Композиція для вогнезахисного термоізоляційного покриття

Композиція для вогнезахисного термоізоляційного покриття вміщує полімерне водоемульсійне плівкотвірне і порожнисті мікросфери із групи: скляні, керамічні та техногенні, яка відрізняється тим, що вона додатково містить поліфосфат амонію, пентаеритрит, графіт, що терморозширюється, стверджений дрібнодисперсний карбамідо C2 1 3 88042 4 ми розмірами від 10 до 500мкм і різною насипною Покриття має високу теплоізолюючу здатність густиною від 650 до 50кг/м3. і є екологічно безпечним, зважаючи на відсутність Порожнисті скляні і керамічні мікросфери одеорганічних розчинників. ржують з скляних (або керамічних) частинок в поДо недоліків приведеного складу слід віднести лум’ї пальника. відсутність вогнезахисної функції в умовах пожежі В якості порожнистих скляних мікросфер викопід впливом відкритого полум’я, а також недостатристовують, наприклад, мікросфери типу Гласе ню міцність покриття під час удару. бабез, типу Мікробалон, глобуміт, сфероліт та ін. У основу винаходу поставлено задачу ствоКерамічні порожнисті мікросфери одержують рення композиції для теплоізоляційного покриття з також спалюванням природних матеріалів і спінювогнезахисними властивостями і підвищеною меванням, наприклад мікросфери фірми Термілат ханічною міцністю. (США-Великобританія). Поставлена задача розв'язується тим, що Техногенні (зольні) порожнисті мікросфери композиція для вогнезахисного термоізоляційного утворюються у складі золи винесення при спалюпокриття, що вміщує полімерне водоемульсійне ванні вугілля на теплових електричних станціях плівкотвірне і порожнисті мікросфери, та додатко(наприклад, мікросфери виробництва ТОВ «Уралво містить: поліфосфат амонію, пентаеритрит, сфера», Росія). графіт, що терморозширюється, отверджений дріПоліфосфат амонію - білий кристалічний побнодисперсний карбамідо-формальдегідний олірошок, що є суміш фосфатів амонію з різним стугомер, фосфат цинку, триполіфосфат натрію, амопенем поліконденсації. Хімічна сполука загальної ніачну воду, бутиловий етер дипропіленгліколю формули: (коалесцент), тетраметилтіурам дисульфід (консервант) і воду при наступному співвідношенні ком(ΝΉ4)n+2РnО3n+1, понентів (%. мас): - полімерне водоемульсійне плівкоде n>200 - число атомів фосфору в молекулі твірне 20,0-25,0; (ТУ 6-47-18-91-91). - порожнисті мікросфери 15,0-25,0; Пентаеритрит (2,2-диметилол-1,3-пропандіол) - поліфосфат амонію 9,0-15,0; - білий кристалічний порошок. Хімічна сполука - пентаеритрит 10,0; загальної формули: - графіт, що терморозширюється 7,0; - зтверджений дрібнодисперсний карбамідо-формальдегідний оліго5,0; мер - фосфат цинку 5,0; - триполіфосфат натрію 0,5; - амоніачна вода 0,3; - бутиловий етер дипропіленгликоЗастосовується в лакофарбній промисловості лю (коалесцент) 1,0; для виробництва лаків. ["Хімічний енциклопедич- тетраметилтіурам дисульфід (конний словник", М. "Радянська енциклопедія", сервант) 0,01; 1983р., с. 427]. - вода до 100,0. Графіт, що терморозширюється, є порошок Загальними ознаками винаходу в порівнянні з природного графіту (модифікація вуглецю), що відомим є застосування в композиції водоемульінтеркальовано мінеральними кислотами. Коефіцісійного плівкотвірного і порожнистих мікросфер. єнт об'ємного розширення при температурі більше Винахід відрізняється від відомого застосу200°С складає 150-300дм3/кг (ТУ У 14.5-30969031ванням у складі композиції газотвірних та карбоні001-2002). зуючих добавок: графіту, що терморозширюється, Зтверджений дрібнодисперсний карбамідофополіфосфата амонію, пентаеритриту і зтвержденормальдегидний олігомер (поліметиленкарбамід) є го дрібнодисперсного карбамідобілий дрібнодисперсний порошок, нерозчинний у формальдегідного олігомеру, які при дії відкритого воді та інших розчинниках. Хімічна