Способ получения теплоизоляционного и огнестойкого многослойного комбинированного полимерного покрытия
Изобретение касается получения теплоизоляционного и огнезащитного вспучивающегося полимерного покрытия различных поверхностей изделий, эксплуатирующихся в условиях воздействия высоких температур, перегретого пара. Способ заключается в нанесении на поверхность слоев жидко-керамического покрытия из композиции, содержащей связующее, смесь полых микросфер, различающихся между собой размерами в диапазоне от 10 до 500 мкм и насыпной плотностью от 650 до 50 кг/м3, и вспомогательные целевые добавки, при необходимости наносят один или несколько слоев из стеклохолста и далее наносят один или несколько слоев полимерной вспучивающейся огнестойкой композиции с добавками. Покрытие имеет высокие теплоизолирующие и огнезащитные свойства. 4 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для получения теплоизоляционных покрытий, обладающих одновременно и огнезащитными свойствами, на различных поверхностях для защиты их от перегрева и предотвращения возгорания, а также одновременно для защиты от коррозии, от воздействия огня.
Высококачественное антикоррозионное покрытие для ряда применений имеет первостепенное значение. Например, при решении задачи теплоизоляции трубопроводов теплового и водяного снабжения крайне важно обеспечить стойкую защиту труб от внешней коррозии, поскольку именно она является главным фактором, ограничивающим время их эксплуатации. Столь же большое значение имеют такие покрытия и для защиты любых строительных конструкций, сделанных из металла, дерева, пластика, от вредных воздействий солнечного света, атмосферных осадков и т.п. В то же время задача сохранения тепла в жилищном и промышленном строительстве, безусловно, является одной из первостепенных, и на ее решение выделяются огромные ресурсы. Для решения как первой, так и второй задач современная технологическая мысль предлагает большой спектр решений. К изоляционным материалам, активно предлагаемым в настоящее время помимо хорошо известных минеральных и базальтовых ват, активно используются различные вспененные полимерные материалы, такие как вспененный полистирол, полиэтилен, полиуретан, полипропилен и т.п. В качестве материалов для антикоррозионной защиты предлагаются различные покрасочные материалы (водные дисперсии, лакокрасочные материалы на органических растворителях), а также защиты металлических поверхностей металлами, стойкими к коррозии, например, электролитическое оцинковывание. Материалов, которые бы обладали совместным эффектом защиты поверхностей от коррозии и при этом способствовали бы сохранению тепла и обладали высокими адгезионными свойствами и огнезащитными свойствами, в настоящее время практически не существует.
Для снижения горючести и пожаростойкости материалов и конструкций широко используют огнезащитные краски. Наиболее эффективными и перспективными из них являются органические покрытия вспучивающегося (интумесцентного) типа. Интумесцентная технология защиты изделий от воздействия пламени появилась сравнительно недавно и заключается в комбинации коксообразования и вспучивания лакокрасочного защитного покрытия под воздействием высоких температур. Образующийся вспененный ячеистый коксовый слой предохраняет окрашенную поверхность от воздействия теплового потока или пламени.
Огнезащитные вспучивающиеся краски представляют собой достаточно сложные многокомпонентные системы, поскольку в их состав, наряду с традиционными компонентами обычных красок входят интумесцентные системы, включающие три основных компонента: катализатор коксообразования, коксообразующий и вспенивающий агенты (Vandersall H.L. Firea Flam. 1971. V.2 April. P.97-140). Катализатором обычно используют фосфорсодержащие соединения и чаще всего аммоний полифосфат (АПФ). В качестве сырья для образования углеродного каркаса вспененного слоя, как правило, используют полиспирты, а в качестве порофоров - органические амины или амиды, выделяющие при повышенных температурах негорючие газы - углекислый, азот, аммиак, вспенивающие системы. Наиболее популярными из полиспиртов в таких составах является пентаэритрит, а из аминов - меламин.
Из RU 2174527, 10.10.2001, известна огнезащитная вспучивающая краска, содержащая водную дисперсию на основе акриловой дисперсии или смеси ее с гомо- или сополимерной дисперсией винилацетата, смесь пентаэритрита и полифосфата аммония, а также поверхностно-активные вещества, пеногаситель, эфироцеллюлозный загуститель, консервирующую добавку, двуокись титана, тальк, воду. Недостатком этой краски является то, что она применяется только для внутренних работ из-за низкой устойчивости к атмосферным воздействиям, т.е. не обеспечивает необходимую защиту от коррозионных повреждений.
