Огнезащитная композиция
Изобретение относится к огнезащитной композиции для покрытий. Композиция содержит органофункциональный полимер GENIOSIL STP-E10, меламин в качестве газообразователя, пентаэритрит в качестве дополнительного источника углерода, смесь полифосфата аммония и бората цинка в качестве антипирена, диоксид титана, смесь пластификаторов, светостабилизатор, реологическую добавку, диспергатор, сшиватель и ксилол в качестве растворителя. В композицию дополнительно введены триметоксивинилсилан, армирующий наполнитель Волластонит МИВОЛЛ 10-97 или молотое углеволокно с размером частиц 0,2 мм, или молотое стекловолокно с размером частиц 0,2 мм, пеногаситель, пигмент. При этом в качестве смеси пластификаторов взята смесь эфиров ортофосфорной кислоты в массовом соотношении 1:1, в качестве диспергатора взята алкиламониевая соль высокомолекулярного сополимера, в качестве сшивателя взят 3-(триметоксисилил)пропиламин, в качестве реологической добавки взята смесь раствора модифицированной мочевины и бентонитовой глины, органически модифицированной четвертичным аммониевым основанием, при следующем отношении компонентов, мас.%: органофункциональный полимер - 8,0-15,0, смесь пластификаторов - 5,0-20,0, антипирен - 15,0-40,0, меламин - 5,0-15,0, пентаэритрит - 5,0-15,0, диоксид титана - 7,0-10,0, армирующий наполнитель - 0,5-3,0, реологическая добавка - 0,1-3,0, пеногаситель - 0,4-0,8, светостабилизатор - 1,0-2,5, диспергатор - 0,4-3,0, триметоксивинилсилан - 0,5-2,5, 3-(триметоксисилил)пропиламин - 0,5-1,5, пигмент - 0,00-0,01, ксилол - остальное. Композиция может дополнительно содержать в качестве пластификатора реакционноспособный продукт на основе дифенилолпропана и эпихлоргидрина в количестве 0,5-6,0 мас.%, в качестве антипирена - трехокись сурьмы в количестве 0,5-3 мас.%. Технический результат - покрытия на основе предложенной композиции обладают высокими технологическими и потребительскими свойствами: технологичность состава при нанесении АВД Wagner (угол распыла более 40 градусов) не зависит от количества растворителя, возможно нанесение многослойного покрытия, расход состава на 1 мм сухого покрытия 1,6 кг/м2, повышенные эксплуатационные свойства покрытия: покрытие выдерживает длительное воздействие нефтепродуктов и воды, может эксплуатироваться в диапазоне температур от минус 60 до плюс 100°С. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 9 пр.
Изобретение относится к строительным огнезащитным материалам для получения огнезащитного быстроотверждаемого атмосферостойкого покрытия и предназначено для круглогодичного применения в строительстве промышленных объектов, в т.ч. объектов нефтегазового комплекса, для огнезащиты металлических конструкций, кабелей и кабельных линий, эксплуатируемых в условиях открытой агрессивной атмосферы, в помещениях со 100%-ной влажностью, в т.ч. и под водой, а также для получения огнезащитного гидроизоляционного герметика.
Известен двухкомпонентный огнезащитный состав FiretexM90 (LeighsPeints, Великбритания) на эпоксидной основе для огнезащиты в условиях углеводородного пожара. На российском рынке огнезащиты присутствуют и другие эпоксидные огнезащитные двухкомпонентные составы для огнезащиты в условиях различных сценариев пожара (целлюлозного, углеводородного, реактивной струи)российского и зарубежного производства: Pittchar-CharXP(PPG, USA), Jotchar1709 (Jotun, Норвегия), Пламкор 5 (ВМП, Россия). Основным недостатком этих огнезащитных материалов является применение специального дорогостоящего оборудования для нанесения на строительные конструкции: аппарат безвоздушного распыления WIWAProfesional при раздельной подачи компонентов или АВД Wagnerc функцией подогрева при предварительном смешивании компонентов.