сполука загаполум’я приводять до спучення покриття і утвольної формули: рення високого пінококсового шару, і при розкладанні виділяють нетоксичні і негорючі гази, що (C2H4N2O)n захищає ізольовані об'єкти від термічного руйнування. Застосовується у складі водно-дисперсійних В якості водоемульсійного плівкотвірного зафарб, полімерних матеріалів і паперу (ТУ 3.01 стосовують латекси на основі полімерів акрилату, України 013-93 "Полімерний наповнювач"). стиролу, вінілацетату, бутадієн-стірольного сопоФосфат цинку - порошок білого кольору. Хімічлімеру (наприклад: бутадієн-стірольного сополіна сполука загальної формули: меру-СКС-65ГП, БС-65, на основі акрилових сополімерів ДММА-64ГП, полівінілацетатной дисперсії Ζn(ΡΟ4)2·xΗ2Ο, де x=2-4. Д-50Н, ДФ50-5Н або інші аналоги (наприклад, стірол-акриловий латекс фірм «DOW Chem», «Rohm Застосовується як інгібітор корозії в лакофарand Haas»). бних покриттях ["Захист металу від корозії лакоЯк порожнисті мікросфери застосовують мікфарбними покриттями", М., "Хімія", 1987р., с. 60росфери з групи, що включає порожнисті скляні, 61]. керамічні і техногенні (зольні) мікросфери з різни 5 88042 6 Триполіфосфат натрію - білий порошок, хімічПодрібнену масу в кількості 13,8кг (з урахуна сполука загальної формули: ванням 3% втрат) завантажують в лопатевий змішувач місткістю 40,0дм3, починають перемішуванNa5P3O10 ня і завантажують триполіфосфат натрію - 0,09кг, порожнисті мікросфери - 3,5кг, перемішують проЗастосовується як суспендуюча і пептизуюча тягом 20-30 хвилин і завантажують бутиловий етер добавка до розчинів миючих засобів. ["Хімічний дипропіленгліколю в кількості 0,17кг, тетраметиленциклопедичний словник", М., "Радянська енциктіурам дисульфід - 0,017кг, перемішують протягом лопедія", 1983р., с. 365]. 10-15 хвилин і вивантажують 18,1кг (з урахуванАмоніачна вода (нашатирний спирт) - водний ням 3% втрат) композицію для вогнезахистного розчин амоніаку (20%-ний). Хімічна сполука загатермоізоляційного покриття. Одержану композицію льної формули: випробовують на кратність спучення, міцність покриття під час удару і визначають коефіцієнт тепNH4OH лопровідності. Ступінь вогнезахистной здатності композиції ["Пожежна небезпека речовин і матеріалів, оцінюють кратністью спучення, яку визначають як вживаних в хімічній промисловості", М., "Хімія", відношення середньої товщини покриття після 1970р., с 42-43]. теплової дії (500°С) до первинної товщини висуБутиловий етер дипропіленгліколю (коалесшеного покриття по наступній методиці: цент) - прозора рідина, розчинна у воді до 5%, що Апаратура і матеріали є етери гліколів, наприклад, бутиловий етер дип1. Піч муфельна лабораторна, така, що забезропіленгліколю (наприклад, товарний продукт печує нагрів до температури 500±5°С. DOWANOL DPnB фірми DOW, США). Допускаєть2. Пластини з листової сталі марки 08кп по ся застосування інших коалесцентів, що не погірГОСТ 16523, розміром 70x150мм і завтовшки 0,5шують якості продукту. 1мм. Бутиловий етер дипропіленгліколю - хімічна 3. 3%-ний розчин кальцинованої соди. сполука загальної формули: 4. Товщиномер "ІНТРОМЕТ Ф-2". 5. Шпилі металеві лабораторні. 6. Аплікатор стрижньовий. 7. Штангенциркуль. 8. Эксикатор. Підготовка до випробування Тетраметілтіурам дисульфід (консервант) Пластини для нанесення покриття готують по водна дисперсія із вмістом діючої речовини ГОСТ 8832. Композицію для вогнезахистного тер49%мас. Діючою речовиною є тетраметилтіурам моізоляційного покриття наносять на одну сторону дисульфід (наприклад, товарний продукт Привенпластини завтовшки 2,5мм і висушують при темтол A 2-D фірми Lanex a.s., Німеччина). Можливо пературі 20±2°С протягом 24 годин і вимірюють застосування інших консервантів, не погіршуючих товщину покриття товщиномером "ШТРОМЕТ Фбіоцидної