способ получения огнезащитного состава

Формула изобретения

Способ получения огнезащитного состава вспучивающего действия для древесины и металлоконструкций, включающий смешение металлофосфата и композиции, содержащей отвердитель, ионогенное ПАВ и продукт «НОТЕХ», причем в качестве отвердителя используют аминный модификатор АМ-1, аминоспирты или огнезащитный состав, полученный путем взаимодействия карбамидсодержащего соединения с аммиачной водой при нагревании в слабощелочной среде в присутствии аминоспирта, с последующей доконденсацией с карбидом и нейтрализацией ортофосфорной кислотой до рН 6,0-8,0, в качестве ионогенного ПАВ используют пенообразователь ПО-6 ТС марок А и Б при следующем содержании ингредиентов, мас.%:

Металлофосфат	40-90
Отвердитель	5-30
Ионогенное ПАВ	0-15
Продукт «НОТЕХ»	0-20

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения антипиренов и может найти применение в деревообрабатывающей промышленности в производстве огнестойкой плитной продукции, а также в строительстве при проведении профилактических мероприятий по огнезащите металлоконструкций.

В последние годы наибольшее распространение получили производные ортофосфорной кислоты благодаря их высокой эффективности и относительно невысокой стоимости.

Известен [SU №517491, кл. В27К 3/52, B29J 5/00] способ получения огнезащитного состава марки КМ, преимущественно для обработки древесного волокна, синтезируемый сплавлением при 135-140°С 0,9-1,5 мас.ч. карбамида и 0,8-ь1.2 мас.ч. ортофосфорной кислоты, причем карбамид вводят в два приема - в расплав и на стадии охлаждения и растворения антипирена - в количестве 55-70 и 30-45 мас.% от всей мочевины, соответственно.

Существенным недостатком получаемого продукта является образование значительных количеств газообразного аммиака в процессе прессования древесно-волокнистой плиты, что способствует загазованности производственных помещений, а присутствие избыточного карбамида вызывает ухудшение физико-механических показателей плитной продукции. К тому же для достижения необходимой огнезащитной эффективности требуется повышенный расход антипирена.

Известен [RU №2079403, кл. В27К 3/52] способ получения антипирена путем смешения водного раствора фосфор- и азотсодержащего состава марки КМ с аминоформальдегидной смолой, бихроматом калия и полиакриламидом, причем в качестве антипирена КМ используют продукт взаимодействия 0,8-1,2 мас.ч. ортофосфорной кислоты с 0,9-1,5 мас.ч. карбамида в расплаве, в качестве аминоформальдегидной смолы берут карбамидоформальдегидную смолу, пропитывающий раствор содержит 40-65 мас.% антипирена, 0,1-0,3 мас.% полиакриламида и 0,2-0,8 мас.% бихромата калия, а кроющий состав представляет 40-50%-ный водный раствор карбамидоформальдегидной смолы с добавкой к нему 2,0-4,0 мас.% антипирена.

Следует отметить, что и для данного огнезащитного состава характерны недостатки, отмеченные в случае антипирена марки КМ. К тому же предлагаемая композиция является многокомпонентной и при повышенных дозировках амидофосфата склонна к преждевременному отверждению пропитывающего слоя, что ограничивает область ее применения.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения огнезащитного состава, предложенный в [RU №2277076, кл. В27К 3/52, С09К 21/10]. Он предусматривает смешение алюмохромфосфата, неионогенного ПАВ и полиамина [см. RU 2228925, кл. С07С 211/13, 209/60], предварительно нейтрализованного ортофосфорной кислотой до рН 6,0-8,8, причем в качестве полиамина используют водный раствор продукта общей формулы

H₂ [H₆N₂С ₂]_n+1NCON[C₂ N₂H₆] _m+1 где n=0,1 и m=0,1,

при следующем массовом соотношении компонентов; алюмохромфосфат: неионогенное ПАВ: полиамин, равном (20-90):(0,1-0,5):(10-80).

Указанный огнезащитный состав относится к первой группе огнезащитной эффективности, однако его недостатком является повышенная скорость отверждения.

Технической задачей настоящего изобретения является способ получения антипирена вспучивающего типа, обладающего высокой огнезащитной эффективностью и одновременно умеренной скоростью отверждения.

Поставленная задача достигается тем, что способ получения огнезащитного состава предусматривает смешение металлофосфатного связующего с композицией, включающей отвердитель, ионогенное ПАВ и продукт «НОТЕХ», причем в качестве металлофосфатного связующего применяют аминный модификатор АМ-1, аминоспирты или огнезащитный состав, полученный путем взаимодействия карбамидсодержащего соединения с аммиачной водой при нагревании в слабощелочной среде в присутствии амииноспирта, с последующей доконденсацией с карбамидом и нейтрализацией ортофосфорной кислотой до pH 6,0-8,0, в качестве ионогенного ПАВ используют пенообразователь ПО 6-ТС марок А и Б при определенном содержании ингредиентов.

