Огнезащитная композиция для покрытия металлических конструкций

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО ТПЧТКАБИНЕТЕ МИНИСТРОВ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(БЙ) ОГНЕЗАЩИТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЧ КРЫТИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИИИзобретение относится к огнезащитным вспенивающимся полимерным материалам, предназначенным для покрытия металлических конструкций,трубопроводов, цистерн, топливных бакоз, применяемых в строительстве,авиации, судостроении.Широкоизвестны атмосферо-, коррозионностойкие композиции на основе хлорсульфированногот полиэтилена(ХСПЭ), состоящие из полимерного связующего и наполнителей, используемые для защиты бетонныхре 3 ервуаров и строительньи-конструкций.Кроме того, известны обладающие повышенной адгезией к металлам, дру гим материалам и улучшенной огнестой костью покрытия, включающие в качестве связующего хлорсульфированный полиэтиленОсновным недостатком полимерных композиций являются низкие огнеза(57) Сущность изобретения композиция содержит, мас.ч. хлорсульфированный полиэтилен (ХСПЭ) 16-20, толуол 8 О 8 д оксид магния 2,53,0,пентаэритрит З 0 д 0, сахароза 10-12,аммофос д 050, дициандиамид 20-30,мочевина 10-12, тетраборат натрия водный 10-15, перлит вспененный д,55,0, аэросил 2530. ХСПЭ растворяют в толуоле и добавляют измельченнйе наполнители. Смесь гомогенизируют до однородной массы. Композицию наносят шпателем толщиной 1,5-2,0 ммНаиболее близкой к заявляемой является КОМПОЗИЦИЯ, состоящая из хлорсульфированного полиэтилена и включающая следующие компоненты в соотношениях, мас.ч.ХлорсульФиро ванный полиэтилен 100 Оксид свинца 20-70 Сажа 15-50 Карбонат кальция, модифициръванный сила новым агентом 10-50 Оксид сурьмы 2050ЯВЛЯЮТСЯ ВЫСОКОЕ НЭПОЛНЕНИЕ НЕООГЭНИческими робавками хлорсульфированного полиэтилена И низкие защитные свойства при воздействии огня или тепла, 911 Е(Н)(Э)21(61),дят к образованию вспененного слоя. Так, температура на защищаемой под ложке указанной композиции, воспроизведенной в наших условиях, достигает 500 С втечение 10-мин, что в условиях пожара не приводит к защите стальных конструкцийот действия огня и происходит быстрая потеря их конструкционной прочности. Кроме того, низкая термостойкость образующегося углеродного слоя приводит к быстрому выгоранию, .Целью изобретения является повышение огнезащитных свойств полимерной композиции.Поставленная цель достигается тем, что полимерная композиция на основе ХСПЭ в качестве наполнителя содержит вспененный перлит и аэросип, в качестве карбонизующего агента пентаэритрит, сахарозу и дополнительно дициандиамид,мочевину,аммофос,тетра боратводный и толуол при следующем соотношении компонентов, мас.ч.Хлорсульфиро ванный полиэтилен 16-20 Толуол 80-8 дСущественньм отличием предлагаемой композиции является исполвзование сахарозы совместно с карбонизующимся ингредиентом - пентазритритом,смесь азотсодержащих соединений дициандиамид и мочевину, аммофос, а также дополнительно к вспенивающемуся наполнителю буру,аэросил, вспененный перлит при следующих соотношениях, мас.ч пентаэритрит З 0 дО,сахароза 10-12 аммофосд 050 дициандиамид 20-30 мочевина 10-12 бура 10-15 перлит вспененный 4,550 аэросил 2,5-3,0 что позволяет ПрИдаТЬ КОМПОЗИЦИИ огнезащитные СВОЙ ства.В литературе не описано применениетакже мочевины дополнительно к дициандиамиду.