Так из RU 2244727, 20.01.2005, известна огнезащитная вспучивающаяся краска, включающая полимерное связующее (полимерные водные дисперсии, например стирол-акриловая, поливинилацетатная, бутадиен-стирольная), растворитель, вспучивающую добавку на основе пентаэритрита и полифосфата аммония и расширенного графита. Известная краска имеет повышенную огнестойкость и более широкий температурный интервал вспучивания.
Однако указанные огнезащитные краски не обеспечивают необходимый уровень теплозащитных свойств и защиты от коррозии.
Итак, наиболее эффективным средством тепловой защиты в условиях теплового воздействия в экстремальных условиях является использование вспучивающихся огнезащитных материалов.
Известна вспучивающаяся огнезащитная композиция, содержащая интеркалированный графит, перлит, метилфенилсилоксановый каучук, метилфенилсилоксановую смолу, кремнесилазан, нитрид бора и систему растворителей (RU 2190649, 04.10.2000). В качестве неметаллической подложки (как один из слоев) используют ткани, ленты, иглопробивные материалы, войлоки, маты из стеклянных, полимерных и углеродных волокон. Указанные материалы располагаются между вспучивающейся композицией и защищаемым изделием. Недостатком покрытия на основе этой композиции является малая огнестойкость для изделий с замкнутыми формами внешней поверхности. Кроме того, данное покрытие не работает в качестве теплоизоляционного покрытия.
Из RU 2103295 известно другое слоистое вспучивающееся покрытие, выполненное из грунтовочного слоя толщиной 1-1,5 мм на основе композиции, содержащей жидкое стекло, алюминат натрия, продукт диафрагменного электролиза, неорганический наполнитель, и поверхностного слоя толщиной 1,5-2 мм из композиции на основе жидкого стекла, алюмината натрия, продукта диафрагменного электролиза солевого раствора и порошкового неорганического наполнителя. Огнестойкость покрытия составляет до 37 мин, но покрытие не работает как теплоизоляционное.
Из RU 2260029 известен огнезащитный вспучивающийся материал для защиты металлических и неметаллических изделий, содержащий волокнистый слой и вспучивающийся при аварийном нагревании слой, при этом волокнистый слой изготовлен в виде трикотажного полотна, выполненного из растягивающегося материала из неорганических нитей с температурой плавления более 1150°С, причем волокнистый слой является внешним, а вспучивающийся при аварийном нагревании слой расположен между волокнистым слоем и защищаемым изделием. Дополнительно этот материал содержит теплоизоляционный мат, выполненный из термостойких стеклянных или базальтовых волокон, причем теплоизоляционный мат имеет оплетку и расположен на защищаемом изделии. Данный материал обладает высокой огнепроницаемостью в широком температурно-временном диапазоне воздействия теплового потока или аэродинамическом нагреве и повышенных давлениях потока, обеспечивает минимальное газовыделение при нагревании, а также позволяет наносить его на изделия типа кабеля, шланга и трубопровода. В качестве вспучивающегося при нагревании слоя использован полимерный огнезащитный вспучивающийся состав на основе кремнийорганического каучука СКТН-Ф с системой газообразователей, минеральных и органических наполнителей. Но и данный материал в комплексе не обеспечивает полноценных теплоизоляционных свойств и защиты от коррозии.
Из RU 2099444, 20.12.1997, известно многослойное покрытие для всей поверхности металлического элемента водопроводной сети и способ его нанесения. Многослойное покрытие состоит из промежуточного слоя и слоя из термореактивной синтетической смолы. Промежуточный слой пассивирован хромом или органическим материалом, содержащим дубильную кислоту, а в качестве термореактивной смолы содержит эпоксидную. Покрытие получают следующим образом: наносят промежуточный слой, осуществляют промывку и далее наносят слой из термореактивной смолы погружением в ванну (электроосаждением); при этом промежуточный слой наносят химическим осаждением, после чего осуществляют полимеризацию; может быть нанесен дополнительный слой из термореактивной смолы погружением в псевдоожиженный раствор или электростатическим напылением с последующим обжигом. Покрытие наносят на металлический элемент (чугун) водопроводной сети для питьевой воды.
