Состав для теплозащитных покрытий

 

Изобретение относится к технологии получения тепло-, огнезащитных вспенивающихся покрытий и может быть использовано для защиты поверхностей от высокотемпературных воздействий. Покрытие включает внешний слой хлорсульфированного полиэтилена и по крайней мере один слой состава из жидкого натриевого стекла отвердителя - кремнефтористого натрия, наполнителя - шамота, аэросила и стеклянных нитей длиной 5-10 мм, пигмента неорганического и кристаллогидратов. Сочетание компонентов в определенном соотношении обеспечивает снижение токсичности состава, повышение стойкости слоя покрытия к вибрациям и статическим нагрузкам, уменьшение коэффициента температуропроводности. 1 табл.

Предлагаемый состав относится к теплозащитным (огнезащитным) вспенивающимся покрытиям и может быть использован для защиты поверхностей от высокотемпературных воздействий.

Известен состав для теплозащитных покрытий А.С. СССР N 1682369 по МКИ C 09 D 5/18, 1989 года, содержащий (мас.ч.): Хлорсульфированный полиэтилен - 12 - 14 Толуол - 42 - 45 Хлористый метилен - 42 - 45 Терморасширяющийся графит - 48 - 52 n-трет-Бутилформальдегидная смола - 7 - 9 Полиметилсилазан - 8 - 12 и состав для теплозащитных покрытий А.С. СССР N 179886 по МКИ C 09 D 123/34, 1993 года, содержащий (вес.ч.): Хлорсульфированный полиэтилен - 12 - 14 Толуол - 86 - 88
Терморасширяющийся графит - 5 - 30
Дициандиамид - 5 - 30
Окись магния - 1,0 - 1,1
Окись цинка - 1,0 - 1,1
Стеариновая кислота - 1,0 - 1,1
Дифенилгуанидин - 0,3 - 0,4
Недостатками данных составов является недостаточная экологическая чистота.

Наиболее близким прототипом для предлагаемого состава является состав огнестойкой краски А.С. СССР N 12537 по классу 22f,9, содержащий, кг:
Жидкое стекло натриевое или калиевое - 25
Горячая вода - 15
Тяжелый шпат - 15
Окись цинка - 1
Мел - 0,5
Крахмал - 0,25
Глицерин - 0,2
Хлорноватокислый калий - 0
Краска минеральная - До желтого цвета
Недостатком прототипа является недостаточная экологическая чистота из-за включения органических веществ и связанное с этим снижение теплостойкости. Использование хлорноватокислого калия приводит к выделению кислорода в процессе прогрева, который поддерживает горение.

Технический результат изобретения - снижение токсичности состава.

Помимо вышеописанного технического результата возможно дополнительное повышение стойкости слоя покрытия к вибрациям и статическим нагрузкам.

Помимо вышеописанных технических результатов наблюдалось повышение теплозащитных свойств покрытия.

Поставленные технические результаты достигаются тем, что в составе для теплозащитных покрытий содержится (вес.ч.):
Вода - 20,4 - 78,8
Жидкое натриевое стекло - 10,2 - 44,7
Шамот - 12,1 - 35,8
Кремнефтористый натрий - 2,0 - 7,1
Пигмент неорганический - 1,0 - 7,2
Аэросил - 2,0 - 7,3
Стеклянные нити длиной 5 - 10 мм - 0,01 - 10,0
Кристаллогидраты - 0,01 - 10,0
С целью повышения влагостойкости и атмосферостойкости наносится внешний слой хлорсульфированного полиэтилена толщиной 40 - 80 мкм.

Наличием в составе жидкого натриевого стекла достигается вспениваемость слоя материала от термического воздействия и технический результат изобретения за счет экологически основного компонента состава. Наличием в составе шамота достигается большая теплоемкость и низкая температуропроводность слоя материала. Кремнефтористый натрий служит отвердителем состава. Пигмент придает различные цвета составу. Аэросил повышает тиксотропные свойства и уменьшает теплопроводность состава. Наличием в составе стеклянных нитей достигается дополнительное повышение стойкости слоя материала к вибрациям и статическим нагрузкам. Наличие в составе кристаллогидратов, например тригидрата ацитата натрия, алюмокалиевых квасцов, достигается уменьшением коэффициента температуропроводности состава за счет дополнительного поглощения теплоты во время фазовых превращений, например плавления. Наличием в составе внешнего слоя из хлорсульфированного полиэтилена достигается повышение атмосферостойкости покрытия.

