Огнестойкая композиция
Владельцы патента RU 2273616:
Государственный Научно-Исследовательский Проектный Институт "Гипроморнефтегаз" (AZ)
Изобретение относится к области строительных материалов и касается разработки методов и средств защиты технологического оборудования от огня и нераспространения пожара в огнеопасные зоны и может быть использовано при осуществлении работ по устройству огнезащитных покрытий на металлические конструкции в условиях эксплуатации. Технический результат - создание огнестойкой композиции с повышенной прочностью и огнестойкостью покрытия. Огнестойкая композиция, включающая жидкое стекло и наполнитель, содержит в качестве наполнителя перлит и алюминиевую пудру и дополнительно - полиэфирную смолу, хлорпарафин, сульфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: жидкое стекло 100, полиэфирная смола 9-10, хлорпарафин 7-10, перлит 11-12, алюминиевая пудра 7-8, сульфат натрия 18-20. 3 табл.
Изобретение относится к области строительных материалов и касается разработки методов и средств защиты технологического оборудования от огня и нераспространения пожара в огнеопасные зоны и может быть использовано при осуществлении работ по устройству огнезащитных покрытий на металлические конструкции в условиях эксплуатации.
Известна композиция, содержащая кварцевое стекло и равное ему количество неразбухшего перлита, который увеличивается под действием тепла [1]. Однако такая композиция не может применяться из-за дефицита компонентов, указанных в составе.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является огнезащитная сырьевая смесь [2], включающая жидкое стекло, обожженный и необожженный вермикулит при следующем соотношении компонентов, вес.%:
| Жидкое стекло | 4,0-96,0 |
| Обожженный вермикулит | 5,0-16,0 |
| Необожженный вермикулит | 0,2-80,0 |
Недостатком, лимитирующим ее применение, является то, что покрытие слоем в 10 мм, выполненное из этой композиции, сообщает металлической конструкции предел огнестойкости не более 0,75 ч., что ниже необходимого предела огнестойкости.
Задачей изобретения является создание огнестойкой композиции с повышенной прочностью и огнестойкостью покрытия.
Поставленная задача достигается тем, что композиция на основе жидкого стекла содержит комбинированный наполнитель, модификатор, антипирин и агент, вытесняющий воду.
Сущность изобретения заключается в том, что огнестойкая композиция, включающая жидкое стекло и наполнитель, дополнительно содержит полиэфирную смолу, хлорпарафин, сульфат натрия, а в качестве наполнителя содержит перлит и алюминиевую пудру при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Жидкое стекло | 100 |
| Полиэфирная смола | 9-10 |
| Хлорпарафин | 7-10 |
| Перлит | 11-12 |
| Алюминиевая пудра | 7-8 |
| Сульфат натрия | 18-20 |
Введение полиэфирной смолы модифицирует свойства жидкого стекла и тем самым улучшает адгезию к стальной поверхности.
Введение же перлита и алюминиевой пудры обеспечивает прочностные свойства композиции, хлорпарафина - огнестойкость.
Дополнительное введение сульфата натрия сокращает время высыхания. Введение при необходимости небольшого количества (10-12 мас.ч.) воды перед применением обеспечивает хорошее нанесение композиции на защищаемую поверхность, а также хорошую растушевку.
В качестве полиэфирной смолы используют лапрол марки 3003-2Б-10, который получают полимеризацией окиси пропилена с последующей блоксополимеризацией с окисью этилена, где в качестве катализатора реакции применяют раствор моноглицерата калия в глицерине. Лапрол с молекулярной массой 3003 - прозрачная жидкость.
Жидкое стекло получают путем обработки двуокиси кремния едкой щелочью. Используют натриевое жидкое стекло
| Na2О×SiO2 | модулем 2,7 и выше |
Вспученный перлитовый песок (ГОСТ 10832-91) биологически стойкий, нетоксичный, негорючий, легкий теплоизоляционный материал (перлит).
| Алюминиевая пудра | ГОСТ 5494-71 |
| Сульфат натрия | ГОСТ 4166-89 |
В таблице 1 приведены конкретные составы композиций.
Композиция по предлагаемому изобретению готовится в шаровой мельнице в лабораторных условиях по приведенной рецептуре (табл.1) путем перемешивания компонентов в следующей последовательности:
в жидкое стекло, полиэфирную смолу и хлорпарафин после перемешивания добавляют перлит и тщательно перемешивают и далее вводят алюминиевую пудру, также тщательно перемешивают до однородного состояния по следующему режиму (табл.2).