Из RU 2033568, 20.04.1995, антикоррозионное покрытие для трубы, которое получают следующим образом: наносят слой грунтовки на трубу на основе жидкого стекла, далее осуществляют покрытие ее гибким синтетическим оберточным материалом с закреплением его на трубе, например, нетканым материалом «Дорнитом» или «Поликапромитом» (закрепляют его, например, проволокой), и после этого наносят слой гидроизоляционного материала в виде жидкого парафина или битума, например, окунанием. В зависимости от требований трубопровод покрывают нетканым материалом в один, два, три слоя. Полученное покрытие обладает высокими защитными свойствами и обеспечивает надежную защитную изоляцию трубопроводов, но не обладает свойствами теплоизоляционного покрытия.
Из RU 2088835, 27.08.1997, известен антикоррозионный рулонный материал для защиты металлических конструкций от коррозии: на поверхность конструкции наносят намоткой рулонный материал в виде пористой ткани или нетканой основы с закрепленным на ней слоем антикоррозионного состава из смеси клея и неорганических вяжущих (цемент) при соотношении толщин слоев основы рулонного материала и антикоррозионного состава 11-15. Данный состав может быть использован при защите металлических конструкций при строительстве и при ремонте, в частности, при ремонтировании небольших поврежденных участков трубопроводов в виде быстротвердеющих заплаток.
Известно из RU 2067718, 10.10.1996, комбинированное антикоррозионное покрытие для защиты трубных коммуникаций и арматуры в камерах теплопроводов и способ его получения, включающий предварительную обработку защищаемой поверхности и нанесение слоев защитного покрытия, при этом на участок защищаемой поверхности после предварительной обработки наносят последовательно два слоя вязкого неметаллического антикоррозионного материала в виде толуольного раствора кремнийорганических смол, а затем покрывают листами металлической фольги (алюминий) внахлест так, что каждый последующий лист перекрывает предыдущий не более, чем на 2,5 толщины неметаллического антикоррозионного слоя, при этом время от окончания нанесения неметаллического антикоррозионного материала до окончания установки фольги на участке теплопровода составляет не более 15 мин.
Известное покрытие в основном решает проблему защиты от коррозии, кроме того, является технологически сложным в выполнении.
Из RU 2039070, 09.07.1995, известен способ получения огнестойкого покрытия, включающий нанесение на поверхность нескольких слоев композиции, содержащей связующее и наполнитель, с промежуточной сушкой каждого слоя и окончательной термообработкой покрытия, сначала на поверхность наносят теплоизоляционные слои из композиции, содержащей, мас.ч.:
| силоксановый каучук | 30-60 |
| микросферы стеклянные | 40-70, |
а затем огнестойкие слои из композиции, содержащей, мас.ч.:
| силоксановый каучук | 20,0-79,5 |
| микросферы стеклянные | 20,0-60,0 |
| нитрид бора | 0,5-20,0, |
при этом сушку каждого промежуточного слоя проводят при 20-80°С, а окончательную термообработку покрытия при 80-150°С, причем суммарная толщина огнестойких слоев не превышает 3 мм.
Однако использование только стеклянных микросфер с диаметром 100-4000 мкм не обеспечивает полноценной теплоизоляции изделий.
Из RU 2187433, 20.08.2002, известен способ получения теплоизоляционного материала на основе синтактной пены, при котором дозируют исходные компоненты, смешивают два реакционноспособных компонента связующего, наполняют полученную композицию микросферами, заливают полученный компонент для получения теплоизоляционного материала и отверждают его, при этом наполнение каждого из реакционноспособных компонентов связующего микросферами производят раздельно, после чего наполненные реакционноспособные компоненты связующего смешивают в соотношениях, мас.ч.: первый реакционный компонент и микросферы: второй реакционный компонент и микросферы, равном 1:(0,1-0,4), первый реакционный компонент: микросферы, равном 1:(0,2-0,4), второй реакционный компонент: микросферы, равном 1:(0,2-0,4), после чего производят заливку и отверждают.
В качестве микросфер используют полые стеклянные микросферы и/или полимерные микросферы, обладающие гидростатической прочностью не менее 2 МПа.
В качестве реакционноспособных компонентов связующего используют эпоксидные смолы и отвердители аминного и/или амидного типов. Наносят теплоизоляционное покрытие на внешнюю поверхность трубы, при этом получают синтактную пену путем смешения реакционноспособных компонентов связующего с микросферами, формируют их в поток, формируют покрытие на вращающейся и продольно перемещающейся трубе и отверждают покрытие на ней, а смешение наполненных микросферами реакционноспособных компонентов и формование покрытия осуществляют посредством смесительной головки и совмещенной с ней кольцевой формообразующей камеры, охватывающей вращающуюся и перемещающуюся трубу, причем обе стадии объединены в один технологический прием.
