композиция для огнезащитных покрытий

Формула изобретения

Композиция для огнезащитных покрытий, включающая карбамидоформальдегидную смолу и неорганическое фосфорсодержащее соединение, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит фурфуриловый спирт, алифатический спирт С₂ - С₄ и гомополимер эпихлоргидрина или его сополимер с оксидом алкилена при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Карбамидоформальдегидная смола 95 100

Фурфуриловый спирт 8 84

Алифатический спирт С₂ С₄ 32 42

Гомополимер эпихлоргидрина или его сополимер с оксидом алкилена 0,3 - 1,0

Неорганическое фосфорсодержащее соединение 2 9

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к композициям огнезащитных покрытий для материалов из древесины и пластмасс, в частности к композициям на основе карбамидформальдегидной смолы. Изобретение может быть использовано в строительной технике для перевода сгораемых материалов, таких как деревянные конструкции, фанера, древесно-стружечные плиты, древесно-волокнистые плиты, слоистые пластинки и т.д. в категорию трудносгораемых материалов.

Известна композиция для покрытий вспучивающегося титана на основе продукта взаимодействия формальдегида, мочевины и дициандиамида, содержащая антипиренфосфорную кислоту или моноалюмофосфат и неорганические наполнители [1] Недостатком данной композиции является использование дефицитного и дорогостоящего дициандиамида. Композицию получают путем взаимодействия формальдегида, мочевины и дициандиамида при температуре 75 85^oС в течение 0,5 1 ч с последующим добавлением к охлажденному продукту антипирена и неорганических наполнителей. Такая процедура требует применения специального оборудования.

Известен также состав для огнезащиты древесины, содержащий 50% мочевиномеламиноформальдегидную смолу, 100%-ную порошкообразную меламиноформальдегидную смолу, диэтиленгликоль, этилцеллозоль и антипирен из смеси диаммонийфосфата, сульфата аммония, дициандиамида и пентаэритрита [2] При получении этого состава так же, как и предыдущего требуется нагрев до 80^oС. Кроме того, из приведенных авторами изобретения [2] данных следует, что только два образца состава обеспечивают перевод древесины в категорию трудносгораемых материалов (потеря массы m<9 мас.). В остальных случаях состав обеспечивая перевод древесины только в категорию трудновоспламеняемых материалов (потеря массы 9<m<30 мас.).

Известна также простая по составу и технологии получения композиция для огнезащитной обработки древесных материалов, содержащая карбамидоформальдегидную смолу (90 100 мас.ч.) и аммоний фосфорнокислый двухзамещенный (1 20 мас.ч.) в качестве антипирена [3] Однако проведенные нами испытания показали крайне низкую эффективность огнезащитного действия такой композиции.

Предлагаемое изобретение позволяет решить проблему получения композиции, обеспечивающей высокую эффективность огнезащиты материалов из древесины и пластмасс с переводом их в категорию трудносгораемых материалов, методом простого смешения при нормальных условиях нетоксичных и недифицитных компонентов.

Сущность изобретения заключается в том, что в дополнение к карбамидформальдегидной смоле и неорганическому фосфорсодержащему соединению композиция содержит фурфуриловый спирт, алифатический С₂-C₄-спирт и гомополимер эпихлоргидрина или его сополимер с оксидом алкилена при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Карбамидформальдегидная смола 95,0 100,0

Фурфуриловый спирт 8,0 84,0

Алифатический С₂-С₄ спирт 32,0 42,0

Гомополимер эпихлоргидрина или его сополимер с оксидом алкилена 0,3 - 1,0

Неорганическое фосфорсодержащее соединение 2,0 9,0

Композиция настоящего изобретения не содержит дорогостоящих, дефицитных и токсичных компонентов. Получение композиции осуществляется при нормальных условиях простым смешиванием компонентов без применения специального оборудования. Сушка покрытия данной композиции происходит в условиях окружающей среды без использования термокамер. Композиция обеспечивает получение прозрачного, прочного, твердого, высококачественного огнезащитного покрытия.

Огнезащитное действие покрытия данной композиции обусловлено образованием несгораемого вспученного коксового слоя, образующегося в пожароопасных условиях за счет выделения газообразных продуктов разложения компонентов композиции и создающего барьер между пламенем и горючим материалом, на который нанесено покрытие.

В композиции могут использоваться смолы марок КФ-0, КФ-Ж, КФ-БЖ по ГОСТ 14231-88.

