Вогнестійке покриття для захисту електричних мереж та інженерних конструкцій і споруд при пожежі у замкненому просторі

Реферат: Вогнестійке покриття для захисту електричних мереж та інженерних конструкцій і споруд при пожежі у замкненому просторі містить реактопластичний полімерний сполучник, активні функціональні дрібнодисперсні наповнювачі та органічний розчинник. При цьому як реактопластичний полімерний сполучник він містить поліорганосилоксанову смолу з каталізатором твердіння, як активні функціональні дрібнодисперсні наповнювачі містить поліфосфат амонію, пентаеритрит, меламін, гідроксид магнію і тригідрат алюмінію, а як органічний розчинник – гептан, при такому співвідношенні компонентів, мас. ч.: полiорганосилоксанова смола з 42…46 каталізатором твердіння поліфосфат амонію 55…65 пентаеритрит 16…20 меламін 10…14 гідроксид магнію 4,5…5,5 тригідрат алюмінію 4,5…5,5 гептан 10…20. UA 122438 U (12) UA 122438 U UA 122438 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до галузі хімічної промисловості для виготовлення вогнестійких покриттів інтумісцентного типу, які використовуються для захисту електричних мереж та інженерних конструкцій і споруд при пожежі у замкненому просторі. Вогнестійке покриття може бути використано для захисту конструкцій, електрообладнання та комунікацій об'єктів з підвищеним ступенем екологічної небезпеки, а саме: морських та річкових суден, атомних та теплових електростанцій, підприємств нафтохімічної промисловості, складів паливномастильних, вибухонебезпечних і токсичних матеріалів, а також деяких інших потенційно небезпечних об'єктів. Відомо про "Способ получения вибропоглащающей огнезащитной композиции" (Патент РФ 2470966 МПК C09D 5/18, C09D 131/04, опубліковано 27.12.2012) - мастики на основі водної дисперсії полімеру (полівініл ацетату), графіту, анізиметричного мінерального наповнювача (оксиди алюмінію та магнію), поліфосфату амонію, пентаеритриту, меламіну і цільових добавок і використовується водна дисперсія високоеластичного співполімеру, і зазначені інгредієнти застосовуються з інтерколірованим графітом, при такому співвідношенні компонентів, мас. %: інтерколірований графіт 30,0-35,0 анізиметричний мінеральний 6,0-9,0 наповнювач дисперсія високоеластичного 20,0-27,0 співполімеру поліфосфат амонію 17,0-22,0 пентаеритрит 7,0-10,0 меламін 7,0-8,0 цільові добавки 0,5-1,0 вода решта. Недоліком даної композиції є низька водостійкість, що пов'язана з використанням водної дисперсії високоеластичного співполімеру. Дану композицію можна використовувати тільки в сухих умовах. Відомо про "Огнезащитная вспучивающаяся краска" (Патент РФ 2224775 МПК C09D 5/18, опубліковано 27.02.2004.), яка містить полімерний сполучник - 20-40 % та сухий наповнювач 6080 %, при такому співвідношенні сухих компонентів, мас. %: фосфати і поліфосфати 37,0-54,0 амонію багатоатомний спирт 10,0-20,0 мочевина 3,0-6,0 меламін 10,0-20,0 борна кислота 0,5-4,0 крохмаль 8,0-15,0 інші наповнювачі решта. Недоліком даної композиції є присутність у складі потенційно токсичних речовин - борної кислоти та епоксидних і акрилових сполучників. Прототипом є "Вогнестійкий матеріал для покриттів ADINA" (Патент UA 1110236 C09D 5/18, опубліковано 10.12.2015.), який містить такі компоненти: поліфосфат амонію, пентаеритрит, меламін, сполучник на основі дисперсії полівінілакрилату, пластифікатор на основі діізононілфталату, тальк, стабілізатор 4-хлор-3-метилфенол, воду, при такому співвідношенні компонентів, мас. %: поліфосфат амонію 5,0-50,0 пентаеритрит 6,0-33,0 меламін 4,0-22,0 сполучник на основі 10,0-16,3 дисперсії полівінілакрилату пластифікатор на основі 2,3-3,5 діізононілфталату тальк 3,0-10,0 стабілізатор 4-хлор-30,15-0,25 метилфенол вода 13,5-17,0. Недоліком даної композиції є відсутність мінеральних наповнювачів, а саме гідроксидів магнію та алюмінію, які на початкових стадіях підвищення температури чинять опір температурному впливу. 