Огнезащитная полимерная композиция для покрытия пола



Огнезащитная полимерная композиция для покрытия пола
Огнезащитная полимерная композиция для покрытия пола
Огнезащитная полимерная композиция для покрытия пола
Огнезащитная полимерная композиция для покрытия пола

 


Владельцы патента RU 2412222:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU)

Изобретение относится к области получения эпоксидных композиций для верхнего слоя покрытия полов с пониженной горючестью. Композиция включает (мас.%): эпоксидную диановую смолу ЭД-20 - 51,81-63,82, минеральный наполнитель - 15,54-19,16, аминный отвердитель этилендиаминометилфенол - 8,81-10,85, гидропероксид изопропилбензола - 0,26-1,04, ускоритель НК-1 - 0,70-2,07 и антипирен - фосфорсодержащий метакрилат - 5,21-20,73 формулы:

Изобретение позволяет улучшить технологичность процесса предварительного синтеза антипирена, получение химически стойких эпоксидных диановых композиций с пониженной горючестью и высокими физико-механическими показателями. 2 табл.

 

Изобретение относится к получению полимерных химически стойких покрытий, а именно эпоксидных композиций для верхнего слоя покрытия полов с пониженной горючестью.

Известна полимерная композиция, которую получают согласно рекомендации по устройству монолитных бесшовных полов (ВСН 214-82 ММСС СССР) на основе эпоксидных смол (эпоксидно-каучуковых, эпоксидно-анилиновых, эпоксидно-окситерпеновых составов).

Грунтовочный слой имеет следующий состав, мас.%: смола ЭА - 68,03, полиэтиленполиамин - 11,56, растворители (ацетон, толуол или P-4) - 20,41 (в количестве, обеспечивающем динамическую вязкость состава - 58 Па·с).

Недостатками полимерной композиции является низкая устойчивость к воздействию повышенных температур и открытого пламени: такие характеристики как стойкость к термоциклированию без растрескивания, теплостойкость и кислородный индекс композиции имеют низкие значения. Кроме того, композиция отличается значительной вязкостью, что затрудняет ее равномерное распределение по поверхности большой площади.

Известна полимерная композиция, включающая эпоксидную диановую смолу, отвердитель - полиэтиленполиамин и антипирен - глицидиловый эфир хлоралкилфосфористой кислоты в количестве 25,0-32,0 мас.% (Авторское свидетельство СССР №500218, кл. C08L 63/02; опубл. 25.01.76).

Недостатками известной композиции являются низкая температура начала разложения, а также то, что полимер продолжает гореть после выноса из пламени еще до 30 с.

Известна полимерная огнестойкая композиция для получения защитных покрытий, включающая эпоксидную диановую смолу, ангидридный отвердитель, третичный амин и антипирен - бис-(2,3-дибромпропилоксиметил)фосфиновую кислоту в количестве 9,95-16,85 мас.% (Авторское свидетельство СССР №1004424, кл. C08L 63/02; опубл. 15.03.83).

Недостатком полимерной композиции является энергоемкий режим отверждения: 70°C - 3 ч; 120°C - 3 ч; 150°C - 7 ч, что приводит к увеличению энергозатрат и усложняет технологию заливки поверхностей большой площади.

Наиболее близким решением к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является огнезащитная полимерная композиция для покрытия пола, включающая эпоксидную диановую смолу, низкомолекулярный полибутадиеновый каучук, аминный отвердитель - полиэтиленполиамин и дополнительно трихлордифенил, хлоропарафин, хлоргидриновый эфир пентабромфенола и α-оксиэтилферроцен, а также минеральный наполнитель (Авторское свидетельство СССР №1548196, кл. C08L 63/02; опубл. 07.03.90).