Наиболее близким по составу и свойствам к предлагаемому изобретению является огнезащитный состав на основе гибрида полиуретана с высокой эластичностью и быстрым отверждением (WO 2010/131037 А1), содержащий СТП-полимер Geniosil (Wacker), гамма-аминопропилтриметоксисилан, диоктиладипинит пластификатор ДОА, фосфатные пластификаторы Diisononyl и изодецилдифенил, диоксид титана, пентаэритрит, меламин, полифосфат аммония, диспергаторна основе производной жирной кислоты, тиксотропные добавки на основе модифицированных глин, антиоксидант, ксилол и силикатные волокна. Покрытие является быстро отверждаемым, огнезащитным для условий стандартного целлюлозного пожара. При повышении температуры покрытие вспучивается и образует пенококсовый слой, защищающий металлоконструкцию от преждевременного нагрева до критической температуры.
Недостатком известного состава является недостаточно высокие технологические свойства при нанесении: для улучшения качества распыла необходимо разбавление состава непосредственно на объекте при помощи ксилола/ортоксилола и невозможность нанесения материала в несколько слоев - состав наносят только в один слой, а также ограничение температуры эксплуатации огнезащитного покрытия до +40°С. Другим недостатком известной композиции является достаточно высокий расход материала: 1,75 кг/м2 для получения покрытия толщиной 1 мм сухого слоя.
Задачей изобретения является повышение технологических свойств при применении огнезащитного материала, а именно улучшение качества распыла и обеспечение возможности многослойного нанесения огнезащитной композиции вспенивающегося типа на строительные конструкции при одновременном расширении диапазона рабочих температур огнезащитного покрытия от минус 60°С до плюс 100°С. Еще одной задачей является снижение расхода композиции на один кв метр.
Поставленная задача решается за счет того, что в огнезащитную композицию для покрытий, содержащую органофункциональный полимер GENIOSIL STP-E10, меламин в качестве газообразователя, пентаэритрит в качестве дополнительного источника углерода, смесь полифосфата аммония и бората цинка в качестве антипирена, диоксид титана, смесь пластификаторов, светостабилизатор, реологическую добавку, диспергатор, сшиватель и растворитель - ксилол, дополнительно введены - триметоксивинилсилан, армирующий наполнитель Волластонит МИВОЛЛ 10-97 или молотое углеволокно с размером частиц 0,2 мм, или молотое стекловолокно с размером частиц 0,2 мм, пеногаситель, пигмент, при этом в качестве смеси пластификаторов взята смесь эфиров ортофосфорной кислоты в массовом соотношении 1:1, в качестве диспергатора взята алкиламониевая соль высокомолекулярного сополимера, в качестве сшивателя взят 3-(триметоксисилил)пропиламин, в качестве реологической добавки взята смесь раствора модифицированной мочевины и бентонитовой глины, органически модифицированной четвертичным аммониевым основанием при следующем отношении компонентов, % масс:
| органофункциональный полимер GENIOSIL STP-E10 | - 8,0-15,0 |
| смесь пластификаторов | - 5,0-20,0 |
| антипирен | - 15,0-40,0 |
| меламин | - 5,0-15,0 |
| пентаэритрит | - 5,0-15,0 |
| наполнитель | - 8,0-15,0 |
| реологическая добавка | - 0,1-3,0 |
| пеногаситель | - 0,4-0,8 |
| светостабилизатор | - 1,0-2,5 |
| диспергатор | - 0,4-3,0 |
| триметоксивинилсилан | - 0,5-2,5 |
| 3-(Триметоксисилил)пропиламин | - 0,5-1,5 |
| Диоксид титана | - 7,0-10,0 |
| пигмент | - 0,00-0,01 |
| растворитель-ксилол | - остальное. |
В качестве связующего применен органофункциональный силановый полимер GENIOSIL STP-E10 производства Wacker.