Присутствие в составе композиции фурфурилового спирта в количестве 8,9 84,0 мас.ч. на 95 10 мас.ч. карбамидформальдегидной смолы повышает термостабильность вспененного коксового слоя, вероятно за счет реакции полимеризации фурфурилового спирта с раскрытием фуранового кольца под действием протонов и взаимодействия с метилольными группами смолы. При содержании фурфурилового спирта менее 8,0 мас.ч. наблюдается снижение твердости и термостойкости коксового остатка, а повышение содержания фурфурилового спирта более 84,0 мас. ч. нецелесообразно, т.к. не влияет на характеристики огнестойкости.

Алифатический С₂-С₄ спирт используется как растворитель и пластификатор, улучшающий стабильность композиции при хранении. При использовании алифатического спирта, (предпочтительно изопропанола), в количестве менее 32,0 мас. ч. увеличивается вязкость композиции и затрудняется нанесение покрытия. Увеличение содержания изопропанола более 42,0 мас.ч. нецелесообразно, т.к. при этом увеличивается расход лака на 1 м².

В качестве гомополимера эпихлоргидрина можно использовать оксилин (ТУ 6-02-1376-87). Эффективным является также использование сополимеров эпихлоргидрина с оксидами алкиленов, например оксидом этилена, оксидом пропилена, тетрагидрофураном.

В качестве неорганического фосфорсодержащего соединения предусматривается использование фосфорных кислот и их солей, а также полифосфорных кислот и их солей. Наиболее предпочтительно использовать гидрофосфат аммония, фосфорную кислоту или их смесь. Данные соединения известны как антипирены и применяются в подавляющем большинстве известных огнестойких композиций. Использование фосфорных кислот и их солей в предлагаемой композиции в количестве менее 2,0 мас.ч. резко ухудшает показатели огнестойкости, а в количестве более 9,0 мас.ч. показатели огнестойкости не меняются, но ухудшается внешний вид покрытия левая пленка содержит включения и теряет блеск.

Эффективность огнезащитного действия предлагаемой композиции определялась в соответствии с ГОСТ 16363-76 (СТ СЭВ 4686-84). Испытания образцов проводились в независимом испытательном центре пожарной безопасности филиала НИИПО МВД РФ в г. Санкт-Петербурге. Испытанию подвергали образцы древесины (сосны размером 301x31x1503 мм, вырезанные из заболони или ядровой части и покрытые со всех сторон композицией предлагаемого состава. Испытания проводились в термоэлектрическом преобразователе ("керамическая труба") при температуре 2005^oС. Пламя получали с помощью газовой горелки. Подачу газа прекращали через 2 мин и оставляли образец в приборе до полного прекращения горения. Об эффективности огнезащитного действия судили по величине потери массы образцов при горении. При 9 мас. огнезащитный состав относят к первой группе средств, обеспечивающих получение трудносгораемой древесины. При 9 30 мас. к второй группе средств, обеспечивающих получение трудновоспламеняемой древесины. Если 30 мас. то состав относят к третьей группе средств, не обеспечивающих огнезащиту древесины.

Пример 1. В смеситель при перемешивании загружают 0,7 г оксилина (ТУ 6-02-1376-87), 37,0 г изопропилового спирта, 100 г карбамидформальдегидной смолы марки КФ-Ж (ГОСТ 14231-88) и 5,0 г гидрофосфата аммония в виде 17%-ного водного раствора. Перемешивание осуществляют по однородной консистенции. Полученный состав наносят на образец древесины, сушат и испытывают как описано выше. Результаты приведены в таблице.

Примеры 2 16. Получают композиции, как описано в примере 1, используя различные сополимеры эпихлоргидрина с оксидами алкиленов, карбамидные смолы марок КФ-О, КФ-Ж, КФ-БЖ, различные алифатические С₂-С₄ спирты, а также фосфорную кислоту или ее смесь с гидрофосфатом аммония вместо гидрофосфата аммония, при различных массовых соотношениях компонентов. Результаты приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что при использовании композиций настоящего изобретения обеспечивается получение огнезащитного покрытия, переводящего горючие материалы, в частности древесину, в категорию трудносгораемых материалов, т.к. потеря массы при огневых испытаниях составила значение менее 9,0% а именно 5,0 6,0% Этот показатель для предлагаемой композиции существенно ниже, чем для известной композиции [2] которая обеспечивает потерю массы 7,0% и выше. Таким образом, предлагаемая композиция более эффективно осуществляет огнезащиту горючих материалов, чем известные. При ее получении используется простая технология и доступные, нетоксичные и недорогостоящие компоненты.