Пропиточный состав для огне- и биозащиты древесины и материалов на ее основе
Владельцы патента RU 2306219:
Закрытое акционерное общество "УНИХИМТЕК" (ЗАО "УНИХИМТЕК") (RU)
Изобретение относится к области защиты древесины и материалов на ее основе от возгорания и биоповреждений. Описан пропиточный состав для огне- и биозащиты древесины и материалов на ее основе, содержащий 24,0-32,0 мас.% фосфористой кислоты, 20,0-27,0 мас.% карбамида, 6,0-10,0 мас.% оксиэтилидендифосфоновой кислоты и остальное воду. Состав дополнительно содержит 0,5-1 мас.% добавки, усиливающей фунгицидную активность пропиточного состава, в качестве которой используют неорганические соединения бора или соли аммония, и 1,0-10,0 мас.% добавки, усиливающей проникаемость пропиточного состава в древесину, в качестве которой используют одно- или двухосновные спирты или апротонные диполярные растворители. Технический результат - состав устойчив к длительному хранению, способен при малых расходах обеспечить высокий уровень огне- и биозащиты древесины, пригоден к применению в условиях строительных площадок вплоть до температуры минус 30°С. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области защиты древесины и материалов на ее основе от возгорания и биоповреждений и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности, строительстве и других областях для получения негорючих материалов и конструкций, не подверженных гниению.
Известно использование для защиты древесины от возгорания и гниения различных составов на основе фосфор- и азотсодержащих соединений. Однако составы, содержащие неорганические соединения фосфора, через некоторое время "высаливаются" на поверхности древесины. "Высоленный слой" имеет низкую адгезию к древесине, и, таким образом, через некоторое время эффективность защиты снижается. Применение фосфорорганических антипиренов лишено указанных выше недостатков, однако предложенные ранее антипирены обнаруживают токсические свойства не только в процессе разложения при горении, но и при синтезе самих антипиренов, при производстве работ по нанесению состава, что ограничивает их применение на практике. Часто эффективность этих составов в качестве антипиренов не высока.
В патенте RU 2197375 С1 от 2003.01.27, выданном на «Способ получения антисептика для пропитки древесины», раскрывается пропиточный состав антисептического и биоогнезащитного действия, в виде водорастворимого препарата, содержащий диаммонийфосфат, карбамид, фтористый натрий и ацетоноформальдегидную смолу.
Определенное соотношение компонентов состава обеспечивает высокие антисептические и огнезащитные свойства, однако этот состав имеет ряд недостатков. Во-первых, состав имеет слабую способность диффузии и легко вымывается из обработанной древесины. Во-вторых, входящая в состав смола быстро переходит в водонерастворимое состояние, что приводит к необратимому расслоению состава и снижает его живучесть. Кроме того, состав имеет высокую экологическую опасность, поскольку содержит препараты первого класса опасности.
Известно использование для защиты древесины от возгорания и гниения составов, содержащих органические соединения фосфора, а именно диалкилфосфиты (патент RU 2061589 C1 от 1996.06.10). Эти составы показывают более высокую эффективность огне- и биозащиты по сравнению с другими антипиренами, содержащими фосфорорганические соединения. Однако все варианты этих составов являются высокотоксичными вследствие выделения ядовитых соединений как в процессе производства антипиренов, так и в процессе горения пропитанной древесины. Кроме того, вышеупомянутые составы невозможно применять в условиях строительной площадки при отрицательных температурах. Отметим также, что при малых расходах их огнезащитная эффективность невелика.
Наиболее близкий состав к предложенному раскрывается в патенте RU 2191111. Этот состав содержит смесь продуктов реакции эквимолярных количеств фосфористой кислоты с карбамидом и воду. Данный состав обеспечивает повышение пожаробезопасности при производстве огне- и биозащитных составов и получение высоких огнезащитных свойств при снижении стоимости конечного продукта.
К недостаткам известного состава можно отнести невысокую проникаемость в древесину. Для обеспечения высокой огнезащитной эффективности состава необходима глубокая пропитка древесины. Кроме того, производство состава требует применения технологий, связанных с взаимодействием твердых веществ при нагревании, что приводит к повышению токсичности производства.
