Огнезащитная вспучивающая композиция
Владельцы патента RU 2425078:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ им. А.Н. Туполева) (RU)
Изобретение относится к огнезащитным вспучивающимся композициям для получения покрытий, которые могут быть использованы в авиастроении, автомобилестроении, строительстве, химической промышленности. Композиция включает (мас.ч.): эпоксидную смолу 100, аминный отвердитель 22-28, полифосфат аммония 15-25, триглицидилфосфат 10-20, полиаминометиленфосфонат натрия 5-10, углеродные нанотрубки 0,01-0,1, пентаэритрит 10-20. Композиция обладает высокими огнезащитными свойствами. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к огнезащитным вспучивающимся композициям для получения покрытий, которые могут быть использованы в авиастроении, автомобилестроении, строительстве, химической промышленности для защиты от воздействия огня в условиях пожара.
Известна огнезащитная полимерная композиция для покрытий (Патент РФ 2176258, МПК7 C09D 5/18, 163/02, C09K 21/14, опубл. 27.11.2001), включающая эпоксидную диановую смолу ЭД-20, полифосфат аммония, карбамидоформальдегидную смолу КФ-Ж, отверждаемую полиэтиленполиамином, отличающаяся тем, что в композицию дополнительно вводится продукт дегидрополиконденсации фенантрена, содержащего хром, при следующим соотношении компонентов, мас.%:
Эпоксидная диановая смола ЭД-20 - 81,97-59,89
Полифосфат аммония - 4,098-23,95
Карбамидоформальдегидная смола КФ-Ж 0,82-2,99
Продукт дегидрополиконденсации фенантрена, содержащего хром 0,82-4,19
Полиэтиленполиамин - 12,3-8,98
Композиция имеет невысокие огнезащитные свойства.
Известна огнезащитная вспучивающаяся эмаль (Патент РФ 2177973, МПК7 C09D 127/24, 183/04, 5/18, опубл. 10.01.2001), содержащая хлорированное производное поливинилхлорида, кремнийорганическую смолу, полимерное фосфатное соединение, эпоксидную диановую смолу, низкомолекулярное фосфатное соединение, окисленный графит, пигмент, растворитель. Эмаль обладает недостаточно высокой огнезащитой конструкций.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является огнезащитная вспенивающаяся композиция для металлических конструкций (Патент РФ 2199564, МПК7 C09D 5/18, 163/02, C09K 21/14, опубл. 27.02.2003), включающая эпоксидную диановую смолу, полиэтиленполиамин, меламин, диоксид титана, гидроксид алюминия, аэросил, порошок отвержденной мочевиноформальдегидной смолы, диаммонийфосфат и триаммонийфосфат. Известная композиция не обладает достаточно высокими огнезащитными свойствами, т.к. для достижения 500°С на стальной пластине требуется незначительное время.
Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, заключается в повышении огнезащитных свойств покрытия.
Технический результат достигается тем, что в огнезащитной вспучивающейся композиции, включающей эпоксидную смолу, аминный отвердитель, полифосфат аммония, новым является то, что она дополнительно содержит триглицидилфосфат, полиаминометиленфосфонат натрия, углеродные нанотрубки и пентаэритрит, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Эпоксидная смола | 100 |
| Полифосфат аммония | 15-25 |
| Триглицидилфосфат | 10-20 |
| Полиаминометиленфосфонат натрия | 5-10 |
| Пентаэритрит | 10-20 |
| Углеродные нанотрубки | 0,01-0,1 |
| Аминный отвердитель | 22-28 |
В качестве аминного отвердителя используется диаминодифенилметан.
В таблице 1 приведены примеры составов композиций. В таблице 2 представлены сравнительные свойства покрытий на основе предлагаемой и известной композиций.
Теплоизолирующие свойства огнезащитных покрытий по металлу определяли в соответствии с методикой ВНИИПО [ВНИИПО, 1998. Определение теплоизолирующих свойств огнезащитных покрытий по металлу. Методика]. Сущность метода заключается в определении времени прогрева необогреваемой стороны образца до критической температуры (для стали - 500°С) в процессе испытаний, которые проводятся по заданному температурному режиму.
В качестве эпоксидной смолы использовали смолы марок: ЭД-20, ЭД-16, ЭД-8 (ГОСТ 10587-84), Э-40 (ОСТ 10-416-76).
В качестве углеродных нанотрубок использовали многослойные пакетированные нанотрубки марки «Таунит» (А.Ткачев, С.Мищенко, В.Негров, Н.Меметов, А.Пасько, С.Блинов, Д.Турлаков. Промышленное производство углеродного наноматериала «Таунит» // Наноиндустрия. - 2007, №2. - С.24-26).
Композиция готовится следующим образом. Углеродные нанотрубки предварительно диспергируют в триглицидилфосфате. Эпоксидную смолу смешивают с полифосфат аммонием и пентаэритритом, затем добавляют триглицидилфосфат с диспергированными углеродными нанотрубками. Перед использованием в полученную композицию вводят полиаминометиленфосфонат натрия и диаминодифенилметан. Композицию наносят (намазкой, заливкой, распылением и т.д.) на защищаемую поверхность (металлы, дерево, пластмассы) и отверждают при комнатной температуре в течение суток и проводят испытание на огнезащитные свойства.
Как видно из таблицы 2, предлагаемая композиция обладает высокими огнезащитными свойствами в предлагаемом диапазоне концентрации компонентов.
| Таблица 1 | |||||||||
| Состав | Содержание компонентов, мас.ч., по примерам | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| Эпоксидная смола | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Триглицидилфосфат | 10 | 15 | 20 | 10 | 15 | 20 | 10 | 15 | 20 |
| Полифосфат аммония | 15 | 15 | 15 | 20 | 20 | 20 | 25 | 25 | 25 |
| Пентаэритрит | 10 | 15 | 20 | 10 | 15 | 20 | 10 | 15 | 20 |
| Полиаминометиленфосфонат натрия | 5 | 10 | 5 | 10 | 5 | 10 | 5 | 10 | 5 |
| Углеродные нанотрубки | 0,01 | 0,05 | 0,1 | 0,01 | 0,05 | 0,1 | 0,01 | 0,05 | 0,1 |
| Диаминодифенилметан | 22 | 25 | 28 | 22 | 25 | 28 | 22 | 25 | 28 |
| Таблица 2 | |||||||||
| Свойства | Показатель по примерам | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| Адгезия, МПа | 15 | 18 | 21 | 14 | 17 | 20 | 13 | 16 | 19 |
| Начало вспучивания, с | 10 | 13 | 14 | 11 | 14 | 15 | 12 | 15 | 17 |
| Степень вспучивания | 39 | 39 | 40 | 39 | 35 | 37 | 36 | 38 | 40 |
| Время достижения на подложке 500°С, мин | 39 | 40 | 45 | 42 | 46 | 47 | 44 | 47 | 48 |
1. Огнезащитная вспучивающая композиция, включающая эпоксидную смолу, аминный отвердитель, полифосфат аммония, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит триглицидилфосфат, полиаминометиленфосфонат натрия, углеродные нанотрубки и пентаэритрит при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| эпоксидная смола | 100 |
| полифосфат аммония | 15-25 |
| триглицидилфосфат | 10-20 |
| полиаминометиленфосфонат натрия | 5-10 |
| пентаэритрит | 10-20 |
| углеродные нанотрубки | 0,01-0,1 |
| аминный отвердитель | 22-28 |
2. Огнезащитная вспучивающаяся композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве аминного отвердителя используется диаминодифенилметан.