Этот известный способ получения теплоизоляционного покрытия достаточно трудоемок, имеет ограниченное применение и не обеспечивает полноценную защиту от перегрева различных изделий, эксплуатирующихся в жестких условиях.
Технической задачей заявленного изобретения является обеспечение одновременно теплоизоляционных и огнезащитных свойств покрытиям различных поверхностей, в том числе металлических, в частности, поверхностей трубопроводов, эксплуатирующихся в специфических, жестких условиях, при одновременной защите их от коррозии, улучшение экологических свойств и упрощение технологии получения покрытия, повышение огнестойкости и долговечности.
Поставленная техническая задача достигается способом получения теплоизоляционного и огнестойкого многослойного комбинированного полимерного покрытия.
Итак, поставленная техническая задача достигается способом получения теплоизоляционного и огнестойкого многослойного комбинированного полимерного покрытия, включающий последовательное нанесение на возможно предварительно нагретую поверхность покрывных слоев: сначала по меньшей мере одного слоя жидко-керамического покрытия из полимерной композиции, включающей связующее, смесь полых микросфер, различающихся между собой размерами в диапазоне от 10 до 500 мкм и насыпной плотностью в диапазоне от 650 до 50 кг/м3, и вспомогательные целевые добавки, затем на образовавшийся слой покрытия при необходимости наносят один или несколько слоев стеклохолста и далее один или несколько слоев вспучивающейся огнезащитной полимерной композиции с добавками, обеспечивающими получение вспучивающегося покрытия (в условиях нагрева), и далее осуществляют окончательную термическую сушку комбинированного покрытия.
При этом при реализации способа по заявленному изобретению для формирования жидко-керамического покрытия используют композицию, содержащую различные вспомогательные добавки, например, такие как антипирен-полифосфат аммония, например, Exolit AP422, EXFLAM APP201 (с содержанием Р2O5>71%, N - 14,3%, размером частиц 10,3 мкм, температурой разложения 279,5°С, степень полимеризации 1200) или Exolit AP750 (с содержанием Р - 29,7%, N - 18,5%, степень полимеризации 1000, размер частиц 15 мкм, температура разложения 300°С).
Кроме того, композиция для жидко-керамического покрытия, являющегося одним из слоев многослойного теплоизоляционного покрытия, в качестве одной из вспомогательных добавок может содержать ПАВ Неонол (Неонол АФ9, АФ-9П), оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена, выполняющий функцию загустителя и тиксотропной добавки, и/или коалесцентную (коалесцирующую) добавку (гликолевые эфиры), такие как этилцеллозольв, метилцеллозольв и др.; и/или фунгицидную добавку, консервирующую добавку, предотвращающую грибковые отложения на готовом покрытии во влажных помещениях (производные гуанидинов, пентахлорфенолят натрия и др.), а также другие целевые добавки.
В способе по изобретению в качестве композиций, используемых для формирования жидко-керамического покрытия, используют композиции, содержащие в качестве связующего различные полимерные латексные композиции, например, на основе стиролакрилового латекса, латекса бутадиен-стирольного сополимера, на основе акриловых (со)полимеров, поливинилхлоридных латексов, поливинилацетатных латексов, на основе эпоксидных смол, на основе стекла, на основе кремнийорганических смол, например, силиконовые смолы (полиорганосилоксановые водные эмульсии: полиметилфенилсилоксаны, полифенилсилоксаны, в частности, силиконовые эмульсии типа силокофен), а также связующим могут быть смеси кремнийорганических (полиорганосилоксановых) смол с другими вышеуказанными полимерными латексными композициями.
В частности, для формирования жидко-керамического покрытия в способе по изобретению (и его варианте) используют известную и созданную автором композицию из RU 2251563, 10.05.2005, или заявленные автором в качестве изобретения композиции на основе жидкого стекла - неорганического полимера; на основе эпоксидной смолы, на основе водной силиконовой (полиорганосилоксановой) эмульсии.