Пример: к 100 мас.ч. жидкого стекла добавляют 10 мас.ч. полиэфирной смолы, 8 мас.ч. хлорпарафина перемешивают, далее добавляют 11 мас.ч. перлита - тщательно перемешивают, затем добавляют 7 мас.ч. алюминиевой пудры - тщательно перемешивают до однородного состояния. После каждой загрузки компонентов шаровая мельница вращается в течение 20-30 мин. Перед применением добавляют 18 мас.ч. сульфата натрия и при необходимости 12 мас.ч. воды.
Полученные таким образом составы композиции подвергались испытаниям и определяли следующие характеристики:
- предел прочности при сжатии по ГОСТ 10180-85;
- прочность сцепления с поверхностью металла (адгезия) по ГОСТ 15140-92;
- испытание на огнестойкость проводилось по методике НПБ 236-97 (Огнезащитные составы для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности), Москва.
| Таблица 1 ПРИМЕРЫ КОМПОЗИЦИИ И ПРОТОТИПА | |||||
| Компоненты, мас.ч. | Примеры содержания компонентов, в мас.ч. | ||||
| Варианты | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 по а.с. 509563 | |
| Жидкое стекло модуль 2,7 | 100 | 100 | 100 | 100 | 4-96 |
| Полиэфирная смола | 8 | 11 | 9 | 10 | - |
| Хлорпарафин | 7 | 11 | 8 | 10 | - |
| Перлит | 10 | 13 | 11 | 12 | - |
| Алюминиевая пудра | 7 | 8 | 7 | 8 | - |
| Сульфат натрия | 17 | 21 | 18 | 20 | - |
| Обожженный вермикулит | - | 3-16 | |||
| Необожженный вермикулит | 0,2-80,8 |
Примечание:
Примеры 3 и 4 - в пределах притязаний
1-2 - вне пределах притязаний
5 - прототип
| Таблица 2 Режим изготовления композиции по заявке | ||||
| Наименование операции | Оборудование, приспособление | Режим операции, мин | Наименование компонента | |
| 1. | Загрузка жидкого стекла, полиэфира, хлорпарафина | Шаровая мельница, весы | 15-20 | Жидкое стекло Полиэфирная смола Хлорпарафин |
| 2. | Вращение мельницы | 20-25 | - | |
| 3. | Остановка мельницы и загрузка перлита | Тоже | 10-15 | Перлит |
| 4. | Вращение мельницы | - | 20-30 | - |
| 5. | Остановка мельницы и загрузка алюминиевой пудры | То же | 10-15 | Алюминиевая пудра |
| 6. | Вращение мельницы | - | 20-30 | - |
| 7. | Остановка мельницы и выгрузка композиции | - | ||
| 8. | Перед применением введение сульфата натрия, затем воды |
| Таблица 3 СРАВНИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ СВОЙСТВ ПОКРЫТИЙ | |||||
| Показатели | Составы | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 по а.с. 509563 | |
| Предел прочности при сжатии, кгс/см2 | 65 | 50 | 130 | 135 | 47,8 |
| Прочность сцепления с поверхностью металла, кгс/см2 | 7 | 5 | 15 | 15 | 7 |
| Огнестойкость, мин | 60 | 60 | н/м60 | н/м 60 | 48 |
| Толщина покрытия, мм | 1,5-2 | 1,5-2 | 1,5-2 | 1,5-2 | 10,0 |
Сравнительные результаты свойств покрытий на основе композиций и прототипа показаны в таблице 3.
Анализ полученных результатов при испытании огнестойких композиций показывает, что увеличение полиэфирной смолы до 11 мас.ч. приводит к увеличению времени высыхания и уменьшению предела прочности на сжатие и адгезию. Уменьшение количества полиэфирной смолы до 7 мас.ч. также приводит к отрицательным результатам. Это объясняется тем, что для образования полиэфирной пленки необходим отвердитель, например полиизоционат. Как видно из данных таблицы 1, в состав композиции не входит отверждающий агент, как полиизоционат. Далее можно сказать, что выбранные интервалы соотношений компонентов являются оптимальными, при которых показатели свойств покрытий выше, чем у прототипа. Так, при толщине покрытия всего 1,5-2,0 мм достигается предел прочности 130-135 кг/см2, огнестойкость не менее 60 мин.
Источники информации
1. Патент США № 4443258,1984 г., С 09 К 3/28.
2. Авт. св-во СССР № 509563, С 04 В 43/10, 1976 г.
Огнестойкая композиция, включающая жидкое стекло и наполнитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полиэфирную смолу, хлорпарафин, сульфат натрия, а в качестве наполнителя содержит перлит и алюминиевую пудру при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Жидкое стекло | 100 |
| Полиэфирная смола | 9-10 |
| Хлорпарафин | 7-10 |
| Перлит | 11-12 |
| Алюминиевая пудра | 7-8 |
| Сульфат натрия | 18-20 |
