Огнезащитный вспучивающийся материал
Владельцы патента RU 2738116:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреж-дение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) (RU)
Изобретение относится к огнетеплозащитному материалу, который может использоваться в качестве противопожарных штор. Предложен огнезащитный вспучивающийся материал, выполненный в виде ткани из стекловолокна с нанесенным на нее полимерным покрытием из поливинилхлоридной композиции, включающей производное фосфорной кислоты и диоктилфталат, при этом композиция дополнительно содержит хлорпарафин, гидроксид алюминия, борат цинка и фосфорборсодержащий олигомер, а в качестве производного фосфорной кислоты композиция содержит трихлорпропилфосфат при следующем массовом соотношении компонентов, мас.ч.: поливинилхлорид 10,0, диоктилфталат 5,0, трихлорпропилфосфат 35,0, хлорпарафин 9,0-14,0, гидроксид алюминия 22,0, борат цинка 13,0, фосфорборсодержащий олигомер ФБО 1,0-6,0. Технический результат - увеличение адгезионной прочности связи между слоями пластизоль-ткань и увеличение длительности огнезащитной эффективности материала. 2 табл.
Изобретение относится к огнетеплозащитному материалу, который может использоваться в качестве противопожарных штор.
Известен огнезащитный вспучивающийся материал, состоящий из вспучивающейся композиции на основе пластифицированной полимерной массы, содержащей поливинилхлорид, пластификатор, фосфат аммония, пентаэритрит и амид, армированной текстильным материалом (Пат. GB 1408133, МПК C08K3/32, C08К5/52, C08F114/06, 1975).
Недостатком данного огнезащитного материала являются сравнительно низкие огнезащитные свойства.
Известен огнестойкий текстильный материал, представляющий собой текстильное полотно из смеси полиэфирных волокон или с хлопковыми, или с льняными волокнами, или со смесью хлопковых или льняных волокон с шерстяными, с нанесенным на него дискретным покрытием на основе эмульсионного поливинилхлорида, содержащего тальк или мел и трихлорэтилфосфат (Патент РФ №2294411, МПК D06M15/244, D06M13/298, C09K21/14, C09D127/06, D06M101/04, D06M101/12, D06M101/32, C09K21/12, опубл. 27.09.1997).
Недостатком данного огнестойкого текстильного материала являются сравнительно невысокие огнезащитные свойства.
Наиболее близким к заявляемому является огнезащитный вспучивающийся материал (Патент РФ №2091424, МПК С09K21/12, опубл. 27.09.1997). Материал выполнен в виде ткани из стекловолокна с нанесенным на нее полимерным покрытием из поливинилхлоридной композиции, содержащей в качестве аммониевой соли фосфорной кислоты двузамещенный фосфорнокислый аммоний и дополнительно в качестве пластификатора диоктилфталат. Вспучивающимся компонентом в материале являются двузамещенный фосфорнокислый аммоний и пентаэритрит.
Недостатком данного материала является то, что высокий огнезащитный эффект обеспечивается значительной толщиной покрытия, а не его свойствами.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка огнезащитного вспучивающегося материала с небольшой толщиной покрытия при сохранении огнетеплозащитной эффективности материала.
Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение адгезионной прочности связи между слоями пластизоль-ткань и увеличение длительности огнезащитной эффективности материала.
Технический результат достигается тем, что в огнезащитном вспучивающемся материале, выполненном в виде ткани из стекловолокна с нанесенным на нее полимерным покрытием из поливинилхлоридной композиции, включающей производное фосфорной кислоты и диоктилфталат, при этом композиция дополнительно содержит хлорпарафин, гидроксид алюминия, борат цинка и фосфорборсодержащий олигомер, а в качестве производного фосфорной кислоты композиция содержит трихлорпропилфосфат при следующем массовом соотношении компонентов, мас. ч.: поливинилхлорид 10,0, диоктилфталат 5,0, трихлорпропилфосфат 35,0, хлорпарафин 9,0-14,0, гидроксид алюминия 22,0, борат цинка 13,0, фосфорборсодержащий олигомер ФБО 1,0-6,0.
В предлагаемом огнезащитном вспучивающемся материале используют следующие компоненты:
Поливинилхлорид (ПВХ)– эмульсионный Slovinil E-671основа пластизоля.
Диоктилфталат (ДОФ), трихлорпропилфосфат (ТХПФ), хлорпарафин (Хлорпарафин ХП-470) - пластификаторы.
Гидроксид алюминия, борат цинка - наполнители-антипирены.
В качестве модифицирующей добавки повышающей огнестойкость и адгезию к ткани используется фосфорборсодержащий олигомер ФБО (ТУ 40-461-806-66-07).
В качестве основы использовалась стеклоткань СТ-420 (ТУ 5952-331-00149363-2010).
Использование в качестве модифицирующей добавки фосфорборсодержащего олигомера ФБО при заявленном составе композиции, придает огнезащитному материалу повышенную огнестойкость. Присутствие в составе композиции ФБО препятствует деструкции огнезащитного материала при воздействии высокой температуры за счет образования на поверхности более прочного защитного коксового слоя. Кроме того, происходит непосредственная доставка фосфорборсодержащего олигомера в зону термического воздействия и коксообразования, где происходит ингибирование радикально-цепных процессов окисления. При этом пенококс выполняет теплозащитную функцию, препятствует прогреву и деструкции материала.