Эта известная RU 2251563, композиция включает полимерное связующее и полые микросферы, выполнена из водно-суспензионной композиции с вязкостью от 1 до 100 Па·с, в качестве полимерного связующего композиция содержит водоэмульсионную полимерную латексную композицию, содержащую от 10 до 90 об.% (со)полимера, выбранного из группы, включающей гомополимер акрилата, сополимер стиролакрилата, бутадиен-стирольный сополимер, полистирол, бутадиеновый полимер, полиуретановый полимер, полимер или сополимер винилацетата или их смеси от 10 до 90 об.% смеси воды и поверхностно-активного вещества, в качестве полых микросфер композиция содержит смесь полых микросфер с разными размерами от 10 до 500 мкм и различной насыпной плотностью в диапазоне от 650 до 50 кг/м3, выбранные из группы, включающей полые стеклянные микросферы, полые керамические микросферы, полые полимерные микросферы, полые техногенные (зольные) микросферы или их смеси при следующем соотношении компонентов водно-суспензионной композиции, об.%: вышеуказанная полимерная латексная композиция 5-95, вышеуказанные полые микросферы 5-95. Водоэмульсионная полимерная латексная композиция дополнительно может содержать различные вспомогательные целевые добавки, например, такие как различные белые пигменты, такие как, например, двуокись титана, оксид цинка и др., красящие (цветные) пигменты, такие как железоокисные пигменты, пигменты на основе оксидов хрома, фталоцианиновый синий и др.; антипиреновые (огнестойкие) добавки, такие как, например, тригидрат алюминия, полифосфат аммония, борат цинка, слюда, асбест и др.; преобразователи ржавчины, такие как, например, преобразователь ПРЛ-2 на основе ортофосфорной кислоты и др.; ингибиторы коррозии, такие как, например, нитрит натрия, бензоат натрия, хромат гуанидина, тетраоксихромат цинка, АКОР-1, НГ-203 в количествах, традиционно используемых в таких аналогичных водных дисперсиях.
В качестве полимерного связующего композиция содержит как известные латексы на основе (со)полимеров акрилата, стирола, винилацетата, бутадиен-стирольного сополимера, полиуретана, поливинилхлорида (полихлорвиниловый полимер), содержащие воду и поверхностно-активные вещества, например, типа оксиэтилированных алкилфенолов, такие как ОП-6, ОП-7, ОП-10, праксанолы на основе блок-сополимеров оксиэтилена и пропилена, и другие традиционно используемые в водно-дисперсионных системах; а также различные другие целевые добавки, такие как, пигменты белые и красящие, ингибиторы коррозии, преобразователи ржавчины, антипирены и др., также и приготовленные непосредственно на основе латексов вышеуказанных или их смесей.
Так, например, при получении антикоррозионного и теплоизоляционного и огнестойкого покрытия по изобретению в качестве полимерного связующего композиция содержит такие латексные полимерные системы, как латексы на основе сополимеров винилацетата с этиленом, метилметакрилатом и метакриловой кислоты (основа красок Э-ВС-511, Э-ВС-17), на основе поливинилацетатной дисперсии (50%-ной) в виде красок Э-ВА-27, Э-ВА-0112 и др.; латексные системы (краски) на основе бутадиен-стирольного сополимера СКС-65ГП, БС-30, на основе акриловых сополимеров ДММА-65ГП, а также стиролакриловый фирмы «Dow Chem», Примал 219N, акриловый МБИ-5С, полиуретановый.
Полые микросферы являются одним из важнейших наполнителей, применяемых в производстве пластмасс. Сферическая форма, контролируемые размеры и низкая плотность делают их часто незаменимыми. Важным эффектом применения их является снижение расходов дорогостоящих или дефицитных полимеров, а также снижение плотности. Традиционно они имеют размер от 25 мкм до 50 мм и плотность от 100 до 700 кг/м3.
В заявленном изобретении использование смесей полых микросфер (стеклянных, керамических, полимерных, зольных), одинаковых или разных, но с различными размерами в интервале от 10 до 500 мкм и различной насыпной плотностью в интервале от 650 до 50 кг/м3 позволяет значительно повысить эффективность защиты поверхности обрабатываемых материалов (дерево, бетон, штукатурка, металл) от коррозии и теплоизоляцию.
Такие свойства полых микросфер, как низкое маслопоглощение, инертность и легкость диспергирования, делают их очень привлекательными в качестве наполнителей.
Полые микросферы из стекла, керамики, полимеров главным образом получают путем введения порообразователя в основной материал, последующего их измельчения и нагревания для вспенивания порообразователя.
Так, например, полые микросферы получают путем пропускания мелких частиц, содержащих порофор, через высокотемпературную зону; частицы плавятся или размягчаются в горячей зоне, а газообразователь формирует полость внутри частиц, расширяя их. При охлаждении сферы на воздухе, ее стенки затвердевают. Либо их получают методом вспенивания стеклянных (или керамических) частиц в пламени горелки и т.д. В качестве полых микросфер используют, например, микросферы типа Гласе бабез, типа Микробаллон; глобумит, сферолит. Керамические микросферы получают также путем сжигания природных материалов и вспенивания.
