Огнезащитная вспучивающаяся краска

Огнезащитная вспучивающаяся краска

Реферат

Изобретение относится к огнезащитным лакокрасочным материалам, предназначенным для защиты от коррозии и, в экстремальных, форс-мажорных, обстоятельствах, от действия огня металлических конструкций и может быть использовано в строительстве, транспорте, нефтегазовой, нефтехимической и химической отраслях и других отраслях, где требуется защита металлоконструкций от коррозии и огня.

Известна огнезащитная вспучивающаяся краска, защищенная патентом РФ №2174527, кл. С09D 5/18, 131/04, 133/00, опубл. 2001.10.10. Огнезащитная краска представляет собой водную дисперсию на основе акриловой дисперсии или смеси ее с гомо- или сополимерной дисперсией винилацетата и содержит в качестве вспучивающих добавок смесь пентаэритрита и полифосфата аммония при соотношении их 1:1,3-2,6 соответственно, а также анионоактивные и/или неактивное поверхностно-активное вещество, пеногаситель, эфирцеллюлозный гаситель, консервирующую добавку, двуокись титана, тальк или микротальк, возможно тетраборат натрия и воду при определенных соотношениях этих компонентов. Недостатком известного состава является то, что огнезащитная краска применяется только для внутренних работ из-за низкой устойчивости к атмосферным воздействиям (дождь, снег и т.п.), невысокая степень вспучивания и вследствие этого недостаточная огнестойкость, а также малый температурный диапазон вспучивания краски.

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату, выбранной в качестве (прототипа RU 2244727), является огнезащитная вспучивающаяся краска, содержащая полимерное связующее, растворитель и вспучивающую добавку на основе пентаэритрита и полифосфата аммония, дополнительно содержащую в составе вспучивающей добавки расширенный графит при следующем соотношении компонентов, %:

полимерное связующее	- 25,0-42,0
пентаэритрит	- 10,0-19,0
полифосфат аммония	- 18,0-32,0
расширенный графит	- 5,0-15,0
растворитель	- остальное

Количественное соотношение пентаэритрита и полифосфата аммония равно 1:1,3-2,6 соответственно.

В краске в качестве полимерного связующего использовали полимерные дисперсии, например стирол-акриловую, поливинилацетатную либо бутадиен-стирольную дисперсии, перхлорвиниловый или кремнийорганический лак.

Краска может содержать дополнительно антипирены, например жидкое стекло, пигменты, например диоксид титана, ПАВ, стабилизаторы и пластификаторы в количестве, не превышающем 10% от массы состава.

К недостаткам прототипа следует отнести недостаточно высокую химическую стойкость при действии водных электролитов, минерализованных вод, растворов солей, кислот и оснований, характерных для производственных и строительных металлоконструкций нефтегазовой, нефтехимической, химической и других отраслей промышленности.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении эффективности антикоррозионной защиты поверхности при сохранении высокой огнестойкости.

Указанный результат достигается тем, что огнезащитная вспучивающаяся краска, состоящая из полимерного связующего, растворителя, вспучивающей добавки на основе пентаэритрита и полифосфата аммония, содержащей расширенный графит согласно изобретению дополнительно содержит цинковый порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полимерное связующее	32,0-35,0
вспучивающаяся добавка	45,0-50,0
цинковый порошок	8,0-10,0
растворитель	остальное

В краске по изобретению в качестве полимерного связующего используется перхлорвиниловый лак (ТУ-2313-006-45539771).

Вспучивающая добавка содержит пентаэритрит, полифосфат аммония и расширенный графит в соотношении (10,0-19,0):(18,0-32,0):(5,0-15,0). Металлический цинк используется в виде порошка дисперсностью 5...8 мкм.

Цинковый порошок, находящийся в составе лакокрасочного покрытия, при адсорбции покрытием электролита из окружающего пространства, создает в порах и других дефектах лакокрасочного покрытия гальванические пары, являясь в них анодом, а остальные участки поверхности на дне пор - катодами. Постепенно растворяясь, цинковый наполнитель тормозит коррозию стального субстрата.

В качестве растворителя при использовании перхлорвинилового лака применяется ксилол или толуол. В состав краски могут вводиться пигменты для придания соответствующего цвета.