Использование пентаэритрита в количестве большем, чем до мас.ч. и меньше 30 мас.ч. приводит к образованию вспененного слоя при воздействии тепла или огня, но с низкими огнезащитными свойствами (пример 29 табл.1). Использование сахарозы дополнительно к карбонизующемуся агенту пентаэритриту больше 12 мас.ч. приводит к обильному пенообразованию с низкими огнезащитными свойствами (пример 32,табл. 1), аналогичный результат пот огнезащите получаем и при использовании последней в количестве меньшем,чем 10 мас.ч. (пример 31, табл. 1). Сахароза, снижающая температуру плавления и соответственно вспенивания всей композиции, участвует в повышении термостойкости образующегося коксв, и как следствие повышает огнезащитные.свойства композиций. Данные рентгеноструктурного и термогравиметрического анализов, полученные авторами, подтверждают, что термостойкость образующегося кокса повышается только в присутствии сахарозы (при Мер 7-9, табл. 2). Использование аммофоса и дициандиамида в количествах,находящихся за пределамит оптимальных, также приводит к ухудшению огнезащитных свойств композиции (пример 33-36, табл. 17. Использование мочевины в количестве меньшем, чем 10 м.ч., снижает огнезащиту конструкций, а в количестве большемчем 12 м.ч. приводит к высоковспененному пеноматериалу с открытыми порами,что также отрицательно сказывается на огнезащитных свойствах (пример 39,ЦО, табл. 1). Роль мочевины, по данным линейного пиролиза, заключается в повышении высоты и скорости пенококса с мелкопористой структурой. Использование буры, вспененного перлита, аэросила в предельных значениг ях способствует повышению прочностных свойств пеноматериала, запредельные значения ухудшают огнезащитные свойства (примеры 37, 38, Ц 1-дн, табл.1).Полимерную композицию готовят по следующей методике. ХСП 3 растворяют в толуоле. В приготовленное полимерное связующее всыпают измельченные наполнители и тщательно перемешивают до ПОПУЧеНИя однородной массы. Компо.зицию наносят на защищаемую подложкушпателем толщиной 1,5-2,0 мм и выдерживают на воздухе 5-7 сут. Расход покрытия при Исходной толщине 1,52 О мм составляет 2,73,0 кг/мд.Предлагаемая композиция была исследована методами термогравиметрического, рентгеноструктурного анализов, линейного пиролиза.огнезащитные свойства композиций определяли в соответствии с инструкцией ВНИИПО МВД СССР Определение теплозащитных свойств вспучивающихся покрытий по металлу по времени прогрева тыльной стороны образца с покрытием под действием тепла от муФельной печи, нагретой до 1100 С. Образец вводят в печь по указанному в инструкции тепловому режиму и темПературу на защищаемой подложке регистрируют с помощью термопары, соединенной с потенциометром КСПд лПредлагаемая композиция характеризуется следующими примерами (см. таблица 1).П р и м е р 1.К 2 дг 16 мас.ч.) ХСПЭ, растворенногов 12,6 г (8 дмас.ч.) толуола добавляют 0,д 5 г-(3 мас.ч.) ок СИДЭ МЗГНИЯ И перемешивают ПРИ КОМКЕ.натной температуре в течение 1 2 мин. В приготовленный составвсыпают измельченные д,5 г (30 мас.ч.) ПЭР 1,5 г (10 мас.ч.) сахарозы(20 мас.ч. ДЦДА 1,5 г (10 мас.ч.) мочевины 1,5-Ь (10 мас.ч.) тетрабората натрия 0,68 г (Ц 5 мас.ч.)вспененного перлита 0,38 г (25 мас.ч.) аэросила и тщательно перемешивают при комнатной температуре в течение 5 мин. Покрытие наносят на стальнуюподложку размером 1 д 0 ВО мм и вы держивают на воздухе 5-7 сут.