СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОГНЕЗАЩИТНОГО МАТЕРИАЛА

СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОГНЕЗАЩИТНОГО МАТЕРИАЛА


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2130953 (13) C1

(51) 6 C08L9/02, C08L61/10, C08L63/00, C08K13/02, C09D5/18, C08K13/02, C08K3:04, C08K5:10, C08K5:18 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1999.05.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 97116244/04 
(22) Дата подачи заявки: 1997.09.29 
(45) Опубликовано: 1999.05.27 
(56) Аналоги изобретения: AT 330320 A, 1976. SU 1805632 A1, 1995. SU 1627551 A1, 1991. 
(71) Имя заявителя: Общество с ограниченной ответственностью "ГРАЭН" 
(72) Имя изобретателя: Годунов И.А.; Авдеев В.В.; Кузнецов Н.Г.; Яковлев Н.Н.; Овчинников В.Н.; Сорокина Н.Е.; Тверезовская О.А.; Серебряников Н.И.; Воронин В.П.; Горюнов И.Т.; Саков Б.А.; Ломакин Б.В. 
(73) Имя патентообладателя: Общество с ограниченной ответственностью "ГРАЭН" 
(98) Адрес для переписки: 117513, Москва, ул.Бакулева, 8-20, Авдееву В.В. 

(54) СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОГНЕЗАЩИТНОГО МАТЕРИАЛА 

Изобретение относится к технологии получения огнезащитных материалов, обладающих высокими теплоизолирующими свойствами при воздействии огня, которые могут быть использованы для защиты от пожара различных объектов гражданского или военного назначения. Описывается состав для получения огнезащитного материала, содержащий связующее, окисленный графит и растворитель - этиловый эфир уксусной кислоты. В качестве связующего он содержит хлоропреновый или бутадиен-нитрильный каучук, фенолформальдегидную смолу и эпоксидный олигомер, в качестве окисленного графита - модифицированный ледяной уксусной кислотой окисленный графит со степенью расширения при 150oС более 40 и дополнительно - ароматический амин при следующем соотношении компонентов состава, мас. ч: хлоропреновый или бутадиен-нитрильный каучук 100, фенолформальдегидная смола 100 - 150, эпоксидный олигомер 50 - 100, модифицированный ледяной уксусной кислотой окисленный графит со степенью расширения при 150oС более 40 40 - 150, растворитель - этиловый эфир уксусной кислоты 400 - 800, ароматический амин 20 - 40. Технический результат - получение огнезащитного материала, обладающего повышенной механической прочностью, эластичностью, высокой адгезией к широкому кругу субстратов, а также способностью проявлять огнезащитные свойства при 150 - 200oС технического и экономичного производства. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к технологии получения огнезащитных материалов, обладающих высокими теплоизолирующими свойствами при воздействии высоких температур, которые могут быть использованы для защиты от огня различных объектов гражданского или военного назначения.

Известен огнезащитный материал, содержащий 40-55 мас.ч. окисленного графита (ОГ) на 100 мас. ч. связующего в виде латекса природного или синтетического каучука (например, полихлорбутадиенового или бутадиен-нитрильного каучука) [EP, заявка N 0245779, C 08 K 3/04, 1987].

Недостатком этого огнезащитного материала является невозможность достижения однородности состава, необходимость удаления воды, содержащейся в латексе, а также невысокая степень расширения окисленного графита при температурах 150-200oC, что ухудшает его огнезащитную способность.

Известно использование окисленного графита с высокой степенью вспенивания (более 30) при температурах 140-200oC в качестве компонента огнетушащих составов для тушения горящих металлов, а также для получения огнезащитных композиционных материалов. Указанный окисленный графит получают последовательной обработкой парами HNO3, двухкратной промывкой ледяной CH3COOH и затем промывкой H2O. Расход HNO3 составляет 0,4-4,0 г на 1 г графита, CH3COOH - 23 г на 1 г графита [АС СССР N 1805632 C 01 B 31/04, 1995].

Недостатком этого окисленного графита является его высокая стоимость вследствие использования крупнокристаллического природного графита с размером частиц 0,5-1,0 мм и громадного расхода реагентов. Недостатком окисленного графита является также многостадийность его получения, заключающаяся в необходимости двухкратной обработки CH3COOH и промежуточной фильтрации. Кроме того, не отработан рецептурный состав для получения огнезащитного материала с полимерным связующим.

Наиболее близким является огнезащитный материал для покрытий, в состав которого входит окисленный графит со степенью расширения 10-40 при 500oC и полимерное связующее, представляющее собой галогенсодержащий эластомер (полихлоропрен, хлоркаучук, хлорполиолефин) в смеси с фенольной смолой (фенолтерпеновой или фенолфурфуроловой). На 100 мас. ч. окисленного графита используют 100 мас. ч. связующего следующего состав: 10 мас.ч. эластомера и 50 мас.ч. фенольной смолы. [Патент Австрии N 330320, C 09 D 005/18, 1974].