Полимерные полые микросферы получают, как правило, либо суспензионной полимеризацией мономеров с добавлением порообразователя (порофор, инертные газы, низкокипящие углеводороды), либо путем физического или химического вспенивания уже готовых полимерных измельченных частиц. В качестве полых полимерных микросфер в изобретении используют полые микросферы, например, полистирольные, на основе фенолформальдегидных смол, силиконовых, мочевино-формальдегидных смол и другие.
Композицию для получения жидко-керамического покрытия готовят смешением в определенной последовательности исходных компонентов при тщательном их перемешивании до достижения однородной и гомогенной структуры, и она может быть нанесена на различные поверхности в качестве одного из слоев в заявленном способе различными известными способами, например, с помощью краскопульта безвоздушного напыления, кисти или валиком, количеством слоев от одного до пяти с тщательной просушкой каждого слоя.
В таблице 1 представлены примеры композиции, содержащие смесь полых микросфер с определенными параметрами и используемые для формирования жидко-керамического покрытия.
Для получения многослойного комбинированного теплоизоляционного и огнестойкого покрытия в качестве одного из слоев могут использовать стекловолокнистый холст (стеклохолст), используют, в частности, нетканый материал из хаотически расположенных скрепленных синтетическим связующим стеклянных штапельных волокон, армированный кручеными стеклонитями из непрерывного стекловолокна, например, марок ВВ-АМ, ПСХ-Т-450. Толщина стеклохолста может быть, например, 0,8±0,2 мм.
В качестве высокотемпературного клея для скрепления слоев стеклохолста используют различные фосфатные клеи (на основе алюмофосфатных связок).
Примеры композиций для формирования жидко-керамического покрытия (первого слоя комбинированного покрытия) представлены в таблице 1.
В заявленном способе по изобретению в качестве огнезащитных вспучивающихся композиций используют различные огнезащитные композиции (краски) на основе полимерного связующего (полимерные водные дисперсии, например стирол-акриловая, поливинилацетатная, бутадиен-стирольная водная дисперсия или смеси различных акриловых дисперсий с гомо- или сополимерной дисперсией винилацетата и другие полимерные связующие), различные вспучивающие добавки, такие как полиспирты, например пентаэритрит, порофоры - органические амины или амиды, выделяющие при повышенной температуре негорючие газы (углекислый газ, азот, аммиак), которые вспенивают систему, например меламин, мочевина, дициандиамид, катализаторы коксообразования, например полифосфат аммония, а также различные вспомогательные добавки при необходимости, такие как поверхностно-активные вещества, пеногаситель, целлюлозные загустители, консервирующие добавки, двуокись титана, тальк, микротальк, тетраборат натрия, диоксид цинка и другие целевые добавки.
В частности в заявленном способе могут быть использованы огнезащитные композиции, имеющие следующий состав (мас.%): полимерное связующее (водная акриловая дисперсия или смесь ее с ПВА-дисперсией или дисперсией сополимера винилацетата) - 31-37, полифосфат аммония - 17-23, пентаэритрит - 9-13, двуокись титана - 1-3, тальк или микротальк - 5-8,5, ПАВ - 0,2-0,3, коалесцирующая добавка - 1,7-1,85, консервирующая добавка - 0,1-0,15, загуститель целлюлозный - 0,1-0,2, пеногаситель - 0,3-0,4, тетраборат натрия - 0-0,1, вода - остальное (RU 2174527).
Для формирования вспучивающегося слоя комбинированного покрытия по изобретению может быть использован состав «Терма», содержащий (мас.%): поливинилацетатную водную дисперсию - 20, пеногаситель - 0,4, этиленгликоль - 1,8, диспергатор - 0,3, натриевая соль КМЦ - 0,2, пентаэритрит - 11,7, меламин - 13,7, двуокись титана - 8,4, сернокислый аммоний - 23,5, ПАВ Неонол - 0,8, вода - остальное. Или огнезащитная композиция « Джокер» следующего состава (мас.%):
Акриловая дисперсия 19-30, полифосфат аммония - 13-33, пентаэритрит - 1,5-21,5, эфир целлюлозы - 0,1-1,4, меламин - 6-26, диоксид титана - 0,1-14, этиленгликоль - 0,2-5, глицерин (пеногаситель) - 0,1-0,2, стекловолокно - 6-10, вода - остальное.