В качестве пластификатора взята смесь трихлорэтилфосфата ТХЭФ и смесь фосфатных эфиров Фосфлекс А 327, дополнительно содержащая реакционноспособный продукт на основе дифенилолпропана и эпихлоргидрина ЭД-20 или KER 828 (KUMNO Chemicals), который усиливает пластифицирующие свойства композиции и дополнительно участвует в структурировании карбонизованного слоя.
В качестве антипирена использован полифосфат аммония высокомолекулярный (n>1000) FR CROSS 584 или KYLIN АРР 231 и борат цинка, который является антипиреном, структурирующим пенококс, и дополнительно - трехокись сурьмы импортного производства для повышения термостойкости, механической прочности и выхода пенококса за счет синергизма реакций, протекающих с участием хлорсодержащего пластификатора трихлорэтилфосфата и трехокиси сурьмы.
В качестве газообразователя взят мелкодисперсный меламин марки GE Китайского производства.
В качестве дополнительного источника углерода применен пентаэритрит 93% CHINA, содержащий до 7% дипентаэритрита.
В качестве диоксида титана применен диоксид титана рутильной формы марок RD-3, BLR 698, BLR 601 и дополнительно - армирующий наполнитель Волластонит МИВОЛЛ В10-97 (производство ГЕОКОМ), молотое углеволокно Carbon Fibre Milled 0,2 мм или молотое стекловолокно Milled Glass Fibre 0,2 мм в качестве армирующего агента для укрепления пенококса и снижения усадочных явлений при высоких температурах.
В качестве пеногасителя применена добавка BYK- 054 производства BYK-Chemie.
В качестве диспергатора взята добавка на основе алкиламмониевой соли высокомолекулярного сополимера BYK-9076 производства BYK-Chemie.
В качестве реологической добавки введена смесь раствора модифицированной мочевины BYK-410 (BYK-Chemie) и бентонитовой глины, органически модифицированной четвертичным аммониевым основанием, самоактивирующая добавка Viscogel SD (Laviosa Chimica Mineraria), комплексное применение которых обеспечивает высокие псевдопластичные и тиксотропные свойства, что позволяет наносить огнезащитную композицию на вертикальные поверхности толстым слоем при сохранении качественного угла распыла не менее 40 град.
В качестве светостабилизара взят пространственно затрудненный аминный светостабилизатор TINUVIN 292 (BASF).
В качестве пигмента применен пигмент "PHTHALO BLUE".
В предпочтительном варианте огнезащитная композиция дополнительно содержит в качестве пластификатора реакционноспособный продукт на основе дифенилпропана и эпихлоргидрина в количестве 0,5-6,0% масс. Это способствует повышению пластифицирующих свойств покрытия и дополнительно участвует в структурировании карбонизованного слоя.
В другом предпочтительном варианте предлагаемая огнезащитная композиция в качестве антипирена дополнительно содержит трехокись сурьмы в количестве 0,5-3% масс. Благодаря этому повышается термостойкость полученного покрытия, его механическая прочность и увеличивается выход пенококса за счет синергизма реакций, протекающих с участием хлорсодержащего пластификатора трихлорэтилфосфата и трехокиси сурьмы.
Примеры изготовления огнезащитной композиции.
Пример 1.
В диссольвер при перемешивании загружают последовательно расчетные количества компонентов, % масс:
| Ксилол | - 26,4 |
| Смесь пластификаторов, включая: | |
| ТХЭФ | - 5,1 |
| Фосфлекс А 327 | - 5,1 |
| TINUVIN 292 | -1,0 |
| BYK-054 | - 0,4 |
| BYK-9076 | - 0,5 |
| Борат цинка | - 3,0 |
| Диоксид титана | - 7,0 |
| Пентаэритрит | - 7,0 |
| Полифосфат аммония | - 22 |
| Меламин | - 7,0 |
| Волластонит МИВОЛЛ 10-97 | - 0,5 |
Смесь диспергируют в диссольвере в течение 20 мин до степени перетира 50 мкм.