Задачей настоящего изобретения является создание состава, устойчивого к длительному хранению, способного при малых расходах обеспечить высокий уровень огне- и биозащиты древесины, пригодного к применению в условиях строительной площадки вплоть до температуры минус 30°С, а также способного обеспечить улучшение экологических условий производства огне- и биозащитных составов.
Поставленная задача решается тем, что пропиточный состав для огне- и биозащиты древесины и материалов на ее основе, содержащий фосфористую кислоту, карбамид и воду, дополнительно содержит оксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФК) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Фосфористая кислота | 24,0-32,0 |
| Карбамид | 20,0-27,0 |
| Оксиэтилидендифосфоновая кислота | 6,0-10,0 |
| Вода | остальное |
В качестве целевых добавок в способе могут быть использованы дополнительно неорганические соединения бора (например, борная кислота), соли аммония (например, хлорид аммония, сульфат аммония, фосфат аммония, карбонат аммония, нитрат аммония и т.п.), придающие составу дополнительную фунгицидную активность (фунгицид - химическое вещество, применяемое для борьбы с грибами-возбудителями болезней растений, разрушающими деревянные конструкции или повреждающими материальные ценности), а также одно- или двухосновные спирты (например, изопропанол, этанол, метанол, этиленгликоль, пропиленгликоль) или апротонные диполярные растворители, обеспечивающие лучшую проникаемость состава в древесину.
Под апротонными диполярными растворителями понимаются органические растворители, которые не диссоциируют с образованием протона и молекула которых представляет диполь. К таким растворителям можно отнести, например, диметилсульфоксид, диметилформамид, гексаметилфосфортриамид и др.
Сущность изобретения состоит в следующем.
Компоненты состава подобраны таким образом, чтобы он содержал смесь продуктов взаимодействия фосфористой кислоты, ОЭДФК и карбамида в мольном соотношении (0.95-0.83):(0.12-0.05):(1.00-0.95), полученную при температуре 55-65°С в присутствии необходимого количества воды.
Такое соотношение компонентов обеспечивает заявленные свойства огнебиозащитного состава.
Для повышения фунгицидных свойств и более глубокой пропитки, повышающей огнезащитные свойства огнезащищаемых изделий, в состав, содержащий смесь продуктов взаимодействия фосфористой кислоты, ОЭДФК и карбамида в технической воде, дополнительно вводят 0.5-1% неорганического соединения бора, например, борной кислоты, а также 1-10% спирта, например, изопропанола.
Заявляемое соотношение компонентов состава обеспечивает повышенную огнезащиту и фунгицидную токсичность, а также пониженную коррозионную активность и пониженную температуру застывания состава.
Состав прост в изготовлении - может быть получен в одну стадию, его производство является экологически чистым, без образования сточных вод и вредных выбросов, получаемый продукт удобен в обращении, т.к. представляет собой водный раствор.
Огнебиозащитный состав наносится на защищаемую поверхность кистью или пульверизатором до прекращения впитывания, либо окунанием. Обработка может быть многократной с промежуточной сушкой в зависимости от вида древесины.
Для получения состава использовали фосфористую кислоту (ТУ 6-09-4023-75), оксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФК, ТУ 6-09-5372-87), карбамид (ГОСТ 2081-92).
Изобретение осуществляется следующим образом.
Производят взвешивание сухих (фосфористая кислота, карбамид, ОЭДФК) и жидких (вода) компонентов в количестве, соответствующем разовой загрузке. Затем в смесителе с механическим перемешиванием приготавливают раствор. Способ приготовления раствора заключается в порционном добавлении указанных выше ингредиентов в смеситель при одновременном нагревании до 55-65°С и интенсивном перемешивании. Компоненты загружают в произвольной последовательности. После полного растворения компонентов состава в смеситель добавляют целевые функциональные добавки.
Изобретение иллюстрируется нижеследующими примерами.
Пример 1. Состав готовят следующим образом. В смеситель подают воду (28.5 г), загружают последовательно фосфористую кислоту (22.2 г), ОЭДФК (6.0 г) и карбамид (18.0 г). Полученную смесь постепенно нагревают до температуры 55°С при постоянном перемешивании. Затем полученный состав охлаждают и получают светло-желтую прозрачную жидкость.
