ОГНЕЗАЩИТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ

ОГНЕЗАЩИТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ


RU (11) 2262523 (13) C1

(51) 7 C09D161/10, C09D5/18, C09D161/10, C09D133:04, C09D101:26 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
к патенту Российской Федерации 
Статус: по данным на 03.05.2007 - действует 

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

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2005.10.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2004122972/04 
(22) Дата подачи заявки: 2004.07.26 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.07.26 
(45) Опубликовано: 2005.10.20 
(56) Аналоги изобретения: RU 2208028 C1, 10.07.2003. RU 2130953 C1, 27.05.1999. RU 2103300 C1, 27.01.1998. RU 2034806 C1, 10.05.1995. 
(72) Имя изобретателя: Кустов В.Г. (RU); Сечина Г.Ю. (RU); Чернышова С.В. (RU); Ямпольский В.Б. (RU); Кондрашов Н.Н. (RU); Старкова А.А. (RU); Федченко Н.Н. (RU); Гурьянов А.Е. (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Федеральное государственное унитарное предприятие (ФГУП) "Пермский завод им. С.М. Кирова" (RU) 
(98) Адрес для переписки: 614113, г.Пермь, ул. Д.И. Гальперина, 11, ФГУП "Пермский завод им. С.М. Кирова", Ген. директору Г.Э. Кузьмицкому 

(54) ОГНЕЗАЩИТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к области огнезащитных материалов на основе интеркалированных соединений графита, и предназначено для нанесения огнезащитного покрытия на наружные и внутренние поверхности объектов гражданского, военного назначения, для обработки промышленных конструкций с целью блокировки распространения огня за счет придания огнестойкости, высоких теплоизолирующих свойств при воздействии высоких температур и благодаря небольшому расходу материала на единицу защищаемой поверхности и малой толщины в исходном состоянии. Композиция содержит связующее - смолу карбамидоформальдегидную КФ-Ж, окислитель - графит окисленный, карбонизатор - пентаэритрит и Na-карбоксиметилцеллюлоза, наполнитель - диоксид титана, карбонат кальция, отвердитель - полифосфат аммония, вспениватель - мочевину и воду, в качестве связующего дополнительно содержит сополимер н-бутилакрилата и стирола в виде 50%-ной дисперсии в воде «Финндисп А-10», в качестве отвердителя дополнительно содержит хлорное железо. Задачей изобретения является создание композиции для покрытия, обладающей повышенной механической прочностью, с достаточно прочным каркасом, обладающей хорошей адгезией к металлической поверхности, исключающей отслоение, образование трещин и сползание с вертикальной поверхности, экологически безвредной, экономичной, технологичной в производстве. 2 табл. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к строительным материалам, а именно к области огнезащитных материалов на основе интеркалированных соединений графита, и предназначено для нанесения огнезащитного покрытия на наружные и внутренние поверхности объектов гражданского, военного назначения, для обработки промышленных конструкций с целью блокировки распространения огня за счет придания огнестойкости, высоких теплоизолирующих свойств при воздействии высоких температур и благодаря небольшому расходу материала на единицу защищаемой поверхности и малой толщины в исходном состоянии.

Известна «Паста для получения покрытия преимущественно на металле» по патенту РФ №1738800 А1, кл. С 04 В 35/54, 1989 г. состоящая, мас.%:

Окисленный графит 13,33-16,08 
Хризотиловый асбест 9,64-14,13 
Шамотно-каолиновая пыль 8,49-13,33 
Вода 60,01-64,64 


Недостатком данной пасты является использование хризотилового асбеста, вредного для организма человека, сложный процесс нанесения покрытия и большой расход пасты из-за большой толщины слоя покрытия. 

Известна «Полимерная композиция для огнезащитного вспенивающегося покрытия» по патенту РФ №2103300 С1, кл. 6 С 09 D 111/00, 5/18, 1995 г.

