Композиция для огне- и биозащиты древесины
Изобретение относится к композициям на основе полиорганосилоксанов для получения огне-, биозащитных покрытий по древесине, переводящих древесину в группу трудносгораемых материалов. Техническая задача - создание нового защитного состава, обеспечивающего высокую эффективность огне- и биозащиты материалов из древесины. Предложен состав, содержащий (мас.%): полиорганосилоксан или тетраэтоксисилан (2,5-10), немодифицированую или модифицированную полиэфиром полиметилфенилсилоксановую смолу (0,5-7,0), сополимер на основе бутилметакрилата и метакриловой кислоты или ее эфира (6,0-10,0), фосфорсодержащее соединение, выбранное из трис-хлорэтилфосфата, трис-хлорпропилфосфата или полифосфата аммония (25,0-35,0), бутанол (6,0-10,0) и ароматический растворитель (остальное). Предложенный состав обеспечивает древесине биостойкость 100% и вторую группу огнезащитной эффективности. 2 табл.
Изобретение относится к композициям на основе полиорганосилоксанов и может быть использовано для получения огне-, биозащитных покрытий по древесине, переводящих древесину в группу трудносгораемых материалов.
Известно огнезащитное покрытие для древесины, которое получают взаимодействием на поверхности древесины при температуре окружающей среды 15-20 ч. смеси 45-70% в виде 40-45% раствора в органическом растворителе органосилоксана формулы:
[(R)2SiO]a [RSiO1,5]b-[R(OH)SiO]c,
где R-СН3, -С6Н5; а и с=0-5, b>а и с, при этом сумма а+b+с≥10,
и 30-55% феноксихлорфосфазена. Композиция может содержать пластификатор в количестве 3-5% от массы феноксихлорфосфазена (SU №1812188, C08G 77/395, C09D 183/06, опубл. 1993). Данный состав позволяет получить покрытия со следующими показателями качества: твердость 0,47-0,64 усл. ед., адгезия 1-2 балла, влагостойкость 2-8 мас.% потеря массы при горении 10,3-23,04%, время самостоятельного горения 19,6-105,0 с.
Известен состав огнезащитной композиции (SU №1812199, МПК C09D 183/06, 5/18, опубл. 1993 г.), включающий полиорганосилоксан, представляющий собой 40% раствор олигометил(фенил)силоксана в органическом растворителе, борную кислоту, наполнитель (оксид магния или слюду), антипирен (гидроксид алюминия) и пигмент (окрашенные соединения меди) в следующем соотношении компонентов, мас.%:
| полиорганосилоксан | 40-50 |
| борная кислота | 15-20 |
| оксид магния или слюда | 10-20 |
| гидроксид алюминия и/или окрашенные соединения меди | 10-20 |
Указанный состав обеспечивает получение качественного покрытия со следующими показателями качества: время самостоятельного горения 0,32-1,87 мин, твердость 0,48-0,65, адгезия 2-3 балла.
Известен состав для огнезащитного покрытия древесины, содержащий 8,5-28,0 мас.% полиоганосилоксана, 4,0-25,0 мас.% пигмента, 2,0-15,0 мас.% наполнителя, 2,0-5,0 мас.% трис-хлорпропилфосфата, 0,8-3,0 мас.% бентонитовой глины,4,0-15,0 мас.% алкидного лака ПФ-060 и/или акрилового сополимера БМК-5, 10-40 мас.% полифосфата аммония и/или алюмосиликатного наполнителя и растворитель (RU №2326915, C09D 183/04, C09D 5/18, 2008). Состав образует покрытия, обладающие высокими физико-механическими свойствами, в частности время самостоятельного горения 0,9-8 мин, потеря массы после удаления источника горения 9-11%, однако состав имеет высокую вязкость, кроме того, в описании изобретения ничего не сказано о биостойкости обработанных материалов.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по компонентам и свойствам является состав для огне-биозащитного покрытия древесины, включающий алкидный лак, биоцидную добавку - раствор политрибутилоловоакрилата в ксилоле, сиккатив, оксаль, полиметилсилоксановый каучук, олигосилилсилоксан, фосфорсодержащее соединение в качестве антипирена, смесь ксилола и уайт-спирита в качестве растворителя и пигмент(SU №1657519, C09D 167/08, В27К 3/52, 1991).
Недостатком указанного состава является высокая вязкость. Вязкие составы хуже инъецируются в более глубокие слои древесины, что приводит к снижению биозащитных и огнезащитных свойств. Кроме того, многокомпонентность состава усложняет технологию его изготовления.