1 UA 122438 U 5 10 15 20 25 30 35 В основу корисної моделі поставлено задачу розробити вогнестійке покриття для захисту електричних мереж та інженерних конструкцій і споруд при пожежі у замкненому просторі, компоненти якого є не токсичними, як при виробництві так і в умовах пожежі. Поставлена задача вирішується тим, що вибираються нетоксичні компоненти для виготовлення вогнестійкого покриття, а саме поліорганосилоксанової смоли з каталізатором твердіння, поліфосфату амонію, пентаеритриту, меламіну, гідроксиду магнію, тригідрату алюмінію, та раціональний вибір співвідношення зазначених компонентів. Інтумесцентна технологія захисту від загоряння включає нанесення на об'єкт шару вогнестійкого покриття необхідної товщини, яке під дією полум'я пожежі спучується у 20-30 разів і перетворюється на пінококс, який захищає протягом певного часу поверхню об'єкта від дії високих температур (до 600 °C). Це затримує на деякий час загоряння об'єктів і захищає обслуговуючий персонал від токсичних речовин, що спрощує ситуацію з подоланням пожежі та її наслідків. Особливо небезпечними є пожежі на суднах, ліквідувати які дуже складно технічно та організаційно. Склад вогнестійкого покриття містить кремнійорганічний сполучник, інтумісцентний комплекс та мінеральні антипірени. На відміну від традиційних сполучників (епоксидних, акрилових і поліефірних смол), які виділяють при згорянні високотоксичні речовини, у складі вогнестійкого покриття використана кремнійорганічна поліорганосилоксанова смола, яка не містить у своєму складі галогенів, сірки, миш'яку та інших шкідливих речовин і має високу стійкість до дії вологи, морської води, температурних коливань від -30 °C до +150 °C, нафтопродуктів та агресивних середовищ. Інтумесцентний комплекс, що є необхідним для утворення пінококсу, складається з джерела фосфорної кислоти - поліфосфату амонію кристалічної фази II (NН 4РО3)n при n > 1000, вуглецевовмісної компоненти - пентаеритриту С(СН2ОН)4 та піноутворювача - меламіну С3H6N6. Мінеральними антипіренами у складі вогнестійкого покриття є гідроксид магнію Mg(OH) 2 та тригідрат алюмінію Аl(ОН)3, які термічно розкладаються з виділенням води і поглинанням значної теплової енергії. Компоненти інтумесцентного комплексу та мінеральних антипіренів, що виготовляються у вигляді дрібнодисперсних наповнювачів білого кольору з розміром фракції до 300 мкм, мало розчиняються у воді і поглинають вологу. Компоненти вогнестійкого покриття нетоксичні за хімічним складом, а продукти розкладу при пожежі не викликають симптомів отруєння у людини. Дрібнодисперсні наповнювачі дозволяють створювати вогнестійкі покриття з невеликою товщиною, що позитивно позначається на їх масових та економічних характеристиках. Вогнестійке покриття відрізняється тим, що загальний вміст дрібнодисперсних наповнювачів, які активно вступають у термохімічні реакції, складає до 70 % за масою. Це підвищує ефективність роботи вогнестійкого покриття при пожежі. Склад вогнестійкого покриття, що заявляється, наведено у таблиці 1. Таблиця 1 Склад вогнестійкого покриття Сполучник Дрібнодисперсні наповнювачі Розчинник Компонент Поліорганосилоксанова смола з каталізатором твердіння поліфосфат амонію пентаеритрит меламін гідроксид магнію тригідрат алюмінію гептан Вміст, мас. ч. 42…46 55…65 16…20 10…14 4,5…5,5 4,5…5,5 10…20 40 45 Механізм роботи вогнестійкого покриття інтумесцентного типу при вибраному складі компонентів є наступним (таблиця 2). На початкових стадіях підвищення температури (до 190200 °C) вогнестійке покриття не зазнає видимих змін структури матеріалу, зважаючи на високу теплостійкість кремнійорганічної смоли. Далі при зростанні температури починається розкладання тригідрату алюмінію Аl(ОН)3 з виділенням води, частковим спінюванням вогнестійкого покриття і відведенням тепла у зовнішнє середовище. При підвищенні температури до 270 °C починаються хімічні процеси, які пов'язані з розкладанням поліфосфату 2 UA 122438 U 5 10 амонію (NH4PO3)n і пентаеритриту С(СH2ОН)4, інтенсивним газовиділенням і спінюванням поверхневих шарів вогнестійкого покриття. При цьому починається утворення пінококсового шару. Практично відразу, при температурі 290 °C починається термічний розклад гідроксиду магнію Mg(OH)2 з виділенням води, додатковим спінюванням вогнестійкого покриття і відведенням тепла. При температурі 350 °C розкладається останній з активних компонентів меламін С3Н6Н6, який утворює плівку і остаточно закріплює пінококсовий шар вогнестійкого покриття. При дії відкритого полум'я на поверхню об'єкта температура зростає дуже швидко, тому всі термохімічні процеси відбуваються практично одночасно, але зачіпають тільки дуже тонкий зовнішній шар вогнестійкого покриття. За рахунок спінювання товщина вогнестійкого покриття збільшується більш ніж у 20-30 разів, утворюючи товстий і негорючий шар пінококсу з низькою теплопровідністю, який надійно захищає внутрішні шари матеріалу. Тому необхідності в збільшенні товщини вогнестійкого покриття більш ніж 1…2 мм зазвичай не існує. Таблиця 2 Механізм роботи вогнестійкого покриття інтумесцентного типу Стадії І 350 VI 35 290 V 30