Способ получения огнезащитного состава
Изобретение относится к получению антипиренов и может быть применено в деревообрабатывающей промышленности в производстве огнестойкой плитной продукции, а также для огнезащиты металлоконструкций. Способ получения огнезащитного состава вспучивающего действия для древесины и металлоконструкций, включает смешение металлофосфата и композиции, содержащей отвердитель, ионогенное ПАВ и продукт «НОТЕХ», причем в качестве отвердителя используют аминный модификатор АМ-1, аминоспирты или огнезащитный состав, полученный путем взаимодействия карбамидсодержащего соединения с аммиачной водой при нагревании в слабощелочной среде в присутствии аминоспирта, с последующей доконденсацией с карбидом и нейтрализацией ортофосфорной кислотой до рН 6,0-8,0, в качестве ионогенного ПАВ используют пенообразователь ПО-6 ТС марок А и Б, при следующем содержании ингредиентов, мас.%: металлофосфат 40-90; отвердитель 5-30; ионогенное ПАВ 0-15; продукт «НОТЕХ» 0-20. Достигается повышение эффективности огнезащиты и умеренная скорость отверждения получаемого антипирена. 1 табл.
Изобретение относится к способам получения антипиренов и может найти применение в деревообрабатывающей промышленности в производстве огнестойкой плитной продукции, а также в строительстве при проведении профилактических мероприятий по огнезащите металлоконструкций.
В последние годы наибольшее распространение получили производные ортофосфорной кислоты благодаря их высокой эффективности и относительно невысокой стоимости.
Известен [SU №517491, кл. В27К 3/52, B29J 5/00] способ получения огнезащитного состава марки КМ, преимущественно для обработки древесного волокна, синтезируемый сплавлением при 135-140°С 0,9-1,5 мас.ч. карбамида и 0,8-ь1.2 мас.ч. ортофосфорной кислоты, причем карбамид вводят в два приема - в расплав и на стадии охлаждения и растворения антипирена - в количестве 55-70 и 30-45 мас.% от всей мочевины, соответственно.
Существенным недостатком получаемого продукта является образование значительных количеств газообразного аммиака в процессе прессования древесно-волокнистой плиты, что способствует загазованности производственных помещений, а присутствие избыточного карбамида вызывает ухудшение физико-механических показателей плитной продукции. К тому же для достижения необходимой огнезащитной эффективности требуется повышенный расход антипирена.
Известен [RU №2079403, кл. В27К 3/52] способ получения антипирена путем смешения водного раствора фосфор- и азотсодержащего состава марки КМ с аминоформальдегидной смолой, бихроматом калия и полиакриламидом, причем в качестве антипирена КМ используют продукт взаимодействия 0,8-1,2 мас.ч. ортофосфорной кислоты с 0,9-1,5 мас.ч. карбамида в расплаве, в качестве аминоформальдегидной смолы берут карбамидоформальдегидную смолу, пропитывающий раствор содержит 40-65 мас.% антипирена, 0,1-0,3 мас.% полиакриламида и 0,2-0,8 мас.% бихромата калия, а кроющий состав представляет 40-50%-ный водный раствор карбамидоформальдегидной смолы с добавкой к нему 2,0-4,0 мас.% антипирена.
Следует отметить, что и для данного огнезащитного состава характерны недостатки, отмеченные в случае антипирена марки КМ. К тому же предлагаемая композиция является многокомпонентной и при повышенных дозировках амидофосфата склонна к преждевременному отверждению пропитывающего слоя, что ограничивает область ее применения.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения огнезащитного состава, предложенный в [RU №2277076, кл. В27К 3/52, С09К 21/10]. Он предусматривает смешение алюмохромфосфата, неионогенного ПАВ и полиамина [см. RU 2228925, кл. С07С 211/13, 209/60], предварительно нейтрализованного ортофосфорной кислотой до рН 6,0-8,8, причем в качестве полиамина используют водный раствор продукта общей формулы
H2[H6N2С2]n+1NCON[C2N2H6]m+1 где n=0,1 и m=0,1,
при следующем массовом соотношении компонентов; алюмохромфосфат: неионогенное ПАВ: полиамин, равном (20-90):(0,1-0,5):(10-80).
