Состав для огне- и биозащиты древесины

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и промышленности стройматериалов, в частности, для защиты древесины и материалов на ее основе от возгорания и биопоражения. Описан состав для огне- и биозащиты древесины, содержащий следующие компоненты, мас.%: крахмал 4.13-5.0; ортофосфорную кислоту 18.36-20.0; амиловый спирт 2.0-3.0; диметилфосфит 23.58-24.08; диметилформамид 15.07-16.03; малеиновую кислоту 4.15-5.04; этиленгликоль 15.67-18.0 и остальное воду. Предложенный состав обладает живучестью в течение 3 лет и способствует повышению устойчивости древесины к возгоранию и биопоражению без снижения её прочностных характеристик. 3 табл.

 

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и строительству для защиты древесины и материалов на ее основе от возгорания и биопоражения.

В настоящее время известно множество пропиточных составов на основе соединений фосфора, используемых для защиты древесины от возгорания и биопоражения. Анализ составов пропиток показал, что наибольшее распространение получили солевые антипирены, содержащие неорганические соединения фосфора. Это объясняется возможностью многочисленных комбинаций солевых ингредиентов, их дешевизной и простотой приготовления. Защитный слой создается посредством минерализации солевых составляющих среди волокон клетчатки. Главными недостатками солевых антипиренов являются недолговечность огнезащитного слоя и «высаливание» препаратов на поверхность древесины, что исключает дальнейшую обработку древесины лакокрасочными материалами. Поэтому наиболее действенными являются антипирены-реагенты на основе фосфорорганических соединений [1-4], преобразующие клетчатку поверхностного слоя древесины в трудновоспламеняемое соединение. Преимущество таких составов заключается в долговечности огнезащитной обработки. Обработанные реагентами деревянные поверхности допустимо модифицировать любыми видами лакокрасочных материалов. Несмотря на перечисленные достоинства вышеупомянутые составы исключают возможность проведения работ по огнезащите в условиях строительной площадки при отрицательных температурах, что переводит работы по огнезащите в разряд сезонных или требует дополнительного создания положительных температур. Также невысока эффективность этих составов в качестве антипиренов.

Наиболее близкими по составу к изобретению являются варианты составов для огне- и биозащиты древесины, включающие смесь продуктов реакции диметилфосфита с диэтиламином с общим содержанием фосфора 20.1-20.6 мас.% и азота 9.0-9.3 мас.%; смесь продуктов реакции диметилфосфита с малеиновой кислотой с общим содержанием фосфора 13.6-13.9 мас.%; смесь продуктов реакции диметилфосфита с диметилформамидом с общим содержанием в антипирене фосфора 16.9-17.4 мас.%, азота 7.6-7.8 мас.% [5]. Эффективность огне- и биозащиты древесины этими вариантами составов значительно выше, чем другими антипиренами, содержащими фосфорорганические соединения.

Однако вышеупомянутые варианты пропиточных составов [5] невозможно применять в условиях строительной площадки при отрицательных температурах. Кроме того, при малых расходах их огнезащитная эффективность невелика.

Целью изобретения является создание атмосфероустойчивого состава, способного при малых расходах обеспечить высокий уровень огнезащиты древесины, не снижая ее эксплуатационные свойства, а также пригодного к применению в условиях строительной площадки вплоть до температуры минус 30°С.

Это достигается тем, что предлагаемый состав является комплексным соединением, включающим модифицированный коксообразователь, антипирен и антифриз. В качестве коксообразователя состав содержит модифицированный углевод, отвечающий общей формуле (C_xH_yO_z)_n. Модифицирование углевода - процесс проведения его гидролиза в присутствии минеральной кислоты - проводится с целью обеспечения капиллярной пропитки. Для улучшения пластификации состава в продукты гидролиза крахмала вводят малое количество одноатомного спирта общей формулы R - ОН, где R - алкил, содержащий пять атомов углерода. В качестве антипирена состав содержит смесь продуктов реакции эквимолярных количеств диалкилфосфита, содержащего в алкиле два атома углерода с амидом карбоновой кислоты общей формулы RCONH₂, где R - алкил с содержанием двух атомов углерода, и дикарбоновой кислотой общей формулы HOOCRCOOH, где R - алкенил, содержащий два атома углерода. В качестве антифриза состав содержит предельный двухатомный спирт-гликоль с общей формулой С_nН_2+n(ОН)₂. Для улучшения подвижности состав доливают водой.

Состав представляет собой смесь компонентов:

- крахмал 4.13-5.0 мас.%

- ортофосфорную кислоту 18.36 - 20.0 мас.%

- амиловый спирт 2-3.0 мас.%

- диметилфосфит 23.58-24.08 мас.%

- диметилформамид 15.07-16.03 мас.%

- малеиновую кислоту 4.15 - 5.04 мас.%

- этиленгликоль 15.67 - 18.0 мас.%

- а также воду

Состав представляет собой прозрачную бесцветную жидкость плотностью 1.12-1.448×10^-3 кг/м³ с показателем преломления 1.442-1.448, рН среды 2.1-3, температурой застывания -30°С, условной вязкостью по ВЗ-1 40-50с.