Задачей изобретения является создание нового защитного состава, обеспечивающего высокую эффективность огне- и биозащиты материалов из древесины.
Сущность изобретения заключается в том, что состав, содержащий кремнийорганическое соединение, фосфорсодержащее соединение, акриловый полимер и ароматический растворитель, согласно изобретению, в качестве кремнийорганического соединения содержит смесь полиорганосилоксана или тетраэтоксисилана(ТЭОС) и немодифицированной или модифицированной полиэфиром полиметилфенилсилоксановой смолы, в качестве фосфорсодержащего соединения трис-хлорэтилфосфат, трис-хлорпропилфосфат или полифосфат аммония, в качестве акрилового полимера-сополимер на основе бутилметакрилата и метакриловой кислоты или ее эфира и дополнительно содержит бутанол, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Полиорганосилоксан или тетраэтоксисилан, | |
| в пересчете на сухой остаток | 25-100 |
| Немодифицированная или модифицированная полиэфиром | |
| полиметилфенилсилоксановая смола | |
| в пересчете на сухой остаток | 0,5-7,0 |
| Акриловый полимер | 6,0-10,0 |
| Фосфорсодержащее соединение | 25,0-35,0 |
| Бутанол | 6,0-10,0 |
| Ароматический растворитель | остальное |
Все компоненты, входящие в состав заявленной композиции, не дефицитны и выпускаются промышленностью.
Каждый из названных признаков сам по себе известен, но их устойчивая взаимная связь в заявленном соотношении является необходимой и достаточной для достижения суммарного эффекта, неочевидного для специалиста, нового технического результата, не присущего данным признакам в их раздробленности. Поэтому заявленный состав соответствует критерию "изобретательский уровень".
Предлагаемый состав обеспечивает одновременно огне-, био- и влагозащиту древесных материалов.
В качестве полиорганосилоксана используют полиметилфенилсилоксановую смолу (ПМФСС), представляющую собой 50-60% раствор полиметилфенилизобутоксисилоксановой смолы в толуоле или ксилоле; кремнийорганическую смолу КО 134-276, представляющую собой 34-40% раствор полифенилсилоксановой смолы в толуоле или ксилоле; кремнийорганическую смолу 139-297, представляющую собой 60-70% раствор полифенилизобутоксисилоксановой смолы в толуоле или ксилоле; Этилсиликат - 32 и Этилсиликат 40, представляющие собой смесь тетраэтоксисилана и олигоэтоксисилоксанов.
В качестве немодифицированной или модифицированной полиэфиром полиметифенилсилоксановой смолы могут быть использованы электроизоляционные кремнийорганические лаки: КО-921, представляющий собой 48-52% раствор полиметилфенилсилоксановой смолы в толуоле; КО-915, представляющий собой 63-67% раствор в толуоле полиметилфенипсилоксановой смолы, модифицированной полиэфиром; КО-916А, представляющие собой 58-62% раствор в толуоле полиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной полиэфиром; КО-916К, представляющий собой 64-68% раствор в ксилоле полиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной полиэфиром; лак КО-075, представляющий собой 34-40% раствор в толуоле, ксилоле или сольвенте полиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной пентафталевым лаком.
В качестве акрилового полимера может быть использован сополимер БМК- 5, представляющий собой сополимер бутилметакрилата и метакриловой кислоты, бисерные полимеры на основе бутилметакрилата и метилметакрилата серии Дегалан LP (Дегалан LP 64/12, Дегалан LP65/12, Дегалан LP 675).
В качестве растворителя используют преимущественно ароматические растворители: толуол, ксилол, сольвент т.п.
Состав готовят следующим образом: расчетное количество акрилового полимера растворяют в расчетном количестве толуола, далее последовательно загружают остальные ингредиенты, смесь перемешивают до однородного состояния, выдерживают 2 часа и после анализа на соответствие ТУ разливают в тару.
При необходимости допускается введение в состав, в качестве пигмента, красителей органических серии Тиразоль (ТУ 6-36-5763445-40-91, ТУ 6-00-04691277-146-96, ТУ 6-00-5763441-86-93).
Варианты предложенного состава представлены в таблице 1.
Полученные составы представляют собой однородную жидкость от светло-желтого до коричневого цвета без посторонних включений, массовая доля нелетучих веществ составляет 25-45%, условная вязкость при температуре (20±0,5)°С по вискозиметру типа В3-246 с диаметром сопла 4 мм 11-12 с, время высыхания до степени 3 при температуре (20±2)°С не более 24 ч.
