состав для получения огнезащитного покрытия

Формула изобретения

Состав для получения огнезащитного покрытия на металлических конструкциях, содержащий эпоксидный биановый олигомер ЭД-20 и окисленный графит, отличающийся тем, что он содержит окисленный графит, полученный электрохимическим окислением природного графита в растворе серной кислоты со степенью расширения 40 при 120С, и дополнительно содержит кубовый отход производства морфолина, состоящий из 51-60 мас.% диэтиленгликоля, 3 мас.% морфолина, 33 мас.% полифункциональных аминов и до 11 мас.% воды, при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

Эпоксидный олигомер 100

Окисленный графит 90-100

Кубовый отход производства морфолина 25-35

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии получения огнезащитных покрытий, предназначенных для защиты несущих металлических конструкций от действия пламени.

Известен огнезащитный материал, содержащий окисленный графит и полимерное связующее (хлорированный каучук, полиуретан, полиэфиры, фенольные и эпоксидные смолы). На основе этого состава получают краски и покрытия с одним и более растворителями (РСТ, заявка WO 91/11498, С 09 К 21/02, 1991).

Недостатком этого материала является использование в его составе фенольных смол, выделяющих при горении вредные вещества, использование различных растворителей, незначительное (3-20 мас.%) содержание вспенивающихся агентов, что не обеспечивает высокой огнезащитной способности материала.

Известен огнезащитный состав на основе трехкомпонентного полимерного связующего (хлорированное производное поливинилового спирта, кремнийорганическая смола, пентафталиевая смола) с использованием окисленного графита и дополнительно вводятся вспучивающие добавки - низкомолекулярное и полимерное фосфатные соединения (RU, заявка 99114574/04, С 09 D 127/24, 1999).

Недостатком известного огнезащитного материала является наличие в его составе хлорированного производного поливинилового спирта, которое в условиях пожара выделяет хлористый водород, использование растворителей, низкое содержание окисленного графита, использование в качестве дополнительных вспенивающих агентов - низкомолекулярное и полимерное фосфатные соединения, что снижает водостойкость покрытий из этих материалов, поэтому их можно использовать только в закрытых помещениях.

Известен эластичный огнезащитный материал на основе хлоропренового каучука с использованием окисленного графита, дополнительно в состав вводят хлорпарафин, смесь СаСО₃+SiO₂, вулканизующие агенты (RU, патент 2131448, С 09 К 21/14, 1999).

Недостатком этого огнезащитного материала является сложность технологического процесса при его получении: многостадийность, связанная с последовательным введением компонентов и необходимостью тщательного их перемешивания, невозможность достижения однородности материала, необходимость шприцевания и вулканизации.

Наиболее близким является известный огнезащитный материал, содержащий 50-150 мас.ч. модифицированного ледяной уксусной кислотой окисленного графита со степенью расширения при 150^oС более 40, полимерное связующее, представляющее собой эластомер (хлоропреновый или бутадиен-нитрильный каучук) в смеси с фенолформальдегидной смолой и эпоксидным олигомером. Кроме того, материал содержит органический растворитель - этиловый эфир уксусной кислоты и дополнительно ароматический амин. Из этого материала получают краску и покрытие в зависимости от количества вводимого растворителя (RU, патент 2130953, С 08 L 9/02, 1999).

Недостатком указанного материала является использование в его составе фенольной смолы, выделяющей вредные вещества в условиях пожара, а также хлоропренового или бутадиен-нитрильного каучука, которые приедставляют собой жесткие эластомеры, что требует очень тщательного перемешивания для достижения однородности состава, использование органического растворителя, что приводит к усложнению технологического процесса.

Задачей изобретения является разработка состава для получения огнезащитного материала, обладающего высокой адгезией к металлу, высокой огнезащитной способностью, экономичного и технологичного в производстве.

Техническим результатом является упрощение технологии получения огнезащитного материала, а также использование в составе композиции кубового отхода производства морфолина, который ранее нигде не использовался. Полученный огнезащитный материал обладает высокой адгезией к металлу, низкой плотностью, водостойкостью и огнестойкостью.

