Пропиточный состав для огне- и биозащиты древесины и материалов на ее основе

Пропиточный состав для огне- и биозащиты древесины и материалов на ее основе

Реферат

Изобретение относится к области защиты древесины и материалов на ее основе от возгорания и биоповреждений и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности, строительстве и других областях для получения негорючих материалов и конструкций, не подверженных гниению.

Известно использование для защиты древесины от возгорания и гниения различных составов на основе фосфор- и азотсодержащих соединений. Однако составы, содержащие неорганические соединения фосфора, через некоторое время "высаливаются" на поверхности древесины. "Высоленный слой" имеет низкую адгезию к древесине, и, таким образом, через некоторое время эффективность защиты снижается. Применение фосфорорганических антипиренов лишено указанных выше недостатков, однако предложенные ранее антипирены обнаруживают токсические свойства не только в процессе разложения при горении, но и при синтезе самих антипиренов, при производстве работ по нанесению состава, что ограничивает их применение на практике. Часто эффективность этих составов в качестве антипиренов не высока.

В патенте RU 2197375 С1 от 2003.01.27, выданном на «Способ получения антисептика для пропитки древесины», раскрывается пропиточный состав антисептического и биоогнезащитного действия, в виде водорастворимого препарата, содержащий диаммонийфосфат, карбамид, фтористый натрий и ацетоноформальдегидную смолу.

Определенное соотношение компонентов состава обеспечивает высокие антисептические и огнезащитные свойства, однако этот состав имеет ряд недостатков. Во-первых, состав имеет слабую способность диффузии и легко вымывается из обработанной древесины. Во-вторых, входящая в состав смола быстро переходит в водонерастворимое состояние, что приводит к необратимому расслоению состава и снижает его живучесть. Кроме того, состав имеет высокую экологическую опасность, поскольку содержит препараты первого класса опасности.

Известно использование для защиты древесины от возгорания и гниения составов, содержащих органические соединения фосфора, а именно диалкилфосфиты (патент RU 2061589 C1 от 1996.06.10). Эти составы показывают более высокую эффективность огне- и биозащиты по сравнению с другими антипиренами, содержащими фосфорорганические соединения. Однако все варианты этих составов являются высокотоксичными вследствие выделения ядовитых соединений как в процессе производства антипиренов, так и в процессе горения пропитанной древесины. Кроме того, вышеупомянутые составы невозможно применять в условиях строительной площадки при отрицательных температурах. Отметим также, что при малых расходах их огнезащитная эффективность невелика.

Наиболее близкий состав к предложенному раскрывается в патенте RU 2191111. Этот состав содержит смесь продуктов реакции эквимолярных количеств фосфористой кислоты с карбамидом и воду. Данный состав обеспечивает повышение пожаробезопасности при производстве огне- и биозащитных составов и получение высоких огнезащитных свойств при снижении стоимости конечного продукта.

К недостаткам известного состава можно отнести невысокую проникаемость в древесину. Для обеспечения высокой огнезащитной эффективности состава необходима глубокая пропитка древесины. Кроме того, производство состава требует применения технологий, связанных с взаимодействием твердых веществ при нагревании, что приводит к повышению токсичности производства.

Задачей настоящего изобретения является создание состава, устойчивого к длительному хранению, способного при малых расходах обеспечить высокий уровень огне- и биозащиты древесины, пригодного к применению в условиях строительной площадки вплоть до температуры минус 30°С, а также способного обеспечить улучшение экологических условий производства огне- и биозащитных составов.

Поставленная задача решается тем, что пропиточный состав для огне- и биозащиты древесины и материалов на ее основе, содержащий фосфористую кислоту, карбамид и воду, дополнительно содержит оксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФК) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фосфористая кислота	24,0-32,0
Карбамид	20,0-27,0
Оксиэтилидендифосфоновая кислота	6,0-10,0
Вода	остальное

В качестве целевых добавок в способе могут быть использованы дополнительно неорганические соединения бора (например, борная кислота), соли аммония (например, хлорид аммония, сульфат аммония, фосфат аммония, карбонат аммония, нитрат аммония и т.п.), придающие составу дополнительную фунгицидную активность (фунгицид - химическое вещество, применяемое для борьбы с грибами-возбудителями болезней растений, разрушающими деревянные конструкции или повреждающими материальные ценности), а также одно- или двухосновные спирты (например, изопропанол, этанол, метанол, этиленгликоль, пропиленгликоль) или апротонные диполярные растворители, обеспечивающие лучшую проникаемость состава в древесину.

Под апротонными диполярными растворителями понимаются органические растворители, которые не диссоциируют с образованием протона и молекула которых представляет диполь. К таким растворителям можно отнести, например, диметилсульфоксид, диметилформамид, гексаметилфосфортриамид и др.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Компоненты состава подобраны таким образом, чтобы он содержал смесь продуктов взаимодействия фосфористой кислоты, ОЭДФК и карбамида в мольном соотношении (0.95-0.83):(0.12-0.05):(1.00-0.95), полученную при температуре 55-65°С в присутствии необходимого количества воды.

Такое соотношение компонентов обеспечивает заявленные свойства огнебиозащитного состава.