Недостатком этого материала является его высокая стоимость вследствие многостадийного процесса его получения и использования крупнокристаллического дефицитного природного графита с размером частиц 1,5-3,0 мм. Кроме того, недостатком материала является недостаточная степень расширения окисленного графита при температурах 150-200oC, что ухудшает его огнестойкость. Указанный материал не обладает высокой прочностью и адгезией и для придания ему необходимых свойств на защищаемую поверхность наносится дополнительный слой иного состава.

Задачей изобретения является состав для получения огнезащитного материала, обладающего повышенной механической прочностью, эластичностью, высокой адгезией к широкому кругу субстратов (дереву, металлам при 150-200oC, технологичного и экономичного в производстве.

Поставленная задача решается составом для получения огнезащитного материала, содержащего, мас.ч:

Хлоропреновый или бутадиен-нитрильный каучук - 100

Фенолформальдегидная смола - 100-150

Эпоксидный олигомер - 50-100

Модифицированный ледяной уксусной кислотой окисленный графит со степенью расширения при 150oC более 40 - 50-150

Растворитель - этиловый эфир уксусной кислоты - 400-800

Ароматический амин - 20-40

В предложенном составе используют негорючий хлоропреновый каучук с высокой скоростью кристаллизации (ТУ 6-01-925-74) или бутадиен-нитрильный каучук марки БНК-40-САМ (ГОСТ 7738-79). В условиях пожара этот каучук коксуется с образованием углеродного скелета, способствующего сохранению целостности покрытия при высоких температурах. Вышеупомянутые каучуки производят в промышленных масштабах, легко доступны и сравнительно недороги.

Введение фенолформальдегидной смолы (ФФС) и эпоксидного олигомера (ЭО) улучшает адгезионные свойства и каркасность вспененного огнезащитного покрытия. Согласно изобретению можно использовать ФФС как реального, так и новолачного типов (например, парафенилфенолформальдегидную смолу, пропилфенолформальдегидную смолу, пара-трет-бутилфенолформальдегидную смолу и др.). Однако наиболее целесообразно из технологических соображений использовать широко употребляемую на практике и выпускаемую в промышленном масштабе паратрет-бутил-ФФС [ГОСТ 18694-80] марок СФ-010, СФ-18, СФ-0116; также эффективно использование новолачных ФФС марки смола-101 [ТУ 6-14-22-171-79]. В качестве эпоксидного олигомера можно использовать наиболее распространенные так называемые диановые ЭО на основе 2,2-бис(параокси-фенил)пропана, хотя возможно применение ЭО и других типов, например, эпоксиноволачных олигомеров марок 1П-643, ЭН-6 [ТУ 6-05-1585-89] или эпоксидных олигомеров на основе резорцина марки 1П-637 [ТУ 6-05-241-197-79]. Однако наиболее целесообразно из технологических соображений использование ЭО [ГОСТ 10587-94] марок ЭД-20, Э-16, ЭХД с молекулярной массой 350-400 с содержанием эпоксидных групп 20-25%, так как указанные ЭО при сшивке образуют большое количество углеродных мостиков, обладают хорошей текучестью, благодаря чему с ними удобно работать.

Содержание ФФС выше 150 мас.ч. приводит к снижению объема вспучивания за счет образования жесткого каркаса, что снижает огнезащитные свойства покрытия. Ниже 100 мас.ч. практически не улучшает адгезионных свойств огнезащитного материала к металлическим субстратам.

Введение эпоксидных смол в сочетании с аминами значительно улучшает физико-механические свойства огнезащитного материала, причем увеличение ЭО выше 100 мас.ч. приводит к потере эластичности покрытия (к его растрескиванию при механической деформации), а снижение содержания ниже 50 мас.ч. практически не влияет на физико-механические свойства материала.

В качестве структурирующего огнезащитного покрытия можно использовать полифункциональные ароматические амины, которые сочетают в себе свойства лангированного отверждения покрытия с образованием пространственной структуры материала, что значительно улучшает коксуемость огнезащитного покрытия под воздействием фронта пламени. Наиболее употребляемые на практике ароматические амины: метафенилендиамин, ди(парааминофенил)метан, три(парааминофенил)метан и некоторые другие. Поскольку первый из названных обладает высокой токсичностью и работа с ним требует специальной аппаратуры, второй не производится для промышленных целей, целесообразно использование три(парааминофенил)метана (торговое название - лейкопарафуксин, см. кн. А.Н. Несмеянова, Н. А. Несмеянова "Начало органической химии", т.2, стр.198-200. Изд-во Химия, М., 1974).