Пример 2. В полученную, как изложено в примере 1, жидкость (74.7 г) добавляют 0.5 мас.% (0.37 г) борной кислоты и перемешивают до полного растворения.
Пример 3. В полученную, как изложено в примере 1, жидкость (74.7 г) добавляют 10 мас.% (7.47 г) изопропанола и перемешивают 5-10 мин до исчезновения пузырьков воздуха.
Эти и другие составы предложенного изобретения приведены в таблице 1.
В таблице 2 приведены физико-химические и эксплуатационные свойства предложенного состава
| Таблица 1 | ||||||||||
| Содержание компонентов в пропиточном составе | Составы, мас.% | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | ||
| 1 | Фосфористая кислота | 30 | 30 | 30 | 24,0 | 32,0 | 29 | 31 | 25 | 27 |
| 2 | Карбамид | 24 | 24 | 24 | 26,0 | 20,0 | 22 | 25 | 22 | 23 |
| 3 | Оксиэтилидендифосфоновая кислота | 8 | 8 | 8 | 12,0 | 5,0 | 7 | 6 | 10 | 9 |
| 4 | Борная кислота | 0.5 | ||||||||
| 5 | Изопропанол | 10 | ||||||||
| 6 | Этиленгликоль | 10.0 | ||||||||
| 7 | Хлорид аммония | 1.0 | ||||||||
| 8 | Диметилсульфоксид | 4.0 | ||||||||
| 9 | Гексаметилфосфортриамид | 1.0 | ||||||||
| 10 | Вода | остальное |
| Таблица 2 | |||||||||
| Свойства полученных продуктов | Состав | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| Физико-химические свойства состава | |||||||||
| Агрегатное состояние | Прозрачная светло-желтая жидкость | ||||||||
| Содержание, мас.%: фосфора | 13.7-13.8 | 13.6-13.7 | 13.7-13.8 | 12.5-12.6 | 13.5-13.6 | 13.0-13.1 | 13.5-13.6 | 12.4-12.5 | 12.9-13.08 |
| азота | 11.2-11.3 | 11.1-11.2 | 11.2-11.3 | 12.1-12.2 | 9.3-9.4 | 10.2-10.3 | 11.6-11.7 | 10.2-10.3 | 10.7-10.8 |
| Плотность, г/см3 | 1.2-1.3 | ||||||||
| рН среды | 1.9-2.5 | ||||||||
| Температура замерзания, °С | -30 | -30 | -35 | -27 | -32 | -30 | -31 | -35 | -28 |
| Огнезащитная способность: | |||||||||
| Потеря массы, % | 5.2 | 5.4 | 5.5 | 6.0 | 5.8 | 5.2 | 5.7 | 5.6 | 5.9 |
| Время самостоятельного горения, с | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Биозащитные свойства: степень поражения образцов деревоокрашивающими и плесневыми грибами | |||||||||
| Степень поражения поверхности, % | 0.3 | 0 | 0.4 | 0.6 | 0 | 0.2 | 0 | 0.2 | 0.5 |
| Эффективность обработки поверхности, лет, не менее | 14 | ||||||||
| Расход состава, г/м2 | 270 | 260 | 280 | 260 | 270 | 270 | 260 | 280 | 270 |
1. Пропиточный состав для огне- и биозащиты древесины и материалов на ее основе, содержащий фосфористую кислоту, карбамид и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит оксиэтилидендифосфоновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Фосфористая кислота | 24,0-32,0 |
| Карбамид | 20,0-27,0 |
| Оксиэтилидендифосфоновая кислота | 6,0-10,0 |
| Вода | остальное |
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит 0,5-1 мас.% добавки, усиливающей фунгицидную активность пропиточного состава.
3. Состав по п.2, отличающийся тем, что в качестве добавки, усиливающей фунгицидную активность пропиточного состава, содержит неорганические соединения бора или соли аммония.
4. Состав по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит 1,0-10,0 мас.% добавки, усиливающей проникаемость пропиточного состава в древесину.
5. Состав по п.4, отличающийся тем, что в качестве добавки, усиливающей проникаемость пропиточного состава в древесину, содержит одно- или двухосновные спирты или апротонные диполярные растворители.