Композиция включает в себя следующие компоненты, мас.ч.:

Однокомпонентный клей на основе хлоропренового каучука 100 
Аммоний фосфорнокислый двузамещенный 50-60 
Параформ 30-40 
Мочевина 10-20 


Дополнительно содержит:

Хлорпарафин (пластификатор) 5 
Аэросил (матирующий агент) 2-2,5 
Хлоркаучук 0,4-0,5 
Пигмент 0,5-2,0 


Недостатком данной композиции является ограниченная сфера применения, используется в основном для защиты гибких элементов конструкций, выполненных на основе резины. В композиции используется хлоропреновый каучук, дефицитный в России (производителем является Армения). Недостаточная высота пенококса.

Известен «Эластичный огнезащитный материал» по патенту РФ №2131448 С1, кл. 6 С 09 К 21/14, С 08 L 11/00, 1999 г.

Композиция включает в себя следующие компоненты, мас.ч.:

Хлоропреновый каучук 100 
Окисленный графит со степенью расширения 50-400 50-100 
Хлорпарафин с содержанием хлора 25-30% 40-60 
Смесь карбоната кальция и оксида кремния 35-45 
Вулканирующая смесь 15 


Данная композиция применяется в основном для защиты гибких элементов конструкций. В композиции используется хлоропреновый каучук, дефицитный в России (производителем является Армения). Недостаточная высота пенококса.

Известен «Состав для получения огнезащитного материала» по патенту РФ №2130953, кл. 6 С 08 L 9/02, 61/10, 63/00, С 08 К 13/02, С 09 D 5/18, 1999 г., содержащий мас.ч.:

Хлоропреновый или бутадиен-нитрильный каучук 
(связующее) 100 
Фенолформальдегидная смола (связующее) 100-150 
Эпоксидный олигомер (связующее) 50-100 
Модифицированный ледяной уксусной кислотой 
окисленный графит со степенью расширения 
при 150°С не более 40 (окислитель) 50-150 
Этиловый эфир уксусной кислоты (растворитель) 400-800 
Ароматический амин 20-40 


Недостатком данного состава является использование органического растворителя, вредного для организма, потеря стабильности пенообразования - каучук стареет и становится хрупким. Фенольные смолы в условиях пожара выделяют канцерогенные продукты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является «Огнезащитная композиция» по патенту РФ №2208028 С1, кл. 7 С 09 D 5/18, 2002 г.

Композиция включает в себя следующие компоненты, мас.%:

Связующее:

акриловая дисперсия марки «Диакам» 4,5-5,0 
смола карбамидоформальдегидная КФ-Ж 15,0-16,0 


Окислитель:

графит окисленный 6,2-8,0 


Карбонизатор:

пентаэритрит 18,0-24,2 
Na-карбоксиметилцеллюлоза 0,7-0,8 


Наполнитель

диоксид титана, 1,9-2,0 
карбонат кальция 2,8-3,0 


Отвердитель:

полифосфат аммония 23,0-26,2 


Вспениватель:

мочевина 3,7-4,0 
вода остальное 


Недостатком данной композиции является размягчение отвержденного покрытия при достижении 200°С и, как следствие, частичное сползание слоя покрытия с вертикальной поверхности.

Задачей изобретения является создание композиции для покрытия, обладающей повышенной механической прочностью, с достаточно прочным каркасом, обладающей хорошей адгезией к металлической поверхности, исключающей отслоение, образование трещин и сползание с вертикальной поверхности, экологически безвредной, экономичной, технологичной в производстве. 

