Огнезащитная вспенивающаяся композиция для покрытия металлических конструкций

 

Изобретение относится к полимерным огнезащитным материалам, предназначенным для защиты металлических конструкций от воздействия огня в условиях пожара. Композиция включает эпоксидную диановую смолу, полиэтиленполиамин, меламин, диоксид титана, гидроксид алюминия, аэросил, порошок отвержденной мочевиноформальдегидной смолы, диаммонийфосфат и триаммонийфосфат. Определенное соотношение компонентов композиции обеспечивает повышение огнезащитных свойств, уменьшение массы и толщины покрытия. 1 табл.

Изобретение относится к полимерным огнезащитным материалам, предназначенным для защиты металлических конструкций и изделий от воздействия огня в условиях пожара.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является огнезащитная вспенивающаяся композиция на основе эпоксидной смолы, включающая отвердители аминного типа, производные фосфорной кислоты (10-20% на массу смолы), отходы циануровой кислоты, в частности меламин (1-25%), наполнители (например, [Аl(ОН)₃], разлагающиеся с эндотермическим эффектом (заявка ФРГ 3540524 А1, кл. С 09 К 21/00, 1987). Недостатками покрытия являются неудовлетворительные огнезащитные свойства. Поставленная цель достигается изменением состава композиции, включающей эпоксидную диановую смолу, ди- и триаммоний фосфат, мочевиноформальдегидную смолу, отвержденную щавелевой кислотой, диоксид титана, гидроксид алюминия, меламин, полиэтиленполиамин (ПЭПА) и аэросил при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Эпоксидная смола - 100 Диаммонийфосфат - 5-15 Триаммонийфосфат - 5-15 Мочевиноформальдегидная смола - 20-50 Диоксид титана - 4-8 Гидроксид алюминия - 10-40 Меламин - 5-15 Аэросил - 1-2 ПЭПА - 8-10
Растворитель (ацетон) - 10-15
Существенным отличием предлагаемого изобретения является использование в составе композиции отвержденной мочевиноформальдегидной смолы, которая при повышенных температурах обеспечивает интенсивное вспенивание при воздействии огня при пожаре. Применение смеси ди- и триаммонийфосфата способствует увеличению степени вспенивания покрытия, повышению тепло- и огнезащитных свойств образующегося пенослоя.

Покрытие, изготовленное из предлагаемой композиции, при исходной толщине 1,5 мм при огневых испытаниях по методике, описанной в ППБ 236-97, п.7, увеличивается в объеме в 30-40 раз и предотвращает прогрев металла в течение 35 мин. Материал, принятый за прототип, в аналогичных условиях обеспечивает защиту в течение 20 мин при начальной толщине покрытия 3 мм.

Композиционный состав готовят по следующей методике. Сухие компоненты тщательно измельчают до размеров диаметра частиц, не превышающих 70 мкм. Для получения порошка отвержденной мочевиноформальдегидной смолы используют ее водный раствор, в который при перемешивании добавляют насыщенный раствор щавелевой кислоты в соотношении мочевиноформальдегидная смола: щавелевая кислота= 50: 1 в пересчете на сухие компоненты. Затем отвержденную таким образом смолу высушивают при температуре 110-120^oС и измельчают. Эпоксидную смолу разбавляют растворителем до необходимой консистенции и в полученный раствор вносят сухие компоненты при тщательном перемешивании. Непосредственно перед применением в смесь добавляют рассчитанное количество отвердителя ПЭПА.

Жизнеспособность композиции составляет 8-10 часов. Состав на поверхность можно наносить кистью, валиком или напылением. Нанесенное покрытие отверждается в течение 12-15 часов, но для удаления остатков растворителя его выдерживают на воздухе при нормальных условиях еще 8-9 суток.

Пример.

Для получения предлагаемой огнезащитной композиции 30 мас.ч. отвержденной мочевиноформальдегидной смолы, 13 мас.ч. диаммонийфосфата, 13 мас.ч. триаммонийфосфата, 5 мас.ч. диоксида титана, 30 мас.ч. гидроксида алюминия, 10 мас. ч. меламина, 2 мас. ч. аэросила измельчают в шаровой мельнице до размера диаметра частиц не более 80 мкм и смешивают с эпоксидной смолой марки ЭД-20 (100 мас. ч.), которую предварительно разбавляют ацетоном (10 мас. ч.). Смесь тщательно перемешивают; не прерывая перемешивания, добавляют 10 мас. ч. отвердителя ПЭПА. Для испытаний полученную композицию наносят на стальные пластины размером 300х300х2 мм и выдерживают образцы на воздухе в течение 9 суток. Испытания проводят в соответствии с методикой ППБ 236-97, п.7.

Во время огневого воздействия при начальной толщине покрытия 1,5 мм оно увеличивается в объеме в 40 раз, а температура тыльной стороны металлической пластины повышается до 500^oС через 35 мин. Результаты испытаний приведены в таблице. Из таблицы видно, что соотношение компонентов определяет эффективность огнезащиты. При содержании компонентов ниже нижнего предела огнезащитные свойства существенно снижаются. При концентрации ингредиентов выше верхнего предела эффективность существенно не увеличивается, но возрастает вязкость состава, что создает технологические трудности при нанесении композиции и приводит к ухудшению физико-механических свойств покрытия.

Физико-механические свойства предлагаемой композиции:
плотность - 1,2-1,3 г/см³;
прочность при растяжении - 110-120 кгс/см²;
предел прочности при отрыве - 8-10 кгс/см².

Использование в качестве покрытия состава, содержащего компоненты в оптимальных соотношениях, обеспечивает повышение огнестойкости металлических конструкций в 1,5 раза при одновременном снижении толщины исходного покрытия вдвое по сравнению с покрытием прототипа.

Формула изобретения

Огнезащитная вспенивающаяся композиция для покрытия металлических конструкций, включающая эпоксидную диановую смолу, полиэтиленполиамин, меламин, гидроксид алюминия и наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве вспенивающегося наполнителя она содержит порошок отвержденной мочевиноформальдегидной смолы, полученной смешением водного раствора мочевиноформальдегидной смолы с насыщенным раствором щавелевой кислоты в соотношении 50:1 в пересчете на сухие компоненты, и дополнительно аэросил, диоксид титана и фосфорсодержащую добавку - смесь ди- и триаммонийфосфатов при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Эпоксидная диановая смола - 100
Полиэтиленполиамин - 8-10
Меламин - 5-15
Диоксид титана - 4-8
Гидроксид алюминия - 10-40
Аэросил - 1-2
Порошок отвержденной мочевиноформальдегидной смолы - 20-50
Диаммонийфосфат - 5-15
Триаммонийфосфат - 5-15а

РИСУНКИ

Рисунок 1