Недостатками предложенной эпоксидно-каучуковой композиции является то, что предварительный синтез одного из компонентов системы - хлоргидринового эфира пентабромфенола - является сложным технологическим процессом и проводят его с использованием растворителей и катализаторов (хлорида калия и триэтилбензиламмония хлористого). Кроме того, техническая смесь аминов, каковым является активный алифатический аминный отвердитель полиэтиленполиамин (ПЭПА), состоящая из смеси 25 соединений, обеспечивает менее высокие физико-механические свойства, в том числе и теплостойкость, по сравнению с аминами, представляющими собой индивидуальные вещества (Лапицкий В.А., Крицук А.А. Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков. Киев, Наукова думка, 1986, с.7-8). Отметим, что в структуру конечной полимерной композиции входят атомы галогенов, которые в процессе пиролиза выделяются из полимерной композиции в виде газообразных токсичных соединений хлора и брома.

Задачей предлагаемого изобретения является получение полимерных химически стойких покрытий, а именно эпоксидных диановых композиций для верхнего слоя покрытия полов с пониженной горючестью.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение технологичности процесса предварительного синтеза антипирена, получение химически стойких эпоксидных диановых композиций, включающих фосфорсодержащий ингибитор горения, рекомендуемых для верхнего слоя покрытия полов с пониженной горючестью и высокими физико-механическими показателями.

Технический результат достигается тем, что огнезащитная полимерная композиция для покрытия пола, включающая эпоксидную диановую смолу, аминный отвердитель, минеральный наполнитель, содержит в качестве аминного отвердителя этилендиаминометилфенол, дополнительно гидропероксид изопропилбензола, ускоритель НК-1 и антипирен - фосфорсодержащий метакрилат формулы:

при следующем соотношении компонентов, мас.%:

- эпоксидная диановая смола ЭД-20 51,81-63,82
- минеральный наполнитель 15,54-19,16
- этилендиаминометилфенол 8,81-10,85
- фосфорсодержащий метакрилат 5,21-20,73
- гидропероксид изопропилбензола 0,26-1,04
- ускоритель НК-1 0,70-2,07

В качестве эпоксидной диановой смолы используют олигомер марки ЭД-20 (ГОСТ 10587-76), в качестве отвердителей - этилендиаминометилфенол АФ-2 (ТУ 2494-511-00203521-94) и дополнительно гидропероксид изопропилбензола (ТУ 38.402-62-121-90), кислотостойким минеральным наполнителем служит маршалит (ГОСТ 9077-82), ускорителем полимеризации - НК-1 (ТУ 6-05-1075-76).

На теплостойкость большое влияние оказывает количество взятого отвердителя (Ли X., Невил К. Справочное руководство по эпоксидным смолам. Москва, Энергия, 1973, с.75). Поэтому были выполнены образцы, содержащие аминный отвердитель этилендиаминометилфенол в количестве 8,81; 9,50; 10,14; 10,85 мас.% (соответственно 87%, 94%, 100% и 107% отвердителя по отношению к стехиометрическому количеству смолы). При отверждении в обычных условиях (+20-25°C) образцы с меньшим, чем стехиометрическое содержание отвердителя были более мягкими и эластичными; при содержании этилендиаминометилфенол в количестве 10,14; 10,85 мас.% образцы получились жесткими и упругими. По-видимому, это связано с тем, что при недостатке отвердителя уменьшается частота химических узлов сетки, следовательно, уменьшается Tc и теплостойкость.

В случае добавления отвердителя в количестве 10,85 мас.% и более (то есть в количествах, превышающих стехиометрическое) наблюдается образование многочисленных пузырьков, выделение тепла и чрезвычайно быстрое отверждение композиции. Поэтому для получения удовлетворительной теплостойкости необходимо соблюдать стехиометрическое соотношение количеств смолы и отвердителя, то есть нужно добавлять этилендиаминометилфенол в количестве 9,50 или 10,14 мас.%.

Использование маршалита в виде минерального наполнителя усиливает химическую стойкость полимерного покрытия. При этом введение наполнителя 15,54-19,16 мас.% позволяет обеспечивать высокий уровень адгезионных показателей, сопротивление истиранию и растрескиванию, а также химическую стойкость образцов покрытий пола.

