Огнезащитная композиция
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к области огнезащитных материалов, предназначенных для нанесения огнезащитного покрытия на наружные и внутренние металлические конструкции. Описана огнезащитная композиция, содержащая акриловую дисперсию, полифосфат аммония, пентаэритрит, диоксид титана, меламин, антивспениватель кремнийорганический, диоксид кремния и воду, при заявленном соотношении компонентов, при этом мольное соотношение полифосфата аммония и пентаэритрита равно 1:1. Технический результат - предложенная огнезащитная композиция обеспечивает 4 группу огнезащитной эффективности.
Настоящее изобретение относится к строительным материалам, а именно к области огнезащитных материалов, предназначенных для нанесения огнезащитного покрытия на наружные и внутренние металлические конструкции объектов гражданского, промышленного и военного назначения, для обработки конструкций железнодорожного транспорта, мостов, эстакад, защитных сооружений с целью повышения предела их огнестойкости.
Известна огнезащитная композиция «ДЖОКЕР» (патент RU №2249576, С1), включающая, мас.%:
акриловая дисперсия 19,0-30,0
полифосфат аммония 13,0-33,0
пентаэритрит 1,5-21,5
эфир целлюлозы 0,1-1,4
меламин 6,0-26,0
диоксид титана 0,1-14,0
этиленгликоль 0,2-5,0
глицерин 0,1-2,0
стекловолокно 6,0-10,0
вода остальное.
Для данной композиции характерна низкая технологичность ее механического нанесения, обусловленная засорением сопла распылительного устройства вследствие наличия в составе композиции неравномерно измельченных частиц стекловолокна.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип по совокупности сходных существенных признаков, является известная огнезащитная композиция «УНИКУМ» (патент RU 2249578, С1), которая содержит мас.%:
акриловую дисперсию 19,5-30,5
полифосфат аммония 13,2-33,2
пентаэритрит 1,6-21,6
эфир целлюлозы 0,1-1,4
меламин 6,0-26,0
диоксид титана 0,1-14,0
этиленгликоль 0,2-5,0
глицерин 0,1-2,0
вода остальное.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известных огнезащитных композиций, относится быстрое разрушение огнезащитного покрытия при температуре свыше 600°С из-за неравномерного «выгорания» компонентов композиции вследствие их неоптимального соотношения в составе композиции.
Задачей настоящего изобретения является увеличение предела огнестойкости металлических конструкций за счет высоких теплоизолирующих свойств композиции при воздействии пламени пожара.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении огнезащитной эффективности благодаря оптимальному соотношению компонентов в композиции, обеспечивающему наиболее полное формирование вспененной теплоизолирующей массы при вспучивании покрытия вследствие воздействия высоких температур.
Указанный технический результат достигается за счет того, что огнезащитная композиция, содержащая акриловую дисперсию, полифосфат аммония, пентаэритрит, диоксид титана, меламин и воду, дополнительно содержит антивспениватель кремнийорганический и диоксид кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%:
акриловая дисперсия 19,0-30,0
полифосфат аммония 5,8-21,5
пентаэритрит 8,2-30,0
меламин 6,0-26,0
диоксид титана 0,1-14,0
антивспениватель кремнийорганический 0,2-5,0
диоксид кремния 0,2-8,0
вода остальное,
при этом акриловая дисперсия содержит не менее 50% сополимера, а полифосфат аммония и пентаэритрит находятся в смеси в мольном соотношении 1:1.
Заявителем экспериментально установлено, что смесь полифосфата аммония и пентаэритрита при мольном соотношении компонентов 1:1 (равное количество вещества) обеспечивает наиболее полное удержание углерода для образования углеродного каркаса во вспененном слое, что влияет на образование мелкопористого теплоизолирующего слоя с хорошим изолирующим действием.
В прототипе мольное соотношение ингредиентов в смеси полифосфата аммония и пентаэритрита лежит в пределах 1,5-2,4.
В изобретении мольное соотношение ингредиентов в смеси полифосфата аммония и пентаэритрита равно 1:1 при следующем количественном соотношении ингредиентов по массе:
- полифосфата аммония - 5,8-21,5
- пентаэритрита - 8,2-30.
При мольном соотношении 1:1 на 5,8 весовых частей полифосфата аммония строго должно приходиться 8,2 части пентаэритрита, на 10 весовых частей полифосфата - 14 частей пентаэритрита и т.д. Верхний предел: на 21,5 весовых частей полифосфата должно строго приходиться 30 весовых частей пентаэритрита. Отсюда и интервал по массе для смеси полифосфата аммония и пентаэритрита в композиции составляет от 14 (5,8+8,2=14) до 51,5 (21,5+30=51,5).
Антивспениватель кремнийорганический - соединение, введение которого в указанном интервале наиболее эффективно препятствует образованию устойчивых пен и стабилизирует краску, что положительно сказывается при нанесении ее механическими способами, а также способствует увеличению срока ее хранения.
Диоксид кремния является дополнительным пеногасителем.