Огнезащитную вспучивающую краску изготавливают следующим образом.

Вначале готовят вспучивающую добавку. С этой целью пентаэритрит, полифосфат аммония и расширенный графит затирают на краскотерке до однородной тонкодисперсной массы.

Затем в смеситель загружают перхлорвиниловый лак, цинковый порошок и полученную вспучивающую добавку. Образовавшуюся смесь перемешивают в течение 25-30 мин. Затем в смеситель добавляют ксилол. Композицию перемешивают в течение 1-1,5 часа.

Состав может наноситься кистью, валиком или при помощи распылителя. Сушка каждого слоя проводится в течение 2 часов. Окончательная сушка всех слоев покрытия 36 часов.

Пример №1.

14 г пентаэритрита, 26 г полифосфата аммония и 5 г расширенного графита затирают на краскотерке до однородной тонкодисперсной массы. В смеситель загружают 38 г перхлорвинилового лака, полученную однородную тонкодисперсную массу и 23 г цинкового порошка. Смесь перемешивали в течение 25 мин. Затем добавляли ксилол для обеспечения рабочей вязкости раствора. Композицию перемешивали в течение 1,5 часа.

Огнезащитные свойства лакокрасочной композиции для металлических конструкций оценивали путем замера температуры защищаемой поверхности образца после 15 - минутного воздействия на него открытым пламенем с температурой 900-1000°С. Пламя создавалось газовой горелкой, сопло которой находилось на расстоянии 80 мм от поверхности образца. Температуру защищаемой поверхности замеряли с помощью термопары в паре с потенциометром.

Противокоррозионные свойства по отношению к углеродистой стали оценивали визуально после экспозиции в 3%-ном растворе NaCl и отделении лакокрасочной пленки от стального образца.

Примеры №2-5 приведены аналогично примеру 1. Композиция 6 соответствует прототипу.

Таблица 1
Рецептуры исследуемых лакокрасочных композиций
Наименование компонентов	Содержание компонентов, мас.%
1	2	3	4	5	6
Перхлорвиниловый лак	32,0	35,0	35,0	35,0	32,0	34,0
Полифосфат аммония	26,0	26,0	26,0	26,0	26,0	26,0
Пентаэритрит	14,0	14,0	14,0	14,0	14,0	14,0
Расширенный графит	5,0	5,0	8,0	8,2	10,0	10,0
Цинковый порошок	5,0	10,0	5,0	8,0	10,0	-
Ксилол	18,0	10,0	12,0	8,0	13,0	16,0

Из таблицы 2 видно, что предлагаемая краска по сравнению с прототипом обладает повышенными антикоррозионными свойствами и может быть использована в нефтегазовой и других отраслях промышленности в качестве противокоррозионной и в форс-мажорных обстоятельствах как огнезащитная вспучивающаяся краска.

Таблица 2
Результаты опытов
№ состава	Степень расширения	Температура на тыльной стороне образца через 15 минут огневого воздействия, °C	Температурный интервал вспучивания, °С	Наличие коррозионных очагов после экспозиции в 3%-ном NaCl через 30 сут.
1	2080	151	250-700	Отдельные точки коррозии 7-9% поверхности
2	2230	138	250-700	Отдельные точки коррозии 3-5% поверхности
3	2290	132	250-700	Отдельные точки коррозии 2-3% поверхности
4	2160	140	250-700	Металл чистый
5	2310	116	250-700	Металл чистый
6	2480	100	250-700	Точечная коррозия - 100% поверхности

Огнезащитная вспучивающаяся краска, включающая полимерное связующее - перхлорвиниловый лак, растворитель - ксилол и вспучивающую добавку - смесь пентаэритрита, полифосфата аммония и расширенного графита, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит цинковый порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полимерное связующее - перхлорвиниловый лак	32,0-35,0
вспучивающаяся добавка - смесь
пентаэритрита, полифосфата аммония и
расширенного графита в соотношении
(10,0-19,0):(18,0-32,0):(5,0-15,0)	45,0-50,0
цинковый порошок	8,0-10,0
растворитель - ксилол	остальное