Огнезащитная вспучивающаяся краска
Владельцы патента RU 2312878:
Кравцов Виктор Васильевич (RU)
Габдрахманов Аскат Нигаматович (RU)
Ямщикова Светлана Алексеевна (RU)
Краска предназначена для защиты от коррозии и, в экстремальных, форс-мажорных, обстоятельствах, от действия огня металлических конструкций и может быть использовано в строительстве, транспорте, нефтегазовой, нефтехимической и химической отраслях и других отраслях. Краска состоит, мас.% из полимерного связующего - перхлорвинилового лака 32,0-48,0, растворителя - ксилола - остальное, вспучивающейся добавки смеси пентаэритрита, полифосфата аммония и расширенного графита в соотношении (10,0-19,0):(18,0-32,0):(5,0-15,0) 45,0-50,0 и дополнительно цинкового порошка 8,0-10,0. Использование краски позволит повысить эффективность антикоррозионной защиты поверхности при сохранении высокой огнестойкости. 2 табл.
Изобретение относится к огнезащитным лакокрасочным материалам, предназначенным для защиты от коррозии и, в экстремальных, форс-мажорных, обстоятельствах, от действия огня металлических конструкций и может быть использовано в строительстве, транспорте, нефтегазовой, нефтехимической и химической отраслях и других отраслях, где требуется защита металлоконструкций от коррозии и огня.
Известна огнезащитная вспучивающаяся краска, защищенная патентом РФ №2174527, кл. С09D 5/18, 131/04, 133/00, опубл. 2001.10.10. Огнезащитная краска представляет собой водную дисперсию на основе акриловой дисперсии или смеси ее с гомо- или сополимерной дисперсией винилацетата и содержит в качестве вспучивающих добавок смесь пентаэритрита и полифосфата аммония при соотношении их 1:1,3-2,6 соответственно, а также анионоактивные и/или неактивное поверхностно-активное вещество, пеногаситель, эфирцеллюлозный гаситель, консервирующую добавку, двуокись титана, тальк или микротальк, возможно тетраборат натрия и воду при определенных соотношениях этих компонентов. Недостатком известного состава является то, что огнезащитная краска применяется только для внутренних работ из-за низкой устойчивости к атмосферным воздействиям (дождь, снег и т.п.), невысокая степень вспучивания и вследствие этого недостаточная огнестойкость, а также малый температурный диапазон вспучивания краски.
Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату, выбранной в качестве (прототипа RU 2244727), является огнезащитная вспучивающаяся краска, содержащая полимерное связующее, растворитель и вспучивающую добавку на основе пентаэритрита и полифосфата аммония, дополнительно содержащую в составе вспучивающей добавки расширенный графит при следующем соотношении компонентов, %:
| полимерное связующее | - 25,0-42,0 |
| пентаэритрит | - 10,0-19,0 |
| полифосфат аммония | - 18,0-32,0 |
| расширенный графит | - 5,0-15,0 |
| растворитель | - остальное |
Количественное соотношение пентаэритрита и полифосфата аммония равно 1:1,3-2,6 соответственно.
В краске в качестве полимерного связующего использовали полимерные дисперсии, например стирол-акриловую, поливинилацетатную либо бутадиен-стирольную дисперсии, перхлорвиниловый или кремнийорганический лак.
Краска может содержать дополнительно антипирены, например жидкое стекло, пигменты, например диоксид титана, ПАВ, стабилизаторы и пластификаторы в количестве, не превышающем 10% от массы состава.
К недостаткам прототипа следует отнести недостаточно высокую химическую стойкость при действии водных электролитов, минерализованных вод, растворов солей, кислот и оснований, характерных для производственных и строительных металлоконструкций нефтегазовой, нефтехимической, химической и других отраслей промышленности.
Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении эффективности антикоррозионной защиты поверхности при сохранении высокой огнестойкости.
Указанный результат достигается тем, что огнезащитная вспучивающаяся краска, состоящая из полимерного связующего, растворителя, вспучивающей добавки на основе пентаэритрита и полифосфата аммония, содержащей расширенный графит согласно изобретению дополнительно содержит цинковый порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| полимерное связующее | 32,0-35,0 |
| вспучивающаяся добавка | 45,0-50,0 |
| цинковый порошок | 8,0-10,0 |
| растворитель | остальное |
В краске по изобретению в качестве полимерного связующего используется перхлорвиниловый лак (ТУ-2313-006-45539771).
Вспучивающая добавка содержит пентаэритрит, полифосфат аммония и расширенный графит в соотношении (10,0-19,0):(18,0-32,0):(5,0-15,0). Металлический цинк используется в виде порошка дисперсностью 5...8 мкм.
Цинковый порошок, находящийся в составе лакокрасочного покрытия, при адсорбции покрытием электролита из окружающего пространства, создает в порах и других дефектах лакокрасочного покрытия гальванические пары, являясь в них анодом, а остальные участки поверхности на дне пор - катодами. Постепенно растворяясь, цинковый наполнитель тормозит коррозию стального субстрата.