Для защиты древесины от возгорания состав наносят в количестве 0.1-0.3 кг/м², для защиты от биопоражений - 0.06 кг/м². Изобретение характеризуется нижеследующим примером и табл. 1-3.

Пример 1

На первой стадии в гидролизаторе проводят реакцию каталитического гидролиза крахмала в количестве 5.0 мас.% при 90°С в присутствии ортофосфорной кислоты (20.0 мас.%) в течение 40 минут с последующим введением амилового спирта (3 мас.%). Затем в гидролизатор вводят часть диметилформамида (2 мас.%). На второй стадии в предварительно нагретый (не ниже 50°С) синтезатор заливают 24.08 мас.% диметилфосфита и 14.03 мас.% оставшегося диметилформамида, перемешивают и нагревают до 140°С, выдерживают при этой температуре 20 минут, затем охлаждают до 120°С и в реакционную смесь вводят 5.04 мас.% малеиновой кислоты. Всю смесь перемешивают, нагревают до 125°С и выдерживают 25 минут и охлаждают до 80°С. На третьей стадии пропиточный раствор приготовляют путем смешения в гидролизаторе при температуре 80°С полученного фосфоразотсодержащего антипирена и водного раствора модифицированного коксообразователя в течение 30 минут с последующим введением этиленгликоля в количестве 18.0 мас.%. Далее температуру поднимают до 85°С, выдерживают 25 минут и затем охлаждают продукты реакции до 22°С. Конечным продуктом является бесцветное смолообразное вещество. Для увеличения подвижности состава его доливают водой, предварительно нагретой до 48-50°С, в количестве 8.85 мас.%. Полученный состав сливают в накопительную емкость.

Состав имеет следующие эксплуатационные характеристики:

1. Огнезащитная эффективность (потеря массы в керамической трубе) 1.78-3.52%, продолжительность самостоятельного горения и тления 0 секунд;

2. Адгезия известных лакокрасочных покрытий к древесине, модифицированной полученным составом - 1 балл;

3. Состав при расходе 0.06 кг/м² является биостойким в отношении дереворазрушающего гриба Coniophora Cerebella;

4. Состав не является коррозионно-активным и не снижает прочностные показатели древесины;

5. Состав выдерживает температуру окружающей среды до -30°С.

Состав наносили кистью в три слоя с расходом 0.1-0.3 кг/м² на поверхность образцов прямослойной воздушно-сухой древесины сосны размером 30×60×150 мм, влажностью 8% с промежуточной сушкой в течение не менее 30 минут. Оценку поведения состава по свойству замерзания проводили визуально в морозильной камере при температурах среды от

-30 до -31°С. Свойства состава приведены в табл. 1-3.

Огнезащитную эффективность состава оценивали по ГОСТ 12.1.044-89, антисептические свойства - на культуре агрессивного дереворазрушающего гриба Coniophora Cerebella по ГОСТ 30028.4-93; адгезию лакокрасочных покрытий (красок Pesto, Miralkid, Unica Super /Tikkurila/, а также лаков Bootsklarlac /Meffert Ag/ - методом решетчатых надрезов по ГОСТ 15140-80; живучесть составов - визуально до расслоения составов (максимальный срок испытаний 3 года). Из табл. 1-2 следует, что полученный состав позволяет повысить устойчивость древесины к возгоранию и биопоражению, не являясь коррозионно-активным и не снижая прочностные характеристики древесины. К тому же на модифицированную этим составом древесину можно наносить любые лакокрасочные покрытия. Из табл. 3 следует, что полученный состав способен выдерживать температуру окружающей среды до -30°С; при температуре -31°С уменьшается подвижность состава и начинается его частичная кристаллизация.

Источники информации

1. Патент 674903 (СССР). Состав для защиты древесины от гниения и возгорания. /Сосин С.Л., Покровская Е.Н., Никифорова Т.П., Лепарский Л.О., Мышелова Г.Н. Заявлено 23.03.78.

2. Патент 737212 (СССР). Препарат для защиты древесины от гниения и возгорания. /Горшин С.Н., Максименко Н.А. Заявлено 07.07.78.

3. Патент 1810283 А1 (СССР). Состав для огнебиозащиты древесины. / Покровская Е.Н., Никифорова Т.П., Бельцова Т.Г., Мышелова Г.Н. Заявлено 07.02.91.

4. Патент 2011512 (Россия). Биоогнезащитный состав для древесины. / Покровская Е.Н., Никифорова Т.П., Маковский Ю.Л., Сидоров В.И. Заявлено 25.11.91.

5. Патент 2061589 (Россия). Состав для огне- и биозащиты древесины (варианты). / Михайлов В.И., Землицкий В.Е., Киселев В.А. Заявлено 23.04.93.

Состав для огне- и биозащиты древесины, содержащий диметилфосфит и диметилформамид, отличающийся тем, что он дополнительно содержит крахмал, ортофосфорную кислоту, амиловый спирт, малеиновую кислоту, этиленгликоль и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Крахмал 4,13-5,0

Ортофосфорная кислота 18,36-20,0

Амиловый спирт 2,0-3,0

Диметилфосфит 23,58-24,08

Диметилформамид 15,07-16,03

Малеиновая кислота 4,15-5,04

Этиленгликоль 15,67-18,0

Вода остальное