дії. Тетраметилтіурам дисульфід - хіміч2". на сполука загальної формули: Пластинку з покриттям вміщують в муфельну піч, заздалегідь нагріту до температури 500±5°С, і витримують протягом 30 хвилин. Потім пластинку витягують з муфельної печі і охолоджують в ексикаторі до температури навколишнього середовища. Після охолоджування вимірюють товщину шару спученого покриття в міліметрах Винахід ілюструється наступними прикладами. штангенциркулем з похибкою виміру ±0,05мм. 3 Приклад 1. У змішувач місткістю 40,0дм , заОбробка результатів безпечений двома z-образними лопатевими мішаКратність спучення (К) обчислюють за формулками і електромеханічним приводом, завантажулою: ють послідовно (при температурі навколишнього середовища): воду в кількості 3,34кг пластифікоК=h2/h, вану полівінілацетатну дисперсію ДФ50-5Н - 4,5кг, графіт, що терморозширюється, - 1,4кг, аміачну де h1 - товщина покриття до теплової дії в мм. воду - 0,06кг, починають перемішування і завантаh2 - товщина покриття після теплової дії в мм. жують: пентаеритрит - 2,0кг, фосфат цинку - 1,0кг, Міцність покриття під час удару визначають по поліфосфат амонію -2,4кг та зтверджений дрібноГОСТ 4765. Коефіцієнт теплопровідності визначадисперсний карбамідоформальдегідний олігомер ють по ДСТУ Б В2.7-105. 1,0кг. У таблиці 1 приведені приклади композиції для Суміш перемішують протягом 1-1,5 години до вогнезахистного термоізоляційного покриття з різдосягнення однорідної рухомої маси. Після переним вмістом компонентів в межах винаходу і позамішування масу в кількості 14,26кг (з урахуванням межних значень. 3% втрат) вивантажують із змішувача і завантаУ таблиці 2 приведені приклади, які ілюстружують в дисковий подрібнювач (n=1500ють залежність кратності спучення, міцності по3000об/хв). криття під час удару і коефіцієнта теплопровіднос 7 88042 8 ті від вмісту компонентів в умовах винаходу і проа у разі прикладу 9 суттєво знижується міцність тотипу. покриття під час удару до 35кгс·см. Приклади 2-3 виконані в умовах прикладу 1, з Приклади 10-11 виконані в умовах прикладу 1, тією лише різницею, що пластифіковану полівініз тією лише різницею, що поліфосфат амонію, лацетатну дисперсію ДФ50-5Н завантажують в завантажують у разі прикладу 10-у нижньому, а у нижньому - 20%мас. і верхньому - 25%мас. межоприкладі 11 - у верхньому межових значеннях. В вих значеннях. Одержані вогнезахисні фарби відобох випадках покриття витримує випробування за значаються низьким коефіцієнтом теплопровідносусіма показниками. ті (0,023-0,025Вт/м·К), задовільною міцністю під Приклади 12-13 виконані в умовах прикладу 1, час удару (55-65кгс·см) і достатньо високим коефіз тією лише різницею, що в якості порожнистих цієнтом спучення (10-15). мікросфер завантажують у прикладі 12 скляні мікПриклади 4-5 виконані в умовах прикладу 1, з росфери з середнім розміром сфер 50мкм, а в тією лише різницею, що пластифіковану полівініприкладі 13 - техногенні (зольні) мікросфери з селацетатну дисперсію ДФ50-5Н завантажують у реднім розміром 250мкм, а поліфосфат амонію разі прикладу 4 - нижче нижнього, а в прикладі 5 завантажують у разі прикладу 12 - нижче нижньовище верхнього межових значень. У разі обох приго, а у прикладі 13 - вище верхнього межових знакладів спостерігається зниження міцності покриття чень. У випадку 12 значно знижується коефіцієнт під час удару (45-50кгс·см). В прикладі 4 також спучення, що погіршує вогнезахисну функцію поспостерігається відшарування покриття, а у разі криття, а у разі прикладу 13 - міцність покриття під прикладу 5 композиція має рідку консистенцію, що час удару зменшується до 40кгс·см. потребує багаторазового нанесення композиції Приклад 14 виконаний в умовах прикладу 1, з для забезпечення необхідної товщини сухого потією лише різницею, що у якості порожнистих