Отсутствие в составе композиции стекловолокна повышает технологичность нанесения защитной композиции.
Огнезащитную композицию готовят смешением компонентов в диссольвере с последующим пропусканием через краскотерку.
При приготовлении композиции могут быть использованы следующие материалы:
Пентаэритрит ГОСТ 9286-89, представляющий собой белый кристаллический порошок без посторонних примесей, видимых невооруженным глазом, допускается серо-голубого или желтоватого цвета.
Полифосфат аммония - ТУ 6-47-15-90, антипирен - вещество, предохраняющее материалы от воспламенения и самостоятельного горения.
При этом пентаэритрит и полифосфат аммония должны находиться в мольном соотношении 1:1.
Для придания краске необходимой вязкости и улучшения технологичности нанесения на защищаемые поверхности в композицию вводят диоксид титана - ГОСТ 9808084, наполнитель, универсальный белый пигмент.
Меламин, марка 002.
Антивспениватель кремнийорганический, в качестве которого подходит любой его частный вид, например: антивспениватель кремнийорганический «ПК-3» по ТУ 2999-129-05744685-94 и антивспениватель кремнийорганический «Sotro-145» по ТУ 2999-015-480828-02.
Диоксид кремния.
Для использования в качестве связующего в заявленной композиции подходят любые водные дисперсии, содержащие не менее 50% акрилового сополимера. При меньшем содержании акрилового сополимера дисперсия расслаивается и не может быть применена в качестве основы для заявленной композиции.
Частными формами таких дисперсий являются акриловые дисперсии следующих марок (содержание акрилового сополимера составляет 51-52%):
- акриловая дисперсия «Диакам» (51% сополимера) по ТУ 2241-039-07507802-2001, представляющая собой продукт сополимеризации бутилакрилата, метакриловой кислоты и стирола, - молочно-белая жидкость без коаглюма и механических примесей;
- акриловые дисперсии «Диакам-11», «Диакам-22», «Диакам-81» на основе мономера Акрил-30 (ТУ 2433-002-0483-96) «Диакам-11»;
- акриловая дисперсия «Акрэлос» 805 Б по ТУ 6-02-05757593-176-93.
Ниже приводятся примеры конкретных огнезащитных композиций в соответствии с заявленным изобретением.
Пример 1.
Огнезащитная композиция следующего состава, мас.%:
- дисперсия акриловая марки «Акрэлос» - 22,
- полифосфат аммония - 13,
- пентаэритрит - 15,
- диоксид титана - 8,5,
- меламин - 14,5,
- антивспениватель кремнийорганический марки ПК-34,0,
- диоксид кремния - 4,0,
- вода - 19.
В данной композиции смесь (28% мас.) полифосфата аммония и пентаэритрита состоит из 13 весовых частей полифосфата аммония и 15 весовых частей пентаэритрита (мольное соотношение между ингредиентами 1:1).
Пример 2.
Огнезащитная композиция следующего состава, мас.%:
- дисперсия акриловая марки «Диакам» - 25,
- полифосфат аммония - 11,
- пентаэритрит - 13,
- диоксид титана - 8,5,
- меламин - 14,5,
- антивспениватель кремнийорганический «Sotro-145» - 1,0,
- диоксид кремния - 7,0,
- вода - 20.
В данной композиции смесь (24% мас.) полифосфата аммония и пентаэритрита состоит из 11 весовых частей полифосфата аммония и 13 весовых частей пентаэритрита (мольное соотношение между ингредиентами 1:1).
Пример 3.
Огнезащитная композиция следующего состава, мас.%:
- дисперсия акриловая «Диакам» - 20,
- полифосфат аммония - 13,5,
- пентаэритрит - 16,5,
- диоксид титана - 8,5,
- меламин - 14,5,
- антивспениватель кремнийорганический - 4,0,
- диоксид кремния - 4,0,
- вода - 19.
В данной композиции смесь (30% мас.) полифосфата аммония и пентаэритрита состоит из 13,5 весовых частей полифосфата аммония и 16,5 весовых частей пентаэритрита (мольное соотношение между ингредиентами 1:1).
Способ нанесения огнезащитной композиции согласно изобретению: на подготовленную грунтованием металлическую поверхность механизированным или ручным способом наносят композицию в несколько слоев общей толщиной 1,4 мм, что обеспечивает 4 группу огнезащитной эффективности.
Огнезащитная композиция, содержащая акриловую дисперсию, полифосфат аммония, пентаэритрит, диоксид титана, меламин и воду, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит антивспениватель кремнийорганический и диоксид кремния, а мольное соотношение полифосфата аммония и пентаэритрита равно 1:1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| акриловая дисперсия | 19,0-30,0 |
| полифосфат аммония | 5,8-21,5 |
| пентаэритрит | 8,2-30 |
| меламин | 6,0-26,0 |
| диоксид титана | 0,1-14,0 |
| антивспениватель кремнийорганический | 0,2-5,0 |
| диоксид кремния | 0,2-8,0 |
| вода | остальное |