Затем загружают при перемешивании реологическую добавку, последовательно включая:
| Viscogel SD | - 1,0 |
| BYK-410 | - 0,5 |
Далее загружают:
| Триметоксивинилсилан | - 0,5 |
| GENIOSIL STP-E10 | - 12,0 |
| 3-(Триметоксисилил)пропиламин | - 1,0 |
Композицию перемешивают в течение 15 минут и быстро упаковывают в герметичную тару.
Для получения огнезащитного покрытия композицию наносили на стальные пластинки при помощи АВД Wagner НС 940-SSP в 1-3 слоя в зависимости от требуемой толщины покрытия. Сушили при комнатной температуре и при температуре (60±2)°С.
Свойства полученной композиции:
Прочность при ударе - 50 см
Сухой объемный остаток - 80%
Эластичность при изгибе - 10 мм
Стойкость покрытия при Т=(20±2)°С к статическому воздействию:
- воды более 5400 ч
- 3-х %-го р-ра NaCl более 1000 ч
- нефтепродуктов более 4800 ч
- 25%-ным р-рам H2SO4, HNO3, НСl, NaOH 3 ч
Устойчивость к перепадам температур от минус 60°С до плюс 100°С - 10 циклов
Толщина нестекающего мокрого слоя при нанесении АВД Wagner 6300 мкм
Толщина сухого слоя при нанесении АВД Wagner - 4725 мкм
Толщина трех слойного покрытия 14000 мкм
Расход состава на 1 мм сухого покрытия 1,78 кг/м2
Угол распыла при нанесении АВД Wagner 50 градусов
Термостойкость пенококса при Т=1000°C с сохранением механической прочности - 2 ч
Пример 2.
В диссольвер при перемешивании загружают последовательно расчетные количества компонентов, % масс:
| Ксилол | - 14,7 |
| Смесь пластификаторов, включая: | |
| ТХЭФ | - 5,0 |
| Фосфлекс А 327 | - 5,0 |
| ЭД-20 | - 0,5 |
| TINUVIN 292 | - 2,0 |
| BYK-054 | - 0,5 |
| BYK-9076 | - 1,0 |
| Борат цинка | - 5,0 |
| Диоксид титана | - 7,0 |
| Пентаэритрит | - 8,0 |
| Полифосфат аммония | - 28,0 |
| Меламин | - 8,0 |
| Молотое стекловолокно 0,2 мм | - 1,0 |
Смесь диспергируют в диссольвере в течение 20 мин до степени перетира 50 мкм. Затем загружают при перемешивании реологическую добавку, последовательно включая:
| Viscogel SD | - 2,0 |
| BYK-410 | - 0,8 |
| Триметоксивинилсилан | - 0,5 |
| GENIOSIL STP-E10 | - 10,0 |
| 3-(Триметоксисилил)пропиламин | - 1,0 |
Композицию перемешивают в течение 15 минут и быстро упаковывают в герметичную тару.
Для получения огнезащитного покрытия композицию наносили на стальные пластинки при помощи АВД Wagner НС 940-SSP в 1-3 слоя в зависимости от требуемой толщины покрытия. Сушили при комнатной температуре и при температуре (60±2)°С.
Свойства полученной композиции:
Прочность при ударе - 50 см
Сухой объемный остаток - 95%
Эластичность при изгибе - 8 мм
Стойкость покрытия при Т=(20±2)°С к статическому воздействию:
- воды более 5400 ч
- 3-х %-ного p-paNaCl более 1000 ч
- нефтепродуктов более 4800 ч
- 25%-ным р-рам H2SO4, HNO3, НСl, NaOH 3 ч
Устойчивость к перепадам температур от минус 60°С до плюс 100°С - 10 циклов
Толщина нестекающего мокрого слоя при нанесении АВД Wagner 6800 мкм
Толщина сухого слоя при нанесении АВД Wagner - 6446 мкм
Толщина трех слойного покрытия 17000 мкм
Расход состава на 1 мм сухого покрытия 1,6 кг/м2
Угол распыла при нанесении АВД Wagner 40 градусов
Термостойкость пенококса при Т=1000°С с сохранением механической прочности - 2 ч.