Задача решается за счет того, что известная композиция, содержащая связующее - смолу карбамидоформальдегидную КФ-Ж, окислитель - графит окисленный, карбонизатор - пентаэритрит, наполнитель - диоксид титана, карбонат кальция, отвердитель - полифосфат аммония, вспениватель - мочевину и воду, в качестве связующего дополнительно содержит сополимер н-бутилакрилата и стирола в виде 50%-ной дисперсии в воде «Финндисп А-10», в качестве отвердителя дополнительно содержит - хлорное железо при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Связующее:

сополимер н-бутилакрилата и стирола в виде 
50%-нойдисперсиивводе«ФинндиспА-10» 4,0-5,0 
смола карбамидоформальдегидная КФ-Ж 14,0-16,0 


Окислитель:

графит окисленный 5,5-7,0 


Карбонизатор:

пентаэритрит 18,0-28,0 
Na-карбоксиметилцеллюлоза 0,7-1,4 


Наполнитель

диоксид титана, 1,7-3,0 
карбонат кальция 2,5-3,5 


Отвердитель:

полифосфат аммония 25,0-28,0 
хлорное железо 1,0-20 


Вспениватель:

мочевина (карбамид) 3,0-45 
вода остальное 


Для повышения эластичности покрытия и улучшения его адгезионных свойств как при нанесении на защищаемую поверхность, так и после вспучивания в композицию вводят в качестве связующего - сополимер н-бутилакрилата и стирола в виде 50%-ной дисперсии в воде - «Финндисп А-10», представляющей собой молочно-белую жидкость со слабым запахом.

В качестве связующего для образования жесткого углеродного каркаса в композицию вводят водорастворимую смолу карбамидоформальдегидную КФ-Ж ГОСТ 14231-88.

В качестве окислителя в композицию вводят окисленный графит - ТУ 84-7509103.353-92 с коэффициентом вспучивания 30-40, представляющий собой порошок черного цвета.

В качестве карбонизатора и регулятора жесткости пенококса в композиции используется пентаэритрит - ГОСТ 9286-89. 

Для улучшения технологичности, облегчения нанесения на защитные поверхности и в качестве карбонизатора в композицию вводят Na-карбоксиметилцеллюлозу - ТУ 6-55-40-90 или ТУ 2231-002-50277563-00. 

В качестве наполнителя в композицию вводят высокоэффективный универсальный пигмент белого цвета - диоксид титана - ГОСТ 9808-84 и карбонат кальция м. МК-1 - ГОСТ 8258-79, ТУ 2321-006-12588040-99. 

Карбонат кальция может дополнительно играть роль вспенивателя. 

В качестве отвердителя системы в композиции используется полифосфат аммония, хлорное железо ГОСТ 4147-74.

В качестве вспенивателя для усиления действия фосфатов в композиции используется мочевина - ГОСТ 2081-92.

Предлагаемая огнезащитная композиция для покрытий готовится по следующей технологии - приготовление пасты и приготовление смеси отвердителей.

Приготовление пасты состоит из следующих операций: вначале готовят 5% водный раствор Na-карбоксиметилцеллюлозы при температуре 60-80°С в реакторе, снабженном рубашкой и мешалкой, путем перемешивания воды и Na-карбоксиметилцеллюлозы в течение заданного времени. Затем в реактор загружают оставшееся количество воды, далее загружают мочевину, диоксид титана, карбонат кальция, пентаэритрит и перемешивают в течение 20-30 мин. Затем в реактор загружают сополимер н-бутилакрилата и стирола в виде 50%-ной дисперсии в воде - «Финндисп А-10», далее - водный раствор смолы карбамидоформальдегидной КФ-Ж и перемешивают в течение 10-15 мин. После перемешивания загружают окисленный графит в 2-3 приема и перемешивают после каждой загрузки в течение 15- 20 мин. После загрузки всех компонентов в реакторе производят перемешивание компонентов в течение 15-20 мин. Загрузку и перемешивание всех компонентов производят при температуре (20±5)°С. 

Приготовление смеси отвердителей состоит из приготовления водного раствора хлорного железа (50-70%), загрузки навески полифосфата аммония, перемешивании при температуре (20±5)°С в течение 20-30 мин.

Далее производят смешение пасты и смеси отвердителей в реакторе, перемешивание в течение 20-30 мин при температуре (20±5)°С.

Примеры конкретного выполнения приведены в таблице 1, а физико-механические показатели предлагаемой композиции - в таблице 2.