Предлагаемый, в качестве составляющего эпоксидной композиции, фосфорсодержащий метакрилат (ФОМ) получен на основе промышленного сырья-производства ди-β-хлорэтилового эфира β-хлорэтилфосфоновой кислоты. Ди-β-хлорэтиловый эфир β-хлорэтилфосфоновой кислоты образуется в процессе изомеризации три-(β-хлорэтил)фосфита при нагревании и используется для получения препарата «Эстрел». При совместной полимеризации с эпоксидными смолами метакрилаты характеризуются высокой реакционной способностью и формируют трехмерную структуру типа «взаимопроникающие полимерные сетки». Такая структура отличается более высокой твердостью в сравнении с отвержденными эпоксидными смолами.

Присутствие в структуре эпоксидной композиции атомов фосфора, являющихся ингибиторами горения, обуславливает технико-экономический эффект от применения метакрилатного модификатора. Введение фосфорсодержащего метакрилата в количестве 5,21-20,73 мас.% обеспечивает получение полимерной композиции для покрытий пола с пониженной горючестью и высокими физико-механическими свойствами.

Вышесказанное позволяет сделать вывод об актуальном применении композиции с использованием фосфорсодержащих метакрилатов для модификации эпоксидных смол.

Кроме того, в композицию, включающую фосфорсодержащий метакрилат, дополнительно вводили отвердитель - гидропероксид изопропилбензола в количестве 0,26-1,04 мас.% и ускоритель полимеризации НК-1 в количестве 0,70-2,07 мас.%. Содержание гидропероксида изопропилбензола в количестве около 1,0 мас.% обеспечивает его стехиометрическое соотношение с функциональными группами метакрилата. Соответственно его недостаток приведет к получению гомополимера меньшей молекулярной массы и снижению физико-механических свойств композиции в целом, а существенный избыток гидропероксид изопропилбензола обеспечит повышение скорости отверждения и его индивидуальное включение в композицию в виду отсутствия доступных реакционных групп метакрилата. Содержание ускорителя полимеризации НК-1 в количестве 0,70; 1,40; 1,56 и 2,07 мас.% последовательно увеличивает скорость полимеризации метакрилата в композиции. Получены экспериментальные данные, подтверждающие, что превышение содержания НК-1 более 2,2 мас.% приводит к интенсивной полимеризации метакрилата и получению неоднородной по распределению всех компонентов конечной композиции. Таким образом, содержание гидропероксид изопропилбензола и ускорителя полимеризации НК-1 в названных количествах обеспечивает необходимую скорость полимеризации метакрилата в заданном температурном режиме (при 25±3°C в течение 72 часов). Полученные образцы покрытия пола имеют однородную структуру, высокую чистоту поверхности и стойкость к царапанию.

Выбор указанных реагентов обусловлен следующим:

- составляющие композицию: эпоксидная диановая смола ЭД-20, минеральный наполнитель (маршалит) отвердители (этилендиаминометилфенол и гидропероксид изопропилбензола), ускоритель полимеризации (НК-1) являются промышленными продуктами. Фосфорсодержащий метакрилат получен на основе промышленного сырья-производства ди-β-хлорэтилового эфира β-хлорэтилфосфоновой кислоты;

- использование названных наполнителей, отвердителей и ускорителей полимеризации широко используется для получения полимерных химически стойких покрытий при проведении монтажных мероприятий.

Предлагаемый фосфорсодержащий метакрилат получают технологичным методом в результате взаимодействия н-бутилфосфорных кислот с глицидилметакрилатом в мягких условиях (T=30°C), без катализатора по следующей методике.

К 10 г побочного продукта производства трибутилфосфата, содержащего 8.5 г (0.041 моль) дибутилфосфорной кислоты и 1.5 г (0.01 моль) бутил фосфорной кислоты, добавляли 0.2 г гидрохинона. При перемешивании из капельной воронки прибавляли 8.5 г (0.060 моль) глицидилметакрилата с такой скоростью, чтобы температура реакционной массы не превышала 30°C. Далее процесс продолжали в течение 6 часов в тех же условиях. Кислотное число за время реакции снизилось с 335.7 до 12 (мг КОН)/г. Анализ содержания эпоксидных групп показал их отсутствие.