Сущностью предлагаемого технического решения является способ получения огнезащитного состава вспучивающего действия для древесины и металлоконструкций, осуществляемый путем смешения металлофосфата и композиции, включающей отвердитель, ионогенное ПАВ и продукт «НОТЕХ», причем в качестве отвердителей используют аминный модификатор АМ-1, аминоспирты или огнезащитный состав, полученный путеми взаимодействия карбамидсодержащего соединения с аммиачной водой при нагревании в слабощелочной среде в присутствии амииноспирта, с последующей доконденсацией с карбамидом и нейтрализацией ортофосфорной кислотой до pH 6,0-8,0, в качестве ионогенного ПАВ используют пенообразователь ПО 6-ТС марок А и Б при следующем содержании ингредиентов, мас.%:

металлофосфат	40-90
отвердитель	5-30
ионогенное ПАВ	0-15
продукт «НОТЕХ»	0-20

При смешении указанных реагентов образуется водорастворимая композиция, содержащая низкомолекулярную карбамидоформальдегидную смолу, амидофосфат и металлофосфат. В процессе ее дальнейшего отверждения формируются надмолекулярные структуры, склонные к вспучиванию при высокой температуре за счет отщепления низкомолекулярных соединений - воды, углекислого газа, аммиака и формальдегида.

Действительно, при добавлении к кислому металлофосфату отвердителя и ПАВ рН смеси устанавливается на более высоком уровне, чем у металлофосфата, что вызывает быструю сшивку фосфатных групп с образованием пространственной сетки. Этот процесс удается существенно замедлить путем ввода кислого агента - продукта «НОТЕХ», который выполняет функции регулятора твердения. С другой стороны, при рН ниже 7, используемый в качестве отвердителя огнезащитный состав, вступает в реакцию поликонденсации с образованием карбамидоформальдегидной смолы. Этому благоприятствует наличие в его составе различных метилолмочевин, склонных к конденсации в кислой среде с образованием смолообразных продуктов. Роль ионогенного ПАВ состоит в улучшении смачиваемости поверхности материала (древесины, металла) антипиреном.

Достоинством предлагаемого огнезащитного состава является его способность к вспучиванию при повышенных температурах. Это обусловлено внутримолекулярными перегруппировками в амидофосфате и металлофосфате, сопровождаемые отщеплением низкомолекулярных веществ, преимущественно воды. Протекание данного процесса подтверждено различными физико-химическими методами, в том числе и результатами термического анализа. Интенсивное порообразование и подъем огнезащитного слоя препятствуют воздействию открытого огня и теплового излучения на верхние слои древесины или металлоконструкции.

Предлагаемый огнезащитный состав предусматривает использование доступных компонентов, что открывает широкие возможности для его использования.

Синтез алюмофосфата и алюмохромфосфата проводили по методике, описанной в RU №2187478, кл. С04В 12/02.

Полученные продукты имели следующие показатели качества:

Огнезащитный состав для отверждения металлофосфатной композиции синтезировали в соответствии с RU №2270752, кл. В27К 3/52, С09К 21/12.

Для исследования использовали продукт со следующими характеристиками:

pH	6,70
коэффициент рефракции	1,412
плотность при 20°С, г/см3	1,18

Аминный модификатор марки АМ-1 вырабатывается по ТУ №2423-017-00206492-2002 и является продуктом превращения оксазолидона-2 - отхода производства аммиака - в смесь аминоспиртов, основным компонентом которой выступает моноэтаноламин.

Он содержит, мас.%:

моноэтаноламин	15-70
смесь продуктов превращения оксазолидона-2
в 1-(2-оксиэтил)-имидазолидон-2 и N-
(2-оксиэтил)этилендиамин	не более 50
вода	остальное

В качестве ионогенных ПАВ использовали пенообразователь ПО-6 ТС марок А и Б, вырабатываемый по ТУ 0258-147-05744685 и являющийся водным раствором триэтаноламиновых солей первичных алкилсульфатов. Их содержание в использованном продукте составляло 30 мас.%

Фосфатирующий состав «НОТЕХ» является раствором фосфорнокислых солей. Oн вырабатывается по ТУ 2149-002-48938796-2003 и широко используется при фосфатировании и пассивировании металлических поверхностей, а также в качестве преобразователя ржавчины. При разработке огнезащитного состава использовали продукт с плотностью 1,21 г/см³ и рН 1,24.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется примерами, приведенными в таблице.

Из описания изобретения и таблицы видно, что по заявленному техническому решению можно получать огнезащитные составы вспучивающего типа, характеризующиеся высокой огнезащитной эффективностью и умеренной скоростью отверждения после приготовления.

Свойства огнезащитных составов по предлагаемому способу и прототипам
Ингредиент	Прототип	Примеры
		1	2	3	4	5	6	7
СОСТАВ, мас.%
алюмохромфосфат	20-90	66,7	75					75
алюмофосфат				71,5	80,8	81,1	83,3
отвердитель:
- полиамин	10-80
- огнезащитный состав		11,1	12,5	16,6		13,4	13,9	25
- аминный модификатор АМ-1					19,0
неионогенное ПАВ ОП-10	0,01-0,5
ионогенное ПАВ ПО 6 ТС:
- марка А		0,1
- марка В					0,2	5,4	2,8
«НОТЕХ»		22,1	12,5	11,9		0,1
СВОЙСТВА СОСТАВОВ x)
Потеря текучести после приготовления, мин	30	более часа
Расход для достижения первой группы огнезащитной эффективности (потери массы менее 9 мас.%), г/м2	330-380	480	500	350	250	460	360	360
х) Подготовка образцов из сосны и оценка эффективности огнезащитных составов проводилась в соответствии с НПБ 251-98 «Нормы пожарной безопасности. Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на ее основе. Общие требования. Методы испытаний».