Как видно из данных (примеры 1, 3, 4, 5), приведенных в таблицах 1, 2, частичная замена полифосфата аммония на хлорное железо, введение сополимера н-бутилакрилата и стирола в виде 50%-ной дисперсии в воде - «Финндисп А-10» в композиции исключает отслоение мастики, образование трещин, сползание с вертикальной поверхности в момент подъема температуры до 200°С, что свидетельствует о хорошей адгезии и эластичности покрытия, а также обеспечивается высокая огнезащитная эффективность покрытия. 

Композиция по примерам 2, 6 с запредельными значениями количественного содержания компонентов не обладает заданными характеристиками.

Таблица 1 
Показатели Прототип Содержание компонентов по примерам, 
№2208028 мас.% 
1 2 3 4 5 6 
Связующее: 
Акриловая дисперсия 
марки «Диакам» 4,5-5,0 - - - - - - 
Сополимер н-бутилакрилата и 
стирола в виде 50%-ной 
дисперсии в воде - 
«Финндисп А-10» - 5,0 3,8 4,5 5,0 4,0 5,5 
Карбамидоформальдегидная 
смола КФ-Ж 15,0-16,0 16,0 16,4 14,0 14,2 15,8 13,8 
Окислитель: 


Продолжение таблицы 1 
Окисленный графит 6,2-8,0 6,0 7,5 7,0 5,5 6,0 5,0 
Каобонизатор: 
Пентаэритрит 18,0-24,2 22,0 28,5 28,0 18,0 25,0 17,2 
Na-карбоксиметилцеллюлоза 0,7-0,8 0,8 0.65 0,7 1,4 1,2 1,8 
Наполнитель: 
Диоксид титана 1,9-2,0 3,0 1,2 2,0 2,5 1,7 4,0 
Карбонат кальция 2,8-3,0 2,5 2,0 3,5 3,5 3,0 4,0 
Вспениватель: 
Мочевина (карбамид) 3,7-4,0 3,0 5,0 4,5 4,0 3,5 2,8 
Отвердитель: 
Полифосфат аммония 23,0-26,2 26,2 24,5 25,0 28,0 26,2 28,5 
Хлорное железо - 1,0 0,8 1,2 1,5 2,0 2,5 
Вода остальное 


Таблица 2 
Физико-механические свойства 
Показатели 
Прототип №2208028 1 2 3 4 5 6 
Прочность связи с 
металлом при отрыве, МПа 0,7-0,82 1,8 0,8 1,82 1,95 1,9 0,75 
Массовая доля 
нелетучих веществ в пасте, % - 69,6 59,0 69,8 70,0 69,9 69,0 
Время высыхания до ст. 
3 при (20±5)°С, ч 3 3 2 3 3 3 2,5 
Предел огнестойкости, мин 50-65 70 50 65 65 65 60 






ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Огнезащитная композиция для покрытий, включающая связующее - смолу карбамидоформальдегидную КФ-Ж, окислитель - графит окисленный, карбонизатор - пентаэритрит и Na-карбоксиметилцеллюлозу, наполнитель - диоксид титана, карбонат кальция, отвердитель - полифосфат аммония, вспениватель - мочевину и воду, отличающаяся тем, что композиция в качестве связующего дополнительно содержит сополимер н-бутилакрилата и стирола в виде 50%-ной дисперсии в воде «Финндисп А-10», в качестве отвердителя дополнительно содержит хлорное железо при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Связующее: 

сополимер н-бутилакрилата и стирола в виде

50%-ной дисперсии в воде «Финндисп А-10» 4,0-5,0

смола карбамидоформальдегидная КФ-Ж 14,0-16,0

Окислитель:

графит окисленный 5,5-7,0 

Карбонизатор:

пентаэритрит 18,0-28,0

Na-карбоксиметилцеллюлоза 0,7-1,4

Наполнитель

диоксид титана 1,7-3,0

карбонат кальция 2,5-3,5

Отвердитель:

полифосфат аммония 25,0-28,0

хлорное железо 1,0-2,0

Вспениватель: 

мочевина 3,0-4,5

Вода Остальное