Реакция получения фосфорсодержащих метакрилатов протекает в соответствии со схемой:

где x=1, 2.

Полученный продукт содержит 77 мас.%, метакрилата на основе дибутилфосфорной кислоты и 23 мас.%, метакрилата на основе монобутилфосфорной кислоты.

Продукт представляет собой вязкую жидкость светло-желтого цвета, хорошо растворимую в толуоле, хлороформе, ацетоне. Выход продукта составил 17.8 г (96.3%), nD20 1.4557, d420 1.119 г/см3.

Данные ИК-спектра, ν, см-1: 3370, 2960, 2930, 2870, 1720, 1630, 1450, 1400, 1320, 1290, 1250, 1170, 1020, 950, 910. Данные спектра ПМР (ДМФМ-d), δ, м.д.:

Найдено, %: C 50.95, H 8.07, P 8.12. Вычислено, %: C 50.70, H 8.03, P 8.39.

Технология изготовления полимерных композиций для покрытия пола заключается в следующем. Эпоксидную диановую смолу марки ЭД-20 смешивают в клеемешалке с минеральным наполнителем (маршалит) и аминным отвердителем (этилендиаминометилфенол АФ-2) в течение 3-5 мин. В полученную композицию вводят ФОМ, а также дополнительно гидропероксид изопропилбензола и ускоритель НК-1. Перемешивают в течение 5-10 мин до образования однородной массы и наносят на бетонную подложку. При температуре 25±3°C выдерживают в течение 72 часов. Составы композиций приведены в таблице 1.

Испытания физико-механических показателей фосфорборсодержащих полиуретанов и горючести проводили после двухнедельной выдержки образцов в нормальных условиях в соответствии с ГОСТами: 10587-84 - определение динамической вязкости, 310.4-81 - растекаемости, 22690-88 - прочности сцепления с бетоном, 23.002-78 - интенсивности изнашивания, 4648-71 - разрушающего напряжения при изгибе и 14236-81 - разрушающего напряжения при растяжении, 23677-79 - твердости по Бринеллю, 19109-84 - ударной вязкости, 4650-80 - водопоглощения, 12.1.044-89 - кислородного индекса (КИ); 15088-83 - теплостойкости по Вика, 9.403-80 - стойкости к действию жидких агрессивных сред.

Результаты испытаний полученных образцов в сопоставлении с композицией на основе эпоксианилиновой смолы ЭА (ТУ 6-05-1190-76), выполненной согласно ВСН 214-82 ММСС СССР и прототипа приведены в таблице 2.

Экспериментальные данные, приведенные в таблице 2, позволяют установить, что фосфорсодержащие метакрилаты можно успешно использовать для получения химически стойких эпоксидных диановых композиций для верхнего слоя покрытий полов с пониженной горючестью. По уровню адгезионных показателей и разрушающему напряжению при растяжении образцы покрытия пола, содержащие ФОМ, не уступают известным образцам на основе эпоксианилиновой смолы, а по интенсивности изнашивания - сопротивлению растрескиванию, ударной вязкости, стойкости к термоциклированию и теплостойкости - превосходят не только их, но и образцы прототипа. Фосфорсодержащие метакрилаты являются эффективными антипиренами эпоксидных диановых композиций: кислородный индекс изученных образцов увеличивается с возрастанием содержания ФОМ в композиции и составляет от 23,0 до 25,4%.