Испытание теплозащитных свойств покрытия осуществлялось по следующей методике на установке СИН-1 (стенд импульсивного нагрева). Приготовленный состав наносили на стальные 2 мм образцы кистью. В опытах наносили слой покрытия толщиной 4 мм. Края образцов защищали при помощи трех каскадов трубчатых газоразрядных водоохлаждаемых источников излучения с ксеноновым наполнителем типа ДТП 10/200. Расстояние до испытуемого образца подбиралось таким образом, чтоб суммарная плотность теплового потока на его поверхность достигала 200 кВт/м. Температура обратной поверхности образца измерялась с помощью термопары.

Вибростойкость оценивали по времени появления первых трещин на образцах, помещенных на вибростенд при частотах от 10 до 4000 Гц и ускорении от 1,25 до 40 g.

Экологическую чистоту определяли по суммарному газовыделению окиси углерода и органических веществ в вакуум из равной навески вещества (0,5 г) при нагреве его до 500^oC в течение 20 минут.

Результаты испытания приведены в таблице в сопоставлении с композицией прототипа. Из таблицы видно повышение теплозащитных свойств, вибростойкости и экологической чистоты при переходе от состава-прототипа к заявляемому составу. По результатам испытаний (таблица) выбраны оптимальные граничные условия соотношения компонентов. К тому же значительное повышение содержания наполнителя вело к повышению вязкости состава и невозможности пользоваться кистью для его нанесения, а снижение содержания аэросила приводило к стеканию состава с вертикальной стенкой.

Предлагаемый состав характеризуется примером.

Смешивают компоненты (вес.ч.):
Шамот - 15,8
Кремнефтористый натрий - 2,1
Пигмент неорганический - 1,2
Аэросил - 2,3
Стеклянные нити длиной 5 - 10 мм - 0,1
Кристаллогридраты - 0,1
до образования однородной смеси (далее "компонент 1")
Перед применением смешивают водный раствор жидкого натриевого стекла (вес.ч.) - 110,0 (ГОСТ 13078-81) с "компонентом 1" до образования однородной смеси (далее "компонент 2").

Предлагаемый состав готовят перед употреблением из двух компонентов. Срок хранения компонентов в таком двухкомпонентном виде, не ухудшающем их огнезащитных и физико-механических свойств 0,5 года. Жизнеспособность изготовленного состава 4 - 5 ч. Состав наносят в один или несколько слоев на защищаемую поверхность любым известным способом (кистью, валиком, краскораспылителем). Время высыхания пленки состава до отлипа при 15 - 35^oC не более 2 ч. Последний слой состава сушится в течение 5 - 6 ч при 15 - 35^oC. Затем на поверхность, покрытую "компонентом 2", наносят внешний слой хлорсульфированного полиэтилена толщиной 40 - 80 мкм и сушат 0,5 ч при 15 - 35^oC.

Формула изобретения

Теплозащитное покрытие, выполненное из по крайней мере одного слоя состава, включающего жидкое натриевое стекло, отвердитель, наполнитель, пигмент неорганический и воду, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит внешний слой хлорсульфированного полиэтилена, а состав на основе жидкого стекла содержит в качестве отвердителя кремнефтористый натрий, наполнителя - шамот, аэросил и стеклянные нити длиной 5 - 10 мм и дополнительно кристаллогидраты при следующем соотношении компонентов состава, вес.ч.:
Вода - 20,4 - 78,8
Жидкое натриевое стекло - 10,2 - 44,7
Шамот - 12,1 - 35,8
Кремнефтористый натрий - 2,0 - 7,1
Пигмент неорганический - 1,0 - 7,2
Аэросил - 2,0 - 7,3
Стеклянные нити длиной 5 - 10 мм - 0,01 - 10,0
Кристаллогидраты - 0,01 - 10,0

РИСУНКИ

Рисунок 1