Огнезащитная вспучивающаяся краска

Краска предназначена для защиты от коррозии и в экстремальных форс-мажорных обстоятельствах от действия огня металлических конструкций. Краска состоит из полимерного связующего стирол-акриловой дисперсии, растворителя - воды, вспучивающейся добавки смеси пентаэритрита, полифосфата аммония и расширенного графита в соотношении (10,0-19,0):(18,0-32,0):(5,0-15,0) и дополнительно антикоррозионной добавки, представляющей собой смесь фосфата гуанидина и хромата гуанидина в соотношении 100:1,5. Задача, решаемая изобретением, заключается в увеличении свойств от воздействия электролитов 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 являются 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, является огнезащитная вспучивающаяся краска (патент РФ №2244727 кл. С1, C09D 5/18, 125/08, 125/10, 127/24, 131/04, 183/04, 5/02, опубл. 20.01/2005 Бюл. №2), содержащая полимерное связующее - стирол-акриловая дисперсия, 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 увеличении свойств от действия электролитов 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 антикоррозионную добавку при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полимерное связующее	25,0-30,0
вспучивающаяся добавка	50,0-68,0
антикоррозионная добавка	0,8-1,0
растворитель	остальное

В краске по изобретению в качестве полимерного связующего используется стирол-акриловая дисперсия.

Вспучивающая добавка содержит пентаэритрит, полифосфат аммония и расширенный графит в соотношении (10,0-19,0):(18,0-32,0):(5,0-15,0).

Антикоррозионная добавка представляет собой смесь фосфата гуанидина и хромата гуанидина в соотношении 100:1,5. Данная смесь, находящаяся в составе лакокрасочного покрытия, при адсорбции покрытием воды из окружающего пространства образует на металлической стальной поверхности (дно пор и других дефектов в покрытии) пассивные пленки, оказывающие тормозящее действие на процесс коррозии.

В качестве растворителя при использовании стирол-акриловой дисперсии применяется вода. В состав краски могут вводится 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 отдельно смешивают фосфат гуанидина и хромат гуанидина для получения однородной массы. В смеситель загружают водную дисперсию полимера, антикоррозионную добавку и полученную вспучивающую добавку. Образовавшуюся смесь перемешивают в течение 25-30 мин. Затем в смеситель добавляют воду. Композицию перемешивают в течение 1-1,5 часа.

Состав может наноситься кистью, валиком или при помощи распылителя. Сушка первого слоя проводится в течение 1,5 часов, последующих - 1 час. Окончательная сушка всех слоев покрытия 36 часов.

Пример №1

14 г пентаэритрита, 26 г полифосфата аммония и 5 г расширенного графита затирают на краскотерки до однородной тонкодисперсной массы. В смеситель загружают 26 г водной стирол-акриловой дисперсии марки «Лакрил» Э-21, полученную однородную тонкодисперсную массу и 0,9 г хромат гуанидина и фосфат гуанидина в соотношении 1:100. Смесь перемешивали в течение 25 мин. Затем добавляли воду 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 воде и 3%-ным раствором NaCl и отделении лакокрасочной пленки от стального образца.

Примеры №2-9 приведены аналогично примеру 1. Композиция 10 соответствует прототипу.

Таблица 1 Рецептуры исследуемых лакокрасочных композиций
Наименование компонентов	Содержание компонентов, % масс.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
50% стирол-акриловая дисперсия марки «Лакрил» Э-21 ТУ 2241-017-50955201-2001	25,0	25,0	25,0	27,5	27,5	27,5	30,0	30,0	30,0	34,0
Полифосфат аммония	26,0	26,0	26,0	26,0	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	14,0	14,0	14,0	14,0
Расширенный графит	5,0	5,0	5,0	10,0	10,0	10,0	15,0	15,0	15,0	10,0
Хромат гуанидина	0,008	0,009	0,01	0,008	0,009	0,01	0,008	0,009	0,01	-
Фосфат гуанидина	0,84	0,9	0,96	0,84	0,9	0,96	0,84	0,9	0,96	-
Вода	29,152	29,091	29,03	21,652	21,591	21,53	14,152	14,091	14,03	16,0

Из таблицы 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 воде через 30 сут	Наличие коррозионных очагов после экспозиции в 3%-ном NaCl через 30 сут.
1	2	3	4	5	6
1	2080	151	250-700	Отдельные точки коррозии 5-7% - поверхности	Отдельные точки коррозии 7-9% поверхности
2	2230	138	250-700	Металл чистый	Отдельные точки коррозии 3-5% поверхности
3	2290	132	250-700	Металл чистый	Отдельные точки коррозии 2-3% поверхности
4	2160	140	250-700	Отдельные точки коррозии 5-7% поверхности	Отдельные точки коррозии 7-11% поверхности
5	2310	116	250-700	Металл чистый	Отдельные точки коррозии 3-5% поверхности
6	2390	112	250-700	Металл чистый	Отдельные точки коррозии 2-3% поверхности
7	2410	108	250-700	Отдельные точки коррозии 5-7% поверхности	Отдельные точки коррозии 5-7% поверхности
8	2450	100	250-700	Металл чистый	Отдельные точки коррозии 3-5% поверхности
9	2300	100	250-700	Металл чистый	Отдельные точки коррозии 2-3% поверхности
10	2480	100	250-700	Сплошная коррозия - 100% поверхности	Точечная коррозия - 100% поверхности

Огнезащитная вспучивающаяся краска, включающая полимерное связующие стирол-акриловую дисперсию, растворитель - воду и вспучивающую добавку смесь пентаэритрита, полифосфата аммония и расширенного графита в соотношении (10,0-19,0):(18,0-32,0):(5,0-15,0), отличающаяся тем, что она дополнительно содержит антикоррозионную добавку, представляющую собой смесь фосфата гуанидина и хромата гуанидина в соотношении 100:1,5 при следующем соотношении компонентов мас.%:

полимерное связующее - стирол-акриловая дисперсия	25,0-30,0
вспучивающаяся добавка -
смесь пентаэритрита, полифосфата аммония и
расширенного графита в соотношении
(10,0-19,0):(18,0-32,0):(5,0-15,0)	50,0-68,0
антикоррозионная добавка	0,8-1,0
растворитель - вода	остальное