Указанный огнезащитный состав относится к первой группе огнезащитной эффективности, однако его недостатком является повышенная скорость отверждения.
Технической задачей настоящего изобретения является способ получения антипирена вспучивающего типа, обладающего высокой огнезащитной эффективностью и одновременно умеренной скоростью отверждения.
Поставленная задача достигается тем, что способ получения огнезащитного состава предусматривает смешение металлофосфатного связующего с композицией, включающей отвердитель, ионогенное ПАВ и продукт «НОТЕХ», причем в качестве металлофосфатного связующего применяют аминный модификатор АМ-1, аминоспирты или огнезащитный состав, полученный путем взаимодействия карбамидсодержащего соединения с аммиачной водой при нагревании в слабощелочной среде в присутствии амииноспирта, с последующей доконденсацией с карбамидом и нейтрализацией ортофосфорной кислотой до pH 6,0-8,0, в качестве ионогенного ПАВ используют пенообразователь ПО 6-ТС марок А и Б при определенном содержании ингредиентов.
Сущностью предлагаемого технического решения является способ получения огнезащитного состава вспучивающего действия для древесины и металлоконструкций, осуществляемый путем смешения металлофосфата и композиции, включающей отвердитель, ионогенное ПАВ и продукт «НОТЕХ», причем в качестве отвердителей используют аминный модификатор АМ-1, аминоспирты или огнезащитный состав, полученный путеми взаимодействия карбамидсодержащего соединения с аммиачной водой при нагревании в слабощелочной среде в присутствии амииноспирта, с последующей доконденсацией с карбамидом и нейтрализацией ортофосфорной кислотой до pH 6,0-8,0, в качестве ионогенного ПАВ используют пенообразователь ПО 6-ТС марок А и Б при следующем содержании ингредиентов, мас.%:
| металлофосфат | 40-90 |
| отвердитель | 5-30 |
| ионогенное ПАВ | 0-15 |
| продукт «НОТЕХ» | 0-20 |
При смешении указанных реагентов образуется водорастворимая композиция, содержащая низкомолекулярную карбамидоформальдегидную смолу, амидофосфат и металлофосфат. В процессе ее дальнейшего отверждения формируются надмолекулярные структуры, склонные к вспучиванию при высокой температуре за счет отщепления низкомолекулярных соединений - воды, углекислого газа, аммиака и формальдегида.
Действительно, при добавлении к кислому металлофосфату отвердителя и ПАВ рН смеси устанавливается на более высоком уровне, чем у металлофосфата, что вызывает быструю сшивку фосфатных групп с образованием пространственной сетки. Этот процесс удается существенно замедлить путем ввода кислого агента - продукта «НОТЕХ», который выполняет функции регулятора твердения. С другой стороны, при рН ниже 7, используемый в качестве отвердителя огнезащитный состав, вступает в реакцию поликонденсации с образованием карбамидоформальдегидной смолы. Этому благоприятствует наличие в его составе различных метилолмочевин, склонных к конденсации в кислой среде с образованием смолообразных продуктов. Роль ионогенного ПАВ состоит в улучшении смачиваемости поверхности материала (древесины, металла) антипиреном.
Достоинством предлагаемого огнезащитного состава является его способность к вспучиванию при повышенных температурах. Это обусловлено внутримолекулярными перегруппировками в амидофосфате и металлофосфате, сопровождаемые отщеплением низкомолекулярных веществ, преимущественно воды. Протекание данного процесса подтверждено различными физико-химическими методами, в том числе и результатами термического анализа. Интенсивное порообразование и подъем огнезащитного слоя препятствуют воздействию открытого огня и теплового излучения на верхние слои древесины или металлоконструкции.
Предлагаемый огнезащитный состав предусматривает использование доступных компонентов, что открывает широкие возможности для его использования.
Синтез алюмофосфата и алюмохромфосфата проводили по методике, описанной в RU №2187478, кл. С04В 12/02.
Полученные продукты имели следующие показатели качества:
Огнезащитный состав для отверждения металлофосфатной композиции синтезировали в соответствии с RU №2270752, кл. В27К 3/52, С09К 21/12.
