загружают мочевину, двуокись титана, карбонат кальция, пентаэритрит и перемешивают в течение 10-15 мин. Затем загружают 5% водный раствор Na-карбоксиметилцеллюлозы, водный раствор смолы карбамидоформальдегидной КФ-Ж и перемешивают в течение 10-15 мин. После перемешивания загружают акриловую дисперсию "Диакам" и производят перемешивание в течение 10-15 мин. Затем загружают окисленный графит в 2-3 приема и перемешивают после каждой загрузки в течение 3-5 мин.

Композиция представляет собой в готовом виде пастообразную массу, состоящую из двух компонентов: компонента А и компонента Б.

Компонент А - водный раствор смолы карбамидоформальдегидной КФ-Ж с мочевиной, двуокисью титана, пентаэритритом, Na-карбоксиметилцеллюлозой, карбонатом кальция, акриловой дисперсией марки "Диакам", окисленным графитом, компонент Б - порошкообразный отвердитель (полифосфат аммония).

Смешивание компонентов производят непосредственно перед нанесением на конструкцию до получения однородного состава. Поверхность перед покрытием очищают от ржавчины, окалины, пыли, затем грунтуют грунтовкой ГФ-021.

Примеры конкретного выполнения приведены в таблице 1, а физико-механические показатели предлагаемой композиции - в таблице 2.

Как видно из данных, приведенных в таблице 2, термическая энергия огня преобразует тонкий начальный слой в многосантиметровый слой пены (увеличивается в 30-40 раз), который изолирует основу от тепла и воспламенения. Также эффективно защищает стальные каркасы и конструкции от потери прочности при нагреве их свыше 500^oС. Качество огнезащитной композиции не уступает качеству прототипа.

Окисленный графит дает более эффективный пеноуглеродный теплоизоляционный слой, при этом только верхняя часть участвует в пенообразовании, поскольку формирующийся пенококс экранирует нижележащие слои от интенсивного нагрева.

Формула изобретения

Огнезащитная композиция, включающая связующее и окислитель - окисленный графит, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит карбонизатор - пентаэритрит и Na-карбоксиметилцеллюлозу, наполнитель - диоксид титана и карбонат кальция, отвердитель - полифосфат аммония и вспениватель - мочевину, а в качестве связующего композиция содержит акриловую дисперсию "Диакам" и смолу карбамидоформальдегидную КФ-Ж, при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Связующее:
акриловая дисперсия марки "Диакам" - 4,5-5,0
смола карбамидоформальдегидная КФ-Ж - 15,0-16,0
Окислитель:
графит окисленный - 6,2-8,0
Карбонизатор:
пентаэритрит - 18,0-24,2
Na-карбоксиметилцеллюлоза - 0,7-0,8
Наполнитель:
диоксид титана - 1,9-2,0
карбонат кальция - 2,8-3,0
Отвердитель:
полифосфат аммония - 23,0-26,2
Вспениватель:
мочевина - 3,7-4,0
Вода - Остальноео

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3