Указанный технический результат достигается в составе для получения огнезащитного покрытия на металлических конструкциях, содержащий эпоксидный диановый олигомер ЭД-20 и окисленный графит, полученный электрохимическим окислением природного графита в растворе серной кислоты со степенью расширения 40 при 120^oC и дополнительно кубовый отход производства морфолина, состоящий из 51-60 мас.% диэтиленгликоля, 3 мас.% морфолина, 33 мас.% полифункциональных аминов и до 11 мас.% воды, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Эпоксидный диановый олигомер ЭД-20 - 100

Окисленный графит - 90-100

Кубовый отход производства морфолина - 25-35

В данном составе в качестве связующего используют эпоксидную диановую смолу марки ЭД-20 (ГОСТ 10587-93) молекулярной массой 390-430. Указанный полимер производится в промышленном масштабе, легко доступен и недорог. В условиях пожара этот полимер склонен к реакциям поликонденсации и циклизации, при этом он коксуется с образованием углеродного скелета. Кроме того, указанный полимер обладает хорошей текучестью, низкой вязкостью, что способствует упрощению технологии получения материала и не требует применения растворителя, а также специального оборудования. Компоненты состава хорошо совмещаются, легко перемешиваются и равномерно распределяются по всему объему. В результате получается материал с хорошими физико-механическими свойствами.

В качестве структурирующего агента для данного состава используют кубовый отход производства морфолина (КПМ). Соединения, входящие в состав КПМ (диэтиленгликоль 50-60%, морфолин 3%, полифункциональные амины 33%, вода до 11%), в виде смеси и каждое в отдельности способны взаимодействовать с функциональными группами эпоксидного олигомера с образованием пространственно сшитых структур, что улучшает коксуемость материала под воздействием пламени и уменьшает его водопоглощение. Содержание КПМ менее 25 мас. ч. увеличивает продолжительность отверждения данного состава. Ведение более 35 мас. ч. КПМ нецелесообразно, так как максимальная степень отверждения уже достигнута, при этом скорость реакции не возрастает и продолжительность отверждения не уменьшается.

Вспучивающим компонентом состава является окисленный графит, полученный электрохимическим окислением природного графита в растворе серной кислоты, со степенью расширения 40 при 120^oС. Введение окисленного графита в состав способствует образованию в условиях пожара на защищаемой поверхности устойчивого кокса, обладающего хорошими теплоизолирующими характеристиками и препятствующего дальнейшему распространению пламени по поверхности, чем и достигается огнезащитное свойство материала. Содержание окисленного графита менее 90 мас.ч. в предложенной композиции приводит к осаждению графита и как следствие происходит расслоение материала. Низкое содержание окисленного графита также нежелательно, так как покрытие хуже вспучивается, поэтому обладает более низкой теплоизолирующей способностью. Введение в состав огнезащитного материала более 100 мас. ч. окисленного графита снижает прочность вспененного слоя, он теряет каркасность и быстро осыпается.

Состав для получения огнезащитного материала получают следующим образом: эпоксидный олигомер марки ЭД-20 (ГОСТ 10587-84) тщательно перемешивают в течение 2-3 минут с кубовым отходом производства морфолина. Затем в смесь добавляют окисленный графит. Перемешивание осуществляют в течение 3 минут до получения однородной пасты, которую используют сразу, не хранят. Пасту наносят на защищаемую поверхность с помощью кисти, валика или шпателя, затем выдерживают при комнатной температуре в течение 24 часов. В результате на поверхности образца получают покрытие. Состав для получения огнезащитного материала приведен в таблице 1.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 100 г эпоксидного олигомера марки ЭД-20 (ГОСТ 10587-84) тщательно перемешивают в течение 2-3 минут с 35 г кубового отхода производства морфолина. Затем в смесь добавляют 100 г бисульфата графита. Перемешивание осуществляют в течение 3 минут до получения однородной пасты, которую используют сразу, не хранят. Пасту наносят на защищаемую поверхность с помощью кисти, валика или шпателя, затем выдерживают при комнатной температуре в течение 24 часов. В результате на поверхности образца получают покрытие.

Пример 2. Осуществляют по примеру 1, но используют при этом 30 г кубового отхода производства морфолина и 95 г бисульфата графита.

Пример 3. Осуществляют по примеру 1, но используют при этом 25 г кубового отхода производства морфолина и 90 г бисульфата графита.

Свойства огнезащитного материала по примерам 1-3 представлены в таблице 2.

В соответствии с требованиями ГОСТ 21207 - 81 "Метод определения воспламеняемости" материал по изобретению относится ко второй категории стойкости к действию пламени.

Как видно из данных таблицы, материал обладает высокими физико-механическими свойствами, низким водопоглощением и плотностью, высокой адгезией к металлу, хорошо вспучивается, а также относится к самозатухающим. Его производство является более экономичным, так как используется более простая технология, серийно выпускаемый полимер и аминосодержащий отход химического производства.