Огнезащитные композиции, используемые в заявленном способе, готовят смешением компонентов, например в диссольвере, а затем в краскотерке, при этом, в случае использовании стекловолокна в ней, его вводят после смешения всех компонентов.
Наносят огнезащитную композицию на предварительно нанесенный слой теплоизоляционного жидко-керамического покрытия с полыми микросферами механизированным или ручным способом.
Ниже представлены примеры, иллюстрирующие изобретение, но не ограничивающие его.
Пример 1
На стальную пластину наносят покрытие «Изолат» из жидко-керамической композиции с полыми микросферами (по одному из примеров таблицы 1) толщиной приблизительно 1,22 мм, далее сверху наносят огнезащитную вспучивающуюся композицию «Терма» толщиной около 1 мм. Общая толщина покрытия равна 2,22 мм.
Пластина с покрытием находилась над радиационной панелью тигельной печи (непокрытой стороной в сторону печи) и подвергалась воздействию лучистого теплового потока по заданному температурному режиму.
В процессе испытаний регистрировались заданный температурный режим внутри печи, температура необогреваемой поверхности образца и время прогрева не обогреваемой стороны образца до критической температуры.
Результат испытаний - образец может обеспечивать время достижения предельного состояния не менее 180 минут.
Пример 2
Осуществляют аналогично примеру 1, но только наносят покрытие «Изолат» толщиной 1,02 мм, сверху наносят огнезащитную краску «Джокер» толщиной 1,28 мм. Общая толщина покрытия 2,30 мм.
Результат испытаний - образец может обеспечивать время достижения предельного состояния не менее 140 минут.
Пример 3 (сравнительный)
На стальную пластину наносят только покрытие «Изолат» (по примерам таблицы 1) толщиной 1,1 мм. Результат испытаний - образец может обеспечивать время достижения предельного состояния 15 минут.
Пример 4 (сравнительный)
На подготовленную грунтованием металлическую поверхность наносят композицию «Джокер» в несколько слоев общей толщиной 1,5 мм, при толщине каждого слоя 30-180 мкм. Обеспечивается группа огнезащитной эффективности 3-60 минут.
Таким образом заявленный в качестве изобретения способ позволяет одновременно обеспечить высокие теплоизолирующие свойства (см.таблицу 2), а также защиту от коррозии и высокие огнезащитные свойства.
| Таблица 1 | ||||||||
| Наименование компонентов | Содержание компонентов по примерам, мас.% | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| 1. Полимерное связующее: | ||||||||
| А. Полимерная латексная композиция | 20,0 | 50,0 | 40,0 | 60,0 | - | - | - | - |
| Поливинилацетатный латекс (50%) | 60,0 | - | 37,0 | - | - | - | - | - |
| Диметилметакрилатный латекс (ДММА-1-65-ГП) | - | 50,0 | - | 30,0 | - | - | - | - |
| В. Дисперсия метил-фенилсилоксановой смолы (Силикофен) | - | - | - | - | 5,0 | 95,0 | 20,0 | - |
| Эпоксидная смола (ЭД-20) с отвердит. ПЭПА | - | - | - | - | - | - | - | 40,0 |
| 2. Смесь полых микросфер: смесь стеклянных микросфер: | 80,0 | 50,0 | 60,0 | 40,0 | 95,0 | 5,0 | 80,0 | 60,0 |
| - стеклян. микросферы с размером 35 мкм и плотностью 650 кг/м3 | 24,0 | - | 30,0 | - | 24,0 | - | 24,0 | - |
| - стеклян. микросферы с размером 100 мкм и плотностью 150 кг/м3 | 48,0 | - | - | - | 48,0 | - | 48,0 | - |
| - стеклян. микросферы с размером 200 мкм и плотностью 70 кг/м3 | 8,0 | 30,0 | 20,0 | 23,0 | - | 8,0 | - | |
| смесь полимерных микросфер: | ||||||||
| - полистирольные микросферы с размером 10 мкм и плотностью 650 кг/м3 | - | 15,0 | - | 20,0 | - | 2,0 | - | 20,0 |
| - полистирольные микросферы с размером 500 мкм и плотностью 50 кг/м3 | - | 5,0 | - | - | - | 3,0 | - | 20,0 |
| - полистирольные микросферы с размером 50 мкм и плотностью 400 кг/м3 | - | 30,0 | - | - | - | - | - | 20,0 |
| 3. Вспомогательные и целевые добавки: | ||||||||
| Поверхностно-активное вещество: | ||||||||