Для исследования использовали продукт со следующими характеристиками:
| pH | 6,70 |
| коэффициент рефракции | 1,412 |
| плотность при 20°С, г/см3 | 1,18 |
Аминный модификатор марки АМ-1 вырабатывается по ТУ №2423-017-00206492-2002 и является продуктом превращения оксазолидона-2 - отхода производства аммиака - в смесь аминоспиртов, основным компонентом которой выступает моноэтаноламин.
Он содержит, мас.%:
| моноэтаноламин | 15-70 |
| смесь продуктов превращения оксазолидона-2 | |
| в 1-(2-оксиэтил)-имидазолидон-2 и N- | |
| (2-оксиэтил)этилендиамин | не более 50 |
| вода | остальное |
В качестве ионогенных ПАВ использовали пенообразователь ПО-6 ТС марок А и Б, вырабатываемый по ТУ 0258-147-05744685 и являющийся водным раствором триэтаноламиновых солей первичных алкилсульфатов. Их содержание в использованном продукте составляло 30 мас.%
Фосфатирующий состав «НОТЕХ» является раствором фосфорнокислых солей. Oн вырабатывается по ТУ 2149-002-48938796-2003 и широко используется при фосфатировании и пассивировании металлических поверхностей, а также в качестве преобразователя ржавчины. При разработке огнезащитного состава использовали продукт с плотностью 1,21 г/см3 и рН 1,24.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется примерами, приведенными в таблице.
Из описания изобретения и таблицы видно, что по заявленному техническому решению можно получать огнезащитные составы вспучивающего типа, характеризующиеся высокой огнезащитной эффективностью и умеренной скоростью отверждения после приготовления.
| Свойства огнезащитных составов по предлагаемому способу и прототипам | ||||||||
| Ингредиент | Прототип | Примеры | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
| СОСТАВ, мас.% | ||||||||
| алюмохромфосфат | 20-90 | 66,7 | 75 | 75 | ||||
| алюмофосфат | 71,5 | 80,8 | 81,1 | 83,3 | ||||
| отвердитель: | ||||||||
| - полиамин | 10-80 | |||||||
| - огнезащитный состав | 11,1 | 12,5 | 16,6 | 13,4 | 13,9 | 25 | ||
| - аминный модификатор АМ-1 | 19,0 | |||||||
| неионогенное ПАВ ОП-10 | 0,01-0,5 | |||||||
| ионогенное ПАВ ПО 6 ТС: | ||||||||
| - марка А | 0,1 | |||||||
| - марка В | 0,2 | 5,4 | 2,8 | |||||
| «НОТЕХ» | 22,1 | 12,5 | 11,9 | 0,1 | ||||
| СВОЙСТВА СОСТАВОВx) | ||||||||
| Потеря текучести после приготовления, мин | 30 | более часа | ||||||
| Расход для достижения первой группы огнезащитной эффективности (потери массы менее 9 мас.%), г/м2 | 330-380 | 480 | 500 | 350 | 250 | 460 | 360 | 360 |
| х) Подготовка образцов из сосны и оценка эффективности огнезащитных составов проводилась в соответствии с НПБ 251-98 «Нормы пожарной безопасности. Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на ее основе. Общие требования. Методы испытаний». |
Способ получения огнезащитного состава вспучивающего действия для древесины и металлоконструкций, включающий смешение металлофосфата и композиции, содержащей отвердитель, ионогенное ПАВ и продукт «НОТЕХ», причем в качестве отвердителя используют аминный модификатор АМ-1, аминоспирты или огнезащитный состав, полученный путем взаимодействия карбамидсодержащего соединения с аммиачной водой при нагревании в слабощелочной среде в присутствии аминоспирта, с последующей доконденсацией с карбидом и нейтрализацией ортофосфорной кислотой до рН 6,0-8,0, в качестве ионогенного ПАВ используют пенообразователь ПО-6 ТС марок А и Б при следующем содержании ингредиентов, мас.%:
| Металлофосфат | 40-90 |
| Отвердитель | 5-30 |
| Ионогенное ПАВ | 0-15 |
| Продукт «НОТЕХ» | 0-20 |