Перед нанесением состава поверхность очищают от грязи и пыли. На обрабатываемую поверхность наносят краскораспылителем, кистью или валиком вдоль волокон древесины. После высыхания первого слоя (через 24 часа) наносят второй слой. Общий расход состава составляет 160-180 г/м2.
Для испытания на биостойкость (по ГОСТ 9.048-89, метод 1) на деревянные образцы кисточкой наносили состав, затем высушивали сутки при комнатной температуре. После этого образцы заражали суспензией с концентрацией 1-2 млн/мл спор грибов Aspergillus niger van Tieghem, Aspergillus terreus Thorn, Aureobasidium pullulans (de Bary) Amaud, Paecilomyces variotii Bainier, Penicillium funiculosum Thorn, Penicillium ochrochloron Biourge, Scopularipsis brevi-caulis Bainier, Trichoderma viride Pers. ex S.F.Gray. Дополнительно в суспензию были введены с поры дереворазрушающих грибов Serpula lacrimans BKM F - 465 и Antrodia sinuosa BKM F - 1741. Контролем служили деревянные образцы без пропитки.
Образцы, зараженные суспензией грибов, помещали в открытой чашке Петри в эксикатор и выдерживали в условиях, оптимальных для роста гибов: температуре 27-28°С и влажности 98% в течение 28 суток. Промежуточные осмотры образцов проводили через каждые 14 суток.
Результаты испытаний на биостойкость представлены в таблице 2.
Из представленных данных видно, что покрытия, на основе предложенного состава придают древесине влагостойкость и биостойкость (грибостойкость) 100%.
Огнезащитные свойства заявленного состава проверялись в соответствии с НПБ 251-98 "Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на ее основе. Общие требования. Методы испытаний". В результате проведенных испытаний установлено, что потеря массы при сжигании образцов, обработанных заявляемым составом, составляет 15,6-21% (среднеарифметическое значение 10 испытаний 18,7%) что соответствует второй группе огнезащитной эффективности.
| Таблица 2 | ||||
| Шифр образца | Внешний вид после испытаний | Балл | Биостойкость, % | |
| Образцы с пропиткой | 1-1 | Визуально и под микроскопом прорастания спор и конидий не обнаружено | 0 | 100 |
| 1-2 | 0 | 100 | ||
| 1-3 | 0 | 100 | ||
| 1-4 | 0 | 100 | ||
| 1-5 | 0 | 100 | ||
| 1-6 | 0 | 100 | ||
| 1-7 | 0 | 100 | ||
| 1-8 | 0 | 100 | ||
| 1-9 | 0 | 100 | ||
| 1-10 | 0 | 100 | ||
| Образцы без пропитки | 2-1 | Визуально отчетливо видно развитие грибов на 30% поверхности | 4 | 0 |
| 2-2 | 4 | 0 | ||
| 2-3- | 4 | 0 | ||
| 2-4 | 4 | 0 | ||
| 2-5 | 4 | 0 | ||
| 2-6 | 4 | 0 | ||
| 2-7 | 4 | 0 | ||
| 2-8 | 4 | 0 | ||
| 2-9 | 4 | 0 | ||
| 2-10 | 4 | 0 |
Состав для огне-, биозащитного покрытия древесины, содержащий кремнийорганическое соединение, фосфорсодержащее соединение, акриловый полимер и ароматический растворитель, отличающийся тем, в качестве кремнийорганического соединения содержит смесь полиорганосилоксана или тетраэтоксисилана и немодифицированной или модифицированной полиэфиром полиметилфенилсилоксановой смолы, в качестве фосфорсодержащего соединения трис-хлорэтилфосфат, трис-хлорпропилфосфат или полифосфат аммония, в качестве акрилового полимера сополимер на основе бутилметакрилата и метакриловой кислоты или ее эфира и дополнительно содержит бутанол при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Полиорганосилоксан или тетраэтосисилан, | |
| в пересчете на сухой остаток | 2,5-10,0 |
| Немодифицированная или модифицированная | |
| полиэфиром полиметилфенилсилоксановая | |
| смола в пересчете на сухой остаток | 0,5-7,0 |
| Указанный акриловый полимер | 6,0-10,0 |
| Указанное фосфорсодержащее соединение | 25,0-35,0 |
| Бутанол | 6,0-10,0 |
| Ароматический растворитель | остальное |