| - ОП-7 | - | 5,0 | 10,0 | 3,0 | 2,0 | - | 8,0 | - |
| - НЕОНОЛ АФ | 10,0 | - | - | - | - | 8,0 | - | 4,0 |
| Пигменты и наполнители: | ||||||||
| диоксид титана | - | 15,0 | - | - | - | 1,0 | - | - |
| оксид цинка | - | - | - | - | 1,5 | - | 15,0 | - |
| Коалесцирующая добавка( целлозольв) | 1,5 | - | 2,0 | - | 0,5 | - | 1,0 | - |
| Антипирен: | ||||||||
| - борат цинка | - | - | - | - | - | - | - | - |
| - полифосфат аммония | 3,0 | - | 1,5 | - | 4,0 | - | 3,0 | - |
| Диспергатор (полифосфат натрия) | - | - | - | - | - | - | 5,0 | - |
| Фунгицидная добавка (пентахлорфенолят натрия) | - | 2,0 | - | - | - | - | - | - |
| Биоцидная добавка (полигексаметиленгуанидин в виде соли) | - | - | - | 0,5 | 10,0 | - | -- | |
| Загуститель карбоксиметилцеллюлоза | - | - | - | - | - | - | 3,0 | - |
| Вода | 30,0 | 7,0 | 27,5 | 67,0 | - | - | - | - |
| Примечание: В примерах 1-8 количество вспомогательных добавок дано в расчете на 100% смеси связующего и полых микросфер. |
Результаты испытаний теплозащитных свойств приведены в Таблице 2.
| Таблица 2 | |
| Температура внутри цилиндра, °С | Температура на покрытии, °С |
| 100 | 29 |
| 151 | 39 |
| 201 | 47 |
| 251 | 60 |
| 303 | 68 |
| 351 | 77 |
| 397 | 86 |
| 405 | 87 |
В результате испытаний обнаружено, что во всем температурном интервале не было замечено растрескивания покрытия или изменения цвета.
В Таблице 3 представлены некоторые свойства многослойного покрытия.
| Таблица 3 | |
| Наименование показателей | Свойства |
| Прочность при разрыве, кгс/см | 80,0 |
| Относительное удлинение на разрыв, % | 5,0 |
| Плотность в жидком состоянии, кГ/дм | 0,50 |
| Плотность готового покрытия, кГ/дм | 0,30 |
| Паропроницаемость, грамм/м/.час | 50,0 |
| Водопроницаемость, грамм/м/.24 ч | менее 30,0 |
| Светоотражение, % | 82,0 |
| Светорассеяние, % | 92,0 |
| Коэффициент теплового сопротивления по | |
| радиационной составляющей теплопроводности при 2 мм покрытии | до 20,0 |
| Теплопроводность для радиационной составляющей переноса тепла, В/м.°С | 0,001 |
| Теплопроводность для контактной составляющей переноса тепла, В/м.°С | 0,037 |
| Адгезия, кГ/см | 25,0 |
| Огнестойкость, мин | 140-180 |
Как следует из приведенных данных, получаемое многослойное покрытие обладает всеми необходимым комплексом физико-механических свойств.
1. Способ получения теплоизоляционного и огнестойкого многослойного комбинированного полимерного покрытия, включающий последовательное нанесение на возможно предварительно нагретую поверхность покрывных слоев, сначала жидкокерамического покрытия из полимерной композиции, содержащей связующее, смесь полых микросфер, различающихся между собой размерами в диапазоне от 10 до 500 мкм и насыпной плотностью от 650 до 50 кг/м3 и вспомогательные целевые добавки, затем на полученное покрытие при необходимости наносят один или несколько слоев из стеклохолста и далее наносят один или несколько слоев полимерной вспучивающейся огнестойкой композиции с добавками, обеспечивающими получение вспучивающегося покрытия, и далее осуществляют окончательную сушку покрытия.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкокерамическое покрытие выполнено из композиции, содержащей в качестве одной из вспомогательных добавок антипирен полифосфат аммония.
3. Способ по одному из пп.1 и 2, отличающийся тем, что жидкокерамическое покрытие выполнено из композиции, содержащей загуститель и тиксотропную добавку.
4. Способ по одному из пп.1 и 2, отличающийся тем, что жидкокерамическое покрытие выполнено из композиции, содержащей в качестве одной из вспомогательных добавок коалесцирующую добавку.
5. Способ по одному из пп.1 и 2, отличающийся тем, что жидкокерамическое покрытие выполнено из композиции, содержащей в качестве одной из вспомогательных добавок биоцидную или фунгицидную добавку.