Композицию перемешивают в течение 15 минут и быстро упаковывают в герметичную тару.
Изобретение проиллюстрировано примерами 1-9. Композицию по примерам получали по описанной выше методике, как описано выше. Составы композиций приведены в табл.1.
Результаты испытаний композиций и покрытий на их основе приведены в таблице 2.
Результаты испытаний покрытий по технологическим, потребительским и эксплуатационным свойствам показывают, что покрытия на основе предложенной композиции по сравнению с известным составом обладают более высокими технологическими и потребительскими свойствами: технологичность состава при нанесении АВД Wagner(угол распылаболее 40 градусов) не зависит от количества 9 растворителя, возможно нанесение многослойного покрытия, расход состава на 1 мм сухого покрытия1,6 кг/м2, что составляетменьше на 8,6 % поотношению к известному составу,повышены эксплуатационные свойства покрытия: покрытие выдерживает длительное воздействие нефтепродуктов и воды, может эксплуатироваться в диапазоне температур от минус 60 до плюс 100°С.
Предлагаемая композиция может найти широкое применение для огнезащиты различных строительных конструкций разной конфигурацииобъектов гражданского строительства, промышленных объектов и опасных производственных объектов нефтегазового комплекса,эксплуатируемых в условиях открытой агрессивной атмосферы и в помещениях со 100%-ной влажностью, для огнезащиты в условиях различных сценариев пожара, а также для применения в качестве огнезащитного герметика.
1. Огнезащитная композиция для покрытий, содержащая органофункциональный полимер GENIOSIL STP-E10, меламин в качестве газообразователя, пентаэритрит в качестве дополнительного источника углерода, смесь полифосфата аммония и бората цинка в качестве антипирена, диоксид титана, смесь пластификаторов, светостабилизатор, реологическую добавку, диспергатор, сшиватель и ксилол в качестве растворителя, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены триметоксивинилсилан,
армирующий наполнитель Волластонит МИВОЛЛ 10-97 или молотое углеволокно с размером частиц 0,2 мм, или молотое стекловолокно с размером частиц 0,2 мм,
пеногаситель,
пигмент,
при этом
в качестве смеси пластификаторов взята смесь эфиров ортофосфорной кислоты в массовом соотношении 1:1,
в качестве диспергатора взята алкиламониевая соль высокомолекулярного сополимера,
в качестве сшивателя взят 3-(триметоксисилил)пропиламин,
в качестве реологической добавки взята смесь раствора модифицированной мочевины и бентонитовой глины, органически модифицированной четвертичным аммониевым основанием,
при следующем отношении компонентов, мас.%:
| органофункциональный полимер | 8,0-15,0 |
| смесь пластификаторов | 5,0-20,0 |
| антипирен | 15,0-40,0 |
| меламин | 5,0-15,0 |
| пентаэритрит | 5,0-15,0 |
| диоксид титана | 7,0-10,0 |
| армирующий наполнитель | 0,5-3,0 |
| реологическая добавка | 0,1-3,0 |
| пеногаситель | 0,4-0,8 |
| светостабилизатор | 1,0-2,5 |
| диспергатор | 0,4-3,0 |
| триметоксивинилсилан | 0,5-2,5 |
| 3-(триметоксисилил)пропиламин | 0,5-1,5 |
| пигмент | 0,00-0,01 |
| ксилол | остальное |
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве пластификатора дополнительно содержит реакционноспособный продукт на основе дифенилолпропана и эпихлоргидрина в количестве 0,5-6,0 мас.%.
3. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве антипирена дополнительно содержит трехокись сурьмы в количестве 0,5-3 мас.%.