В качестве растворителя при использовании перхлорвинилового лака применяется ксилол или толуол. В состав краски могут вводиться пигменты для придания соответствующего цвета.
Огнезащитную вспучивающую краску изготавливают следующим образом.
Вначале готовят вспучивающую добавку. С этой целью пентаэритрит, полифосфат аммония и расширенный графит затирают на краскотерке до однородной тонкодисперсной массы.
Затем в смеситель загружают перхлорвиниловый лак, цинковый порошок и полученную вспучивающую добавку. Образовавшуюся смесь перемешивают в течение 25-30 мин. Затем в смеситель добавляют ксилол. Композицию перемешивают в течение 1-1,5 часа.
Состав может наноситься кистью, валиком или при помощи распылителя. Сушка каждого слоя проводится в течение 2 часов. Окончательная сушка всех слоев покрытия 36 часов.
Пример №1.
14 г пентаэритрита, 26 г полифосфата аммония и 5 г расширенного графита затирают на краскотерке до однородной тонкодисперсной массы. В смеситель загружают 38 г перхлорвинилового лака, полученную однородную тонкодисперсную массу и 23 г цинкового порошка. Смесь перемешивали в течение 25 мин. Затем добавляли ксилол для обеспечения рабочей вязкости раствора. Композицию перемешивали в течение 1,5 часа.
Огнезащитные свойства лакокрасочной композиции для металлических конструкций оценивали путем замера температуры защищаемой поверхности образца после 15 - минутного воздействия на него открытым пламенем с температурой 900-1000°С. Пламя создавалось газовой горелкой, сопло которой находилось на расстоянии 80 мм от поверхности образца. Температуру защищаемой поверхности замеряли с помощью термопары в паре с потенциометром.
Противокоррозионные свойства по отношению к углеродистой стали оценивали визуально после экспозиции в 3%-ном растворе NaCl и отделении лакокрасочной пленки от стального образца.
Примеры №2-5 приведены аналогично примеру 1. Композиция 6 соответствует прототипу.
| Таблица 1 | ||||||
| Рецептуры исследуемых лакокрасочных композиций | ||||||
| Наименование компонентов | Содержание компонентов, мас.% | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Перхлорвиниловый лак | 32,0 | 35,0 | 35,0 | 35,0 | 32,0 | 34,0 |
| Полифосфат аммония | 26,0 | 26,0 | 26,0 | 26,0 | 26,0 | 26,0 |
| Пентаэритрит | 14,0 | 14,0 | 14,0 | 14,0 | 14,0 | 14,0 |
| Расширенный графит | 5,0 | 5,0 | 8,0 | 8,2 | 10,0 | 10,0 |
| Цинковый порошок | 5,0 | 10,0 | 5,0 | 8,0 | 10,0 | - |
| Ксилол | 18,0 | 10,0 | 12,0 | 8,0 | 13,0 | 16,0 |
Из таблицы 2 видно, что предлагаемая краска по сравнению с прототипом обладает повышенными антикоррозионными свойствами и может быть использована в нефтегазовой и других отраслях промышленности в качестве противокоррозионной и в форс-мажорных обстоятельствах как огнезащитная вспучивающаяся краска.
| Таблица 2 | ||||
| Результаты опытов | ||||
| № состава | Степень расширения | Температура на тыльной стороне образца через 15 минут огневого воздействия, °C | Температурный интервал вспучивания, °С | Наличие коррозионных очагов после экспозиции в 3%-ном NaCl через 30 сут. |
| 1 | 2080 | 151 | 250-700 | Отдельные точки коррозии 7-9% поверхности |
| 2 | 2230 | 138 | 250-700 | Отдельные точки коррозии 3-5% поверхности |
| 3 | 2290 | 132 | 250-700 | Отдельные точки коррозии 2-3% поверхности |
| 4 | 2160 | 140 | 250-700 | Металл чистый |
| 5 | 2310 | 116 | 250-700 | Металл чистый |
| 6 | 2480 | 100 | 250-700 | Точечная коррозия - 100% поверхности |
Огнезащитная вспучивающаяся краска, включающая полимерное связующее - перхлорвиниловый лак, растворитель - ксилол и вспучивающую добавку - смесь пентаэритрита, полифосфата аммония и расширенного графита, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит цинковый порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| полимерное связующее - перхлорвиниловый лак | 32,0-35,0 |
| вспучивающаяся добавка - смесь | |
| пентаэритрита, полифосфата аммония и | |
| расширенного графита в соотношении | |
| (10,0-19,0):(18,0-32,0):(5,0-15,0) | 45,0-50,0 |
| цинковый порошок | 8,0-10,0 |
| растворитель - ксилол | остальное |