міккриття. росфер завантажують суміш мікросфер: скляні, Приклади 6-7 виконані в умовах прикладу 1, з керамічні и техногенні у співвідношенні 1:1,5:1,5 тією лише різницею, що керамічні порожнисті міквідповідно. У разі цього прикладу покриття витриросфери завантажують в прикладі 6-у нижньому, а мує випробування за усіма показниками. у прикладі 7-у верхньому межових значеннях. У Приклад 15 виконаний в умовах винаходуразі прикладу 6 покриття має підвищену кратність прототипу, взятого в середніх значеннях (% об.),: спучення (до 20), високу міцність під час удару плівкотвірне - 50, порожнисті мікросфери - 50. По60кгс·см, а у разі прикладу 7 спостерігається підкриття має меншу міцність під час удару - 50кгс·см, вищення коефіцієнту теплопровідності до задовільний коефіцієнт теплопровідності 0,035Вт/м·К. 0,03Вт/м·К, але під дією відкритого полум’я не Приклади 8-9 виконані в умовах прикладу 1, з утворює вогнезахисного спученого шару і підтритією лише різницею, що керамічні порожнисті мікмує горіння. росфери завантажують в прикладі 8 - нижче нижТаким чином, використання винаходу дозвонього, а в прикладі 9 - вище верхнього межових ляє: значень. У разі прикладу 8 спостерігається підви- одержувати композицію для термоізоляційнощення коефіцієнту теплопровідності до 0,05Вт/м·К, го покриття з вогнезахисними властивостями; що погіршує термоізоляційні властивості покриття, - підвищити механічну міцність вогнезахисного термоізоляційного покриття. Таблиця 1 №№ пп 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Компонент 1 Водоемульсійне плівкотвірне: - пластифікована полівінілацетатна дисперсія ДФ50-5Н - бутадієн-стирольний латекс БС-65 Порожнисті мікросфери: скляні (50мкм) керамічні (150мкм) техногенні (250мкм) Поліфосфат амонію Пентаеритрит Графіт, що терморозширюється Зтверджений дрібнодисперсний карбамідоформальдегідний олігомер Фосфат цинку Триполіфосфат натрію Амоніачна вода Бутиловий етер дипропіленгліколю (коалесцент) Тетраметилтіурам дисульфід (консервант) Вода 2 3 4 Вміст компонентів %мас. Приклади № 5 6 7 8 9 10 22,5 20,0 25,0 15,0 30,0 22,5 22,5 22,5 22,5 11 12 13 14 22,5 22,5 22,5 22,5 22,5 20,0 5,0 20,0 20,0 20,0 20,0 20,0 15,0 25,0 10,0 30,0 20,0 20,0 7,5 20,0 7,5 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 9,0 15,0 6,0 18,0 12,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 0,5 0,3 5,0 0,5 0,3 5,0 0,5 0,3 5,0 0,5 0,3 5,0 0,5 0,3 5,0 0,5 0,3 5,0 0,5 0,3 5,0 0,5 0,3 5,0 0,5 0,3 5,0 0,5 0,3 5,0 0,5 0,3 5,0 0,5 0,3 5,0 0,5 0,3 5,0 0,5 0,3 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 до до до 100 100 100 до до до до до до до до до до до 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 9 88042 10Таблиця 2 № прикладів 1 2 3 Кратність спучення 15 16 12 Міцність покриття під час удару, кгс см (ГОСТ 4765) 65 55 60 4 14 45 5 6 7 8 9 10 11 12 15 20 16 14 15 10 19 5 50 50 55 50 35 60 55 60 13 17 40 14 14 65 Прототип* Відсут. 50 Показники Коефіцієнт теплопровідності Примітка Вт/м·К (ДСТУБВ.2.7-105) 0,023 Покриття не підтримує горіння і не розповсюджує полум'я по поверхні 0,025 при дії відкритого вогню 0,023 Спостерігається відшаровування по0,024 криття 0,026 Рідка консистенція композиції 0,025 0,035 Покриття не підтримує горіння і не 0,050 розповсюджує полум'я по поверхні 0,026 при дії відкритого вогню 0,03 0,028 0,03 Спучений шар недостатньо міцний Спостерігається утворення тріщин на 0,036 покритті Покриття не підтримує горіння і не 0,024 розповсюджує полум'я по поверхні при дії відкритого вогню Покриття підтримує горіння при дії 0,03 відкритого вогню * Склад композиції для теплоізоляційного покриття, взятий при середніх значеннях вмісту компонентів (Патент РФ №2251563). Комп’ютерна верстка О. Гапоненко Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601