Огнезащитная полимерная композиция для покрытия пола, включающая эпоксидную диановую смолу, аминный отвердитель, минеральный наполнитель, отличающаяся тем, что она содержит в качестве аминного отвердителя этилендиаминометилфенол, дополнительно гидропероксид изопропилбензола, ускоритель НК-1 и антипирен - фосфорсодержащий метакрилат формулы:

при следующем соотношении компонентов, мас.%:

эпоксидная диановая смола ЭД-20 51,81-63,82
минеральный наполнитель 15,54-19,16
этилендиаминометилфенол 8,81-10,85
фосфорсодержащий метакрилат 5,21-20,73
гидропероксид изопропилбензола 0,26-1,04
ускоритель НК-1 0,70-2,07


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для получения огнезащитного покрытия для древесины, бетона, металлов. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термостойкой краске, способной выдерживать высокие температуры и пригодной для маркировки сварочных электродов.
Изобретение относится к огнезащитным составам для древесины. .

Изобретение относится к лакокрасочным материалам и может быть использовано для получения антикоррозионных пожаробезопасных биостойких покрытий на различных материалах.

Изобретение относится к композициям на основе полиорганосилоксанов для получения огне-, биозащитных покрытий по древесине, переводящих древесину в группу трудносгораемых материалов.
Изобретение относится к литейному производству, в частности к противопригарным теплоизоляционным краскам для крупногабаритных изложниц. .
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.
Изобретение относится к термостойкой краске, которая может быть использована для маркировки сварочных электродов, металлических изделий в горячем состоянии, а также для дополнительной защиты огнеупорной футеровки печей.
Изобретение относится к составам для получения огнезащитных покрытий на древесине, в частности окрашенных покрытий, переводящих древесину в группу трудносгораемых материалов.

Изобретение относится к изготовлению огнеупорных красок для изделий с температурой обжига до 1600°С и может быть использовано для маркировки. .
Изобретение относится к получению, полимерных композиций для эпоксидных пенокомпаундов, применяемых в качестве герметизирующего материала для изделий радиотехнического назначения.

Изобретение относится к композиции эпоксидного порошкового покрытия и к способу ее получения. .
Изобретение относится к композиции для пенокомпаунда, используемого для заливки изделий радио- и электротехнического назначения, включающей в мас.ч.: 75-85 эпоксидной диановой смолы ЭД-20, триглицидиловые эфиры полиоксипропилентриола 43,5-49,3 Лапроксида-703 и 10,5-11,9 Лапроксида-301, 30-34 этилендиаминометилфенола АФ-2, 30-34 низкомолекулярной полиамидной смолы ПО-300, 15-17 полигидросилоксановой жидкости 136-41, 1,5-1,7 пенорегулятора Пента-483, 1,5-1,7 катализатора К-1 марки А, 3,7-4,3 этилсиликата-40 и 0,02-0,03 ацетона.
Изобретение относится к клеевой теплопроводящей композиции, предназначенной для крепления деталей с целью отвода тепла от греющихся элементов изделий радиотехнического назначения и для охлаждения теплонагруженных узлов и деталей, работающих в условиях ударных и вибрационных нагрузок.

Изобретение относится к области создания эпоксидных композиций, предназначенных для клеевых, заливочных, герметизирующих и ремонтных составов холодного отверждения.
Изобретение относится к полимерным композициям холодного отверждения на основе эпоксидных смол и может быть использовано в различных областях машиностроения при ремонте изношенных и сломанных деталей и узлов различных машин, агрегатов и оборудования.

Изобретение относится к эпоксидным композициям, которые могут быть использованы в качестве связующего для производства композиционных материалов, клеевых и заливочных составов в автомобильной, электротехнической и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к компаундам, применяемым для герметизации изделий радиоэлектронной аппаратуры. .
Изобретение относится к производству строительных материалов и может найти применение в строительстве и сельском хозяйстве. .
Изобретение относится к области ракетной техники и касается разработки эпоксидной литьевой композиции для бронирования вкладного заряда диаметром 300-700 мм из смесевого твердого ракетного топлива (СТРТ) методом заливки, работающего в широком диапазоне температур.
Изобретение относится к способу получения полифосфатов органических оснований, к смеси полифосфатов органических азотистых оснований и к применению полифосфатом и смеси полифосфатов в качестве антипиренов для пластмасс, предпочтительно термопластов, прежде всего полиамидов и сложных полиэфиров.
Наверх