Огнестойкость огнезащитного материала достигается благодаря использованию компонентов, обеспечивающих снижение горючести за счет синергетического действия. К синергистам фосфорборсодержащего олигомера ФБО - замедлителя горения можно отнести, гидроксид алюминия, борат цинка и галогенсодержащие соединения-пластификаторы. Кроме этого, используемые добавки выполняют несколько функций, т. е. одновременно могут является: замедлителями горения, пластификаторами, наполнителями и др. Например, большой эффект может быть получен введением наполнителя, разлагающегося с поглощением тепла. Классическим примером такого наполнителя является гидроксид алюминия Al(OH)3, от которого отщепляется вода. В этом случае тепло расходуется как на нагрев наполнителя, так и на разложение наполнителя и нагрев образующейся воды до температуры пламени.
Также ФБО выполняет роль промотора адгезии – повышая прочность связи полимерного покрытия из поливинилхлоридной композиции со стеклотканью.
Заявленные количества фосфорборсодержащего олигомера ФБО, позволяют получить огнетеплозащитный материал, обладающий улучшенными огнезащитными и адгезионными характеристиками.
В таблице 1 приведены составы приготовленных смесей.
Таблица 1
| Ингредиент, мас.ч. | Контрольный пример | Номер состава | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| ПВХ | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| ДОФ | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| ТХПФ | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 |
| Хлорпарафин ХП-470 | 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 |
| Гидроксид алюминия | 22 | 22 | 22 | 22 | 22 | 22 | 22 |
| Борат цинка | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 |
| ФБО | - | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Огнезащитный вспучивающийся материал изготавливается следующим образом.
Все сухие ингредиенты в рецептуре тщательно перемешиваются. Затем при перемешивании небольшими порциями добавляется смесь пластификаторов, предварительно перемешанная. Полученная однородная масса выдерживается в течение 24 часов для вызревания. В это время происходит набухание частиц ПВХ под воздействием пластификатора, что увеличивает вязкость и облегчает процесс желирования. Полученную пасту еще раз перемешивают перед дальнейшим желированием пластизоля. Для исследования полученного огнезащитного вспучивающегося материала пластизоль наносят на ткань из стекловолокна. Огнезащитный вспучивающийся материал выдерживался в сушильном шкафу 10-15 минут при температуре 150-165°С. Толщина покрытия составляла 0,65 мм.
Готовые образцы подвергали необходимым испытаниям.
Огне-, теплозащитные и адгезионные свойства предлагаемого материала приведены в таблице 2.
Таблица 2
| Показатель | Контрольный пример | Номер состава | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| Время прогрева образца до 100°С, с | 11,0 | 13,0 | 20,0 | 28,0 | 16,0 | 14,0 | 12,0 |
| Температура после прогрева в течение 60 с, °С | 165,7 | 164,1 | 143,4 | 115,8 | 124,9 | 144,9 | 165,4 |
| Адгезионная прочность при отслаивании, Н | 13,0 | 14,0 | 15,0 | 19,0 | 18,0 | 14,0 | 13,5 |
Оценка длительности теплозащитной эффективности образцов огнезащитного материала при высокотемпературном нагреве проводилась на образцах, размером 10×10см.
Оценка скорости прогрева образцов огнезащитного материала при высокотемпературном нагреве (теплостойкость) проводилась следующим образом: определялось время прогрева обратной стороны образца до температуры 100°C.
Нагрев образца проводился открытым пламенем плазматрона Multiplaz-3500 (ГОСТ 12.2.007.8-75 «Устройства электросварочные и для плазменной обработки»), на поверхности создавалась температура 2000°C. Образец закреплялся в штативе под углом 90° к пламени плазматрона. Для уменьшения стока тепла и уменьшения погрешности опыта образец по краю изолировался асбестом.
Для измерения температуры на необогреваемой поверхности образца использовался пирометр марки С-300.3 «Фотон» (ГОСТ 28243-96 «Пирометры. Общие технические требования»). Принцип работы пирометра основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения преимущественно в диапазонах инфракрасного излучения и видимого света.
Адгезионную прочность при отслаивании определяли по ГОСТ Р 57514-2017.
Таким образом, огнезащитный вспучивающийся материал, выполненный в виде ткани из стекловолокна с нанесенным на нее полимерным покрытием из поливинилхлоридной композиции, содержащей поливинилхлорид, диоктилфталат, трихлорпропилфосфат, хлорпарафин, гидроксид алюминия, борат цинка и фосфорборсодержащий олигомер, при заявленном соотношении компонентов, обладает большей длительностью огнезащитной эффективности и высокими адгезионными показателями.
Огнезащитный вспучивающийся материал, выполненный в виде ткани из стекловолокна с нанесенным на нее полимерным покрытием из поливинилхлоридной композиции, включающей производное фосфорной кислоты и диоктилфталат, отличающийся тем, что композиция дополнительно содержит хлорпарафин, гидроксид алюминия, борат цинка и фосфорборсодержащий олигомер, а в качестве производного фосфорной кислоты композиция содержит трихлорпропилфосфат при следующем массовом соотношении компонентов, мас. ч.:
Поливинилхлорид 10,0
Диоктилфталат 5,0
Трихлорпропилфосфат 35,0
Хлорпарафин 9,0-14,0
Гидроксид алюминия 22,0
Борат цинка 13,0
Фосфорборсодержащий олигомер ФБО 1,0-6,0