Приведенные в табл.1 данные подтверждаются актом испытаний.заявляемой композиции.Результаты огневых испытаний по пожарной кривой свидетельствуют о том, что ненаполненный ХСПЭ прогорает до исследуемых температурза 5 минут и горит. В предложенной композиции ПЭР используется как составная часть вспенивающегося наполнителя. Введение ПЭР в ХСПЭ не приводит к образованию вспененного слоя и время прогрева подложки до Б 00 С составило 7 мин. Аналогичный результат наблюдается и при использовании аммофоса как составной части вспенивающегосянаполнителя, причем время прогрева подложки до исследуемых температур составило 8 минут. Образование вспененного материала наблюдается при совместном нагревании системы ПЭР аммофоса иДЦЛд В ХСП 3- Однако, Обра зующийся пенококс является нетермо стойким, и быстро выгорает, предохра няя прогрев стальных конструкций до 500 С от действия тепла или огня в течение 15 мин. Такая композиция обладает недостаточной эффективностью огнезащитныхсвойств. Увеличение высоты и скорости пенококса наблюдается только при дополнительном введении мочевины к вспенивающемуся наполнителю. Повышение термостойкости карбонизованного материала и, какследствие огнезащитных свойств композидобавлении сахарозы. Использование сахарозы как карбонизующегося агента вспенивающегося наполнителя в сочетании с аммофосом приводит к получению высоковспененного (кратность вспенивания 20), но нетермостойкого пеноматериа ла. Время прогрева тыльной стороны покрытия такой композиции до 500 С составляет 7 мин, тем самьш является непригодным покрытием для защиты металлоконструкций. Прогрев предлагаемой композиции происходит за 25 30 мин.Физико-механические свойства пред лагаемой композиции Прочность приДля пенококсов полученных после воздействия пропан-воздушного пламени с температурой 800900 С в течение 15 мин, была определена термостойкость, т.е. температура, при которой происходит потеря 10, 20, 30 от первоначальной массы пенококса. Примеры, представленные в табл. 2,показывают, что Термостойкость кокса значительно повышается только в присутствии сахарозы (примеры 7-9,табл. 2).Таким образом, предлагаемая композиция по сравнению с прототипом поз воляет повысить время защиты металлических изделий от действия огня на 20 мин.Огнезащитная композиция для покрытия металлических конструкций, вклюдающая хлорсульфированный полиэтилен,отвердитель наполнитель, карбонизующий агент, о тлл и ча ю щ а я с я тем, что, с целью повышения огне защитных свойств, она содержит в качестве отвердителя оксид магния, в качестве наполнителя - вспененный перлит и аэросил в качестве карбониэующего агента - пентаэритрит, сахарозу и дополнительно дициандиамидмочевину, аммоФос тетраборат натрия водный и толуол при следующем соотношении компонентов, мас.ч.162 ный Мв 0 Время достираствор ный жения 500 С,хспэ в перлит минт толуолеж 1 2 3 8 9 10 11 100 2,5 1 5,0 2,5 20 27,0 100 2,5 5,0 2,5 20 27,0 100 2,5 5,0 2,5 20 28.0 100 2,5 5.0 2,5 20 28,5 100 2,5 5.0 2,5 20 26,0 100 2.5 5.0 2.5 25 25,5 100 2,5 д,5 2,5 20 30,0 100, 2,5 5,0 2,5 20 30,0 100 25 5,0 3,0 20 27,0 100 2,5 5.0 3.0 20 28,0 100 2,5 д,5 3,0 20 265 100 2,5 д,75 2,75 25 28,5 100 2,5 5,0 3,0 30 29.5 100 2,5 д,5 2,5 30 27,0 100 2,5 д,5 3,0 25 28,0 100 3,0 5.0 3,0 20 27,0 100 3,0 5,0 3,0 30 29.5 100 2,75 д 75 2,75 25 28,0. Примеры за пределами оптимальных концентраций 100 2,0 35 10 до 10 10,0 5,0 3,0 20 2 д.0 100 2.5 - - - - - - - 3 5.0