Огнезащитным компонентом состава является модифицированный ледяной уксусной кислотой окисленный графит со степенью расширения более 40 при 150oC. Содержание окисленного графита более 150 мас.ч. в огнезащитном материале приводит к тому, что в условиях пожара связующее теряет каркасность и материал сильно осыпается. В конечном итоге значительно ухудшается огнезащитная способность покрытия. Содержание ОГ менее 50 мас.ч. также нежелательно, так как материал хуже вспенивается и изолирующая прокладка неэффективно работает, то есть и в этом случае падает огнезащитная способность материала.

Благодаря дополнительной обработке уксусной кислотой ОГ имеет низкую температуру вспенивания ~140oC и высокую степень расширения при этой и более высоких температурах. В связи с этим материал проявляет свои огнезащитные свойства в самом начале возникновения пожара.

Предлагается использовать окисленный графит, модифицированный ледяной CH3COOH по простой и экономической методике. В качестве исходного графита берут графит марки ГТ (ГОСТ 4596-76) со средней крупностью частиц 0,2 мм, который обрабатывают в реакторе непрерывного действия в течение 1 часа дымящейся HNO3 (d=1,51 г/см3) при непрерывном перемешивании реагентов и комнатной температуре. Расход HNO3 составляет 0,38-0,75 мас.ч. на 1 мас.ч. графита. Далее полученный продукт (нитрат графита) однократно обрабатывают в таком же реакторе при непрерывном перемешивании ледяной уксусной кислотой (d=1,05 г/см3) в течение 1-2 часов с расходом кислоты 1-2 мас.ч. на 1 мас.ч. графита, после чего реакционную массу фильтруют, отработанную CH3COOH собирают и используют повторно. Осадок промывают водой и сушат при температуре не более 80oC. Полученный модифицированный окисленный графит стабилен при хранении, инертен по отношению к полимерным связующим, имеет низкую температуру начала вспенивания (140-150oC) и высокую степень расширения.

Сравнение модифицированного уксусной кислотой окисленного графита с окисляемыми графитами, полученными по традиционным методикам (нитратного или бисульфатного графитов), показывает, что при температуре 140oC последние не вспениваются и не образуют огне- и теплозащитный слой. Снижение температуры вспенивания окисленного графита имеет большое значение при использовании его в качестве компонента огнезащитных составов, особенно для защиты от огня деревянных конструкций, так как эффективная защита наступает значительно раньше в самом начале возникновения пожара.

Следовательно, благодаря использованию модифицированного окисленного графита с высокой степенью расширения при низких (~140oC) температурах и хлоропренового или бутадиен-нитрильного в сочетании с ФФС, ЭО и ароматическим амином каучука можно повысить огнезащитную способность материала, а варьированием количественных соотношений регулировать физико-механические свойства материала.

В работе использовали природный графит марки ГТ с дисперсностью частиц ~ 0,2 мм (ГОСТ 4596-75). Идентификация продуктов проводилась методом РФА и химического анализа. Степень расширения ОГ оценивалась как отношение объема (см3) 1 г расширенного графита к объему (см3) 1 г окисленного графита. Физико-механические характеристики материала оценивали по стандартным методикам. Испытания на огнестойкость проводили в соответствии с требованиями СТ СЭВ 1000-78 "Метод испытаний строительных конструкций на огнестойкость" и СТ СЭВ 3974-83 "Двери и ворота. Метод испытания на огнестойкость". Материал по изобретению имеет предел огнестойкости 65-75.

Пример 1. 100 г бутадиен-нитрильного каучука (ГОСТ 7738-79) помещают на вальцы и пластифицируют в течение 2-3 минут до получения тонкого полотна (шкурки) толщиной ~1 мм, затем помещают в смеситель, наливают 400 г растворителя этилацетата и перемешивают при комнатной температуре до полного растворения каучука. Затем в раствор добавляют 50 г окисленного графита, модифицированного уксусной кислотой и полученного при следующих расходах реагентов: дым. HNO3 0,57 мас. ч. на 1 мас.ч. графита. Модифицированный ледяной CH3COOH - 1,5 мас.ч. на 1 мас.ч. графита ОГ имеет степень расширения 47 при 140oC.

Осуществляют перемешивание в течение 5 минут, после чего добавляют 100 г фенолформальдегидной смолы марки СФ-010 (ГОСТ 18694-80) 20 г ароматического амина - лейкопарафуксина (ТУ 6-14-19-630-87) и 50 г эпоксидного олигомера марки ЭД-20 (ГОСТ 10587-84) и перемешивают до полного растворения указанных компонентов. Получают пасту, которая готова к использованию в течение 7-10 дней. Пасту наносят на защищаемую поверхность шпателем слоем 2,4 мм, затем подвергают сушке при температуре не более 80oC до полного удаления растворителя. В результате получают покрытие толщиной 0,8 мм, плотностью 1,43 г/см3, твердостью по Шору 52, относительным удлинением 60%.