Для повышения фунгицидных свойств и более глубокой пропитки, повышающей огнезащитные свойства огнезащищаемых изделий, в состав, содержащий смесь продуктов взаимодействия фосфористой кислоты, ОЭДФК и карбамида в технической воде, дополнительно вводят 0.5-1% неорганического соединения бора, например, борной кислоты, а также 1-10% спирта, например, изопропанола.

Заявляемое соотношение компонентов состава обеспечивает повышенную огнезащиту и фунгицидную токсичность, а также пониженную коррозионную активность и пониженную температуру застывания состава.

Состав прост в изготовлении - может быть получен в одну стадию, его производство является экологически чистым, без образования сточных вод и вредных выбросов, получаемый продукт удобен в обращении, т.к. представляет собой водный раствор.

Огнебиозащитный состав наносится на защищаемую поверхность кистью или пульверизатором до прекращения впитывания, либо окунанием. Обработка может быть многократной с промежуточной сушкой в зависимости от вида древесины.

Для получения состава использовали фосфористую кислоту (ТУ 6-09-4023-75), оксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФК, ТУ 6-09-5372-87), карбамид (ГОСТ 2081-92).

Изобретение осуществляется следующим образом.

Производят взвешивание сухих (фосфористая кислота, карбамид, ОЭДФК) и жидких (вода) компонентов в количестве, соответствующем разовой загрузке. Затем в смесителе с механическим перемешиванием приготавливают раствор. Способ приготовления раствора заключается в порционном добавлении указанных выше ингредиентов в смеситель при одновременном нагревании до 55-65°С и интенсивном перемешивании. Компоненты загружают в произвольной последовательности. После полного растворения компонентов состава в смеситель добавляют целевые функциональные добавки.

Изобретение иллюстрируется нижеследующими примерами.

Пример 1. Состав готовят следующим образом. В смеситель подают воду (28.5 г), загружают последовательно фосфористую кислоту (22.2 г), ОЭДФК (6.0 г) и карбамид (18.0 г). Полученную смесь постепенно нагревают до температуры 55°С при постоянном перемешивании. Затем полученный состав охлаждают и получают светло-желтую прозрачную жидкость.

Пример 2. В полученную, как изложено в примере 1, жидкость (74.7 г) добавляют 0.5 мас.% (0.37 г) борной кислоты и перемешивают до полного растворения.

Пример 3. В полученную, как изложено в примере 1, жидкость (74.7 г) добавляют 10 мас.% (7.47 г) изопропанола и перемешивают 5-10 мин до исчезновения пузырьков воздуха.

Эти и другие составы предложенного изобретения приведены в таблице 1.

В таблице 2 приведены физико-химические и эксплуатационные свойства предложенного состава

Таблица 1
	Содержание компонентов в пропиточном составе	Составы, мас.%
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Фосфористая кислота	30	30	30	24,0	32,0	29	31	25	27
2	Карбамид	24	24	24	26,0	20,0	22	25	22	23
3	Оксиэтилидендифосфоновая кислота	8	8	8	12,0	5,0	7	6	10	9
4	Борная кислота		0.5
5	Изопропанол			10
6	Этиленгликоль								10.0
7	Хлорид аммония							1.0
8	Диметилсульфоксид						4.0
9	Гексаметилфосфортриамид									1.0
10	Вода	остальное

Таблица 2
Свойства полученных продуктов	Состав
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Физико-химические свойства состава
Агрегатное состояние	Прозрачная светло-желтая жидкость
Содержание, мас.%: фосфора	13.7-13.8	13.6-13.7	13.7-13.8	12.5-12.6	13.5-13.6	13.0-13.1	13.5-13.6	12.4-12.5	12.9-13.08
азота	11.2-11.3	11.1-11.2	11.2-11.3	12.1-12.2	9.3-9.4	10.2-10.3	11.6-11.7	10.2-10.3	10.7-10.8
Плотность, г/см3	1.2-1.3
рН среды	1.9-2.5
Температура замерзания, °С	-30	-30	-35	-27	-32	-30	-31	-35	-28
Огнезащитная способность:
Потеря массы, %	5.2	5.4	5.5	6.0	5.8	5.2	5.7	5.6	5.9
Время самостоятельного горения, с	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Биозащитные свойства: степень поражения образцов деревоокрашивающими и плесневыми грибами
Степень поражения поверхности, %	0.3	0	0.4	0.6	0	0.2	0	0.2	0.5
Эффективность обработки поверхности, лет, не менее	14
Расход состава, г/м2	270	260	280	260	270	270	260	280	270

1. Пропиточный состав для огне- и биозащиты древесины и материалов на ее основе, содержащий фосфористую кислоту, карбамид и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит оксиэтилидендифосфоновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фосфористая кислота	24,0-32,0
Карбамид	20,0-27,0
Оксиэтилидендифосфоновая кислота	6,0-10,0
Вода	остальное

2. Состав по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит 0,5-1 мас.% добавки, усиливающей фунгицидную активность пропиточного состава.

3. Состав по п.2, отличающийся тем, что в качестве добавки, усиливающей фунгицидную активность пропиточного состава, содержит неорганические соединения бора или соли аммония.

4. Состав по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит 1,0-10,0 мас.% добавки, усиливающей проникаемость пропиточного состава в древесину.

5. Состав по п.4, отличающийся тем, что в качестве добавки, усиливающей проникаемость пропиточного состава в древесину, содержит одно- или двухосновные спирты или апротонные диполярные растворители.