Предел огнестойкости покрытия 65.

Адгезия: прочность крепления при отслаивании от металла - 2,8 кН/м, от дерева - 4,2 кН/м.

Пример 2. Осуществляют получение состава в примере 1, но используют при этом 100 г хлоропренового каучука.

В результате получают покрытие толщиной 1 мм, плотностью 1,49 г/см3, твердостью по Шору 48, относительным удлинением 75%.

Предел огнестойкости 72.

Адгезия: от металла - 3,4 кН/м, от дерева - 4,6 кН/м.

Пример 3. Осуществляют по примеру 1, но на 100 г бутадиен-нитрильного каучука берут 100 г ОГ, модифицированного уксусной кислотой, при следующих расходах реагентов дым. NHO3 0,37 мас. ч. на 1 мас.ч. графита, ледяной CH3COOH - 2 мас.ч. на 1 мас.ч. графита. Степень расширения ОГ 50 при 150oC. Для приготовления состава используют 700 г этилацетата, 120 г фенолформальдегидной смолы, 40 г ароматического амина - лейкопарафуксина и 75 г эпоксидного олигомера, получают состав в виде краски, которую любым способом (краскопультом, кистью и др.) наносят на защищаемую поверхность, после чего высушивают до удаления растворителя. Получают покрытие толщиной 2 мм, плотностью 1,52 г/см3, твердостью по Шору 58, относительным удлинением 45% и пределом огнестойкости 71.

Адгезия: от металла - 2,3 кН/м, от дерева - 3,8 кН/м.

Пример 4. Осуществляют как в примере 2, но берут 150 г модифицированного ОГ, полученного при следующих расходах реагентов: дым, HNO3 0,75 мас.ч. на 1 мас. ч. графита, ледяной CH3COOH - 1 мас.ч. на 1 мас.ч. графита со степенью расширения 43 при 140oC. Для приготовления состава далее используют 800 г этилацетата, 150 г фенолформальдегидной смолы, 40 г ароматического амина - лейкопарафуксина, 100 г эпоксидного олигомера. Полученную краску наносят на поверхность, высушивают и получают покрытие толщиной 1 мм, плотностью 1,57 г/см3, твердостью по Шору 55, относительным удлинением 70%, пределом огнестойкости 75.

Адгезия от металла - 2,6 кН/м, от дерева - 3,7 кН/м.

Пример 5. Осуществляют получение как в примере 1, но используют при этом 100 г фенолформальдегидной смолы марки смола-101 [ТУ 6-14-22-171-79].

В результате получают покрытие толщиной 0,85 мм, плотностью 1,40 г/см3, твердостью по Шору 51, относительным удлинением 62%. Предел огнестойкости 65.

Адгезия от металла - 2,7 кН/, от дерева - 3,9 кН/м.

Пример 6. Осуществляют получение состава как в примере 1, но используют при этом 50 г эпоксидного олигомера 1П-643 [ТУ 6-05-1585-89].

В результате получают покрытие толщиной 0,8 мм, полностью 1,42 г/см3, твердостью по Шору 50, относительным удлинением 60%. Предел огнестойкости 65.

Адгезия от металла - 3,0 кН/м, от дерева - 4,1 кН/м.

Из приведенных примеров следует, что предложенный материал обладает высокими физико-механическими характеристиками, а также высоким пределом огнестойкости. Процесс получения материала характеризуется простотой технологии, высокой эффективностью и производительностью, небольшими затратами, так как основан на использовании стандартного исходного графита, невысокими удельными расходами реагентов, серийно выпускаемого полимера и промышленного оборудования. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Состав для получения огнезащитного материала, содержащий связующее, окисленный графит и растворитель - этиловый эфир уксусной кислоты, отличающийся тем, что в качестве связующего он содержит хлоропреновый или бутадиен-нитрильный каучук, фенолформальдегидную смолу и эпоксидный олигомер, в качестве окисленного графита - модифицированный ледяной уксусной кислотой окисленный графит со степенью расширения при 150oC более 40 и дополнительно - ароматический амин при следующем соотношении компонентов состава, мас.ч.:

Хлоропреновый или бутадиен-нитрильный каучук - 100

Фенолформальдегидная смола - 100 - 150

Эпоксидный олигомер - 50-100

Модифицированный ледяной уксусной кислотой окисленный графит со степенью расширения при 150oC более 40 - 50 - 150

Растворитель - этиловый эфир уксусной кислоты - 400 - 800

Ароматический амин - 20 - 40




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru