Композиция для получения огнезащитного материала и способ его получения

 

Использование: изобретение относится к области создания огнезащитных материалов для защиты металлических и деревянных строительных конструкций. Сущность изобретения: композиция для получения огнезащитного материала содержит силикофосфатное связующее с плотностью 1,48 - 1,52 г/см³ на основе жидкого стекла, модифицированного триполифосфатом щелочного металла 51,3 - 78,6%, отвердитель 8 - 10%-ный раствор борной кислоты 0,8 -5,1%, пенообразователь ПО-1 на основе натриевых солей алкилароматических сульфокислот керосинового дистиллятора 3,9 - 10,3%, наполнитель (вспученный перлит, вспученный вермикулит или флаголит или, возможно, в смеси с минеральным оксидным наполнителем) - остальное. Композицию получают смешением связующего и пенообразователя, последующим введением в пену наполнителя и вспениванием полученной смеси, при этом отвердитель подают в полученную смесь отдельно. Характеристика свойств: время отверждения покрытия 2 - 10 ч, прочность при сжатии 0,8 - 1,0 МПа, огнестойкость при толщине покрытия 10 мм - 90 часов, стабильность пены - 24 часа. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для противопожарной защиты металлических и деревянных строительных конструкций.

Известен состав для получения огнезащитного материала, включающий связующее и наполнитель (авт.св. СССР N1625856, кл. C09D 5/18, 1991).

Наиболее близким техническим решением является огнезащитный материал, включающий связующее, неорганический наполнитель, пенообразователь и отвердитель (патент США N 4118325, кл. C09K 3/28, 1978).

Недостатками огнезащитного материала на основе вышеуказанных составов являются его высокая объемная масса, невысокий предел огнестойкости и длительное время твердения. Это объясняется наличием в нем большого количества отвердителя фтористого силиката натрия (Na₂SiF₆) около 16% Кроме того, присутствие Na₂SiF₆ снижает температуру плавления покрытия, что ведет к уменьшению эффекта толщины слоя огнезащиты в процессе воздействия огня и снижению огнестойкости покрытия. Введение в смесь большого количества отвердителя необходимо для уменьшения сроков твердения покрытия.

Известен способ получения огнезащитного материала, включающий смешение связующего и наполнителя (авт. св. СССР N 1625856, кл. C09D 5/18, 1991).

Недостатками этого способа являются невозможность регулирования сроков твердения покрытия и ограниченная возможность получения предела огнестойкости (до 1 час).

Наиболее близким техническим решением является способ получения огнезащитного материала путем приготовления пены из связующего и пенообразователя, смешение пены с неорганическим наполнителем и отвердителем (патент США N4118325, кл. C09K 3/28, 1978).

Недостатком указанного способа является невозможность регулирования времени твердения материала ввиду совместной подачи отвердителя и других компонентов смеси.

Изобретение направлено на решение технической задачи, связанной со снижением объемной массы, времени твердения покрытия и повышения его огнестойкости.

Сущность изобретения заключается в том, что в огнезащитном материале, включающем связующее, неорганический наполнитель, пенообразователь и отвердитель, в качестве пенообразователя используют марку ПО-1 на основе Na-солей алкилароматических сульфокислот керосинового дистиллята, а в качестве отвердителя 8 10%-ный водный раствор борной кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.

связующее 51,3 78,6 8 10%-ный водный раствор борной кислоты 0,8 5,1 пенообразователь ПО-1 3,9 10,3 наполнитель остальное Кроме того, в качестве наполнителя может быть использована смесь или вспученного вермикулита, или вспученного перлита, или флоголита с минеральными наполнителями при их соотношении 0,1:1 1:1.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения огнезащитного материала путем приготовления пены из связующего и пенообразователя, смешения пены с неорганическим наполнителем и отвердителем, подачу отвердителя в систему осуществляют автономно.

В качестве наполнителя используют вспученный вермикулит, вспученный перлит, флоголит, а также их смеси с тонкомолотыми наполнителями такими, как оксид алюминия, оксид кремния, зола-унос ТЭЦ при соотношении в весовых частях 0,1:1 1:1.

В качестве связующего используют раствор жидкого стекла, модифицированный триполифосфатом калия, силикофосфатное связующее плотностью 1,48 -1,52 г/см³. Использование в качестве отвердителя 8 -10%-ного водного раствора борной кислоты в количестве 0,8 5,1 мас. позволяет регулировать время твердения покрытия.

Использование водного раствора борной кислоты концентрации менее 8% не позволяет достичь необходимого времени твердения покрытия. Получение же водного раствора борной кислоты концентрации более 10% затруднено, так как борная кислота плохо растворяется в воде. Отверждение связующего борной кислотой характеризуется следующей реакцией: При введении 8 10%-ного водного раствора борной кислоты в количестве менее 0,8 мас. отверждение происходит очень медленно, а при введении раствора борной кислоты в количестве более 5,1 мас. отверждение покрытия происходит настолько быстро, что возникают внутренние напряжения, цементный камень не образуется.

Использование в качестве наполнителя смеси вспученного вермикулита, вспученного перлита, флоголита с тонкомолотыми наполнителями, такими как оксид алюминия, кремния, зола-унос ТЭЦ при соотношении в весовых частях 0,1:1 1: 1, приводит к увеличению прочности покрытия. Присутствие в смеси тонкомолотых наполнителей позволяет получить покрытие с высокой механической прочностью. Однако повышение прочности покрытия ведет к уменьшению его огнестойкости. Поэтому соотношение компонентов в наполнителе в в.ч. 0,1:1 1:1 является оптимальным.

При введении в смесь наполнителя менее 16,7 мас. не удается получить покрытие нужной механической прочности.

При введении наполнителя более 33,3 мас. снижается огнестойкость покрытия.

Использование в качестве пенообразователя эмульгатора позволяет получить покрытие с низкой объемной массой, высоким пределом огнестойкости, а пену - стабильную во времени. Кроме того, используемый эмульгатор ПО-1 не разлагается в щелочной среде. Количество эмульгатора в мас. 3,9 -10,3 является оптимальным.

При введении эмульгатора менее 3,9 мас. не удается получить покрытие с низкой объемной массой. При увеличении количества эмульгатора выше 10,3 мас. уменьшается механическая прочность покрытия. Автономная подача отвердителя в систему позволяет регулировать количество подаваемого отвердителя и сроки твердения покрытия.

Примеры конкретного выполнения.

В емкость установки СОША-1 заливают силикофосфатное связующее плотностью 1,48 1,52 г/см³, вводят расчетное количество эмульгатора, формируют мелкодисперсную пену, далее вводят наполнитель и снова массу подвергают вспениванию.

Отвердитель подают отдельно к пистолету-распылителю, с помощью которого смесь наносят на защищаемую поверхность.

В табл.1 и 2 представлены составы и основные физико-механические характеристики огнезащитного материала, изготовленного по предлагаемому способу и согласно прототипу.

Огневые испытания образцов проводились в соответствии с требованиями СТ СЭВ 1000-78. Испытания велись в Главном научном и испытательном центре по пожарной безопасности ЦНИИСКа.

Как видно из табл. 2, огнезащитные покрытия, изготовленные по предлагаемому способу, обладают лучшими тепломеханическими и огнезащитными свойствами, чем покрытия, изготовленные согласно прототипу.

С использованием силикофосфатного связующего было изготовлено три состава, в которых в качестве исходного компонента для синтеза использовали натриевые жидкие стекла с кремнеземистым модулем 1,6; 2,4 и 2,9. Ниже даны примеры использования в составе огнезащитного покрытия трех видов силикофосфатного связующего, полученного из натриевого жидкого стекла с различным кремнеземистым модулем.

В качестве эмульгатора при получении пены использовали гостированный продукт ПО-1.

Пример 1.

51,3 мас.ч. силикофосфатного связующего концентрацией твердого вещества 45% и кремнеземистого модуля исходного натриевого жидкого стекла 2,9 помещали в лабораторный миксер, куда добавили 10,3 мас.ч. эмульгатора ПО-1. Смесь вспенивали в течение 2 3 мин, после чего в нее вводили 33,3 мас.ч. вспученного вермикулита и перемешивали суспензию еще 2 3 мин. Затем полученную пену пистолетом-распылителем наносили на металлическую поверхность, автономно смешивая состав с 5,1 мас.ч. 8%-ной борной кислоты.

51,3 мас.ч. силикофосфатного связующего с исходным модулем жидкого стекла 1,6 при той же концентрации, что и в примере 1, смешивали с 10,3 мас.ч. эмульгатора ПО-1. Остальное аналогично примеру 1.

Пример 3.

51,3 мас. ч. силикофосфатного связующего с исходным модулем натриевого жидкого стекла 2,4. Остальное аналогично примерам 1 и 2.

Физико-механические характеристики покрытий, полученных из составов, указанных в примерах 1 3, приведены в табл. 3.

Как видно из приведенной табл. 3, кремнеземистый модуль исходного при получении силикофосфатного связующего жидкого стекла в интервале 1,6 2,9 не оказывает заметного влияния на свойства.

Формула изобретения

1. Композиция для получения огнезащитного материала, включающая неорганическое связующее, неорганический наполнитель, пенообразователь и отвердитель, отличающаяся тем, что она содержит в качестве неорганического связующего силикофосфатное связующее с плотностью 1,48 1,52 г/см³ на основе жидкого стекла, модифицированного триполифосфатом щелочного металла, в качестве неорганического наполнителя вспученный вермикулит, или вспученный перлит, или флагопит, в качестве пенообразователя пенообразователь ПО-1 на основе натриевых солей алкилароматических сульфокислот керосинового дистиллята, в качестве отвердителя 8 10%-ный раствор борной кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.

Указанное силикофосфатное связующее с плотностью 1,48 1,52 г/см³ - 51,3 78,6 8 10%-ный раствор борной кислоты 0,8 5,1 Указанный пенообразователь ПО-1 3,9 10,3
Вспученный вермикулит, или вспученный перлит, или флагопит Остальное
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит минеральный оксидный наполнитель.

3. Способ приготовления огнезащитного материала путем смешения и вспенивания неорганического связующего, пенообразователя, неорганического наполнителя и отвердителя, отличающийся тем, что используют в качестве неорганического связующего силикофосфатное связующее с плотностью 1,48 1,52 г/см³ на основе жидкого стекла, модифицированного триполифосфатом щелочного металла, в качестве наполнителя вспученный вермикулит, или вспученный перлит, или флагопит, в качестве пенообразователя - пенообразователь ПО-1 на основе натриевых солей алкилароматических сульфокислот керосинового дистиллята, в качестве отвердителя 8 10%-ный раствор борной кислоты, при этом сначала получают пену из связующего и пенообразователя, затем пену смешивают с наполнителем, полученную смесь вспенивают и в нее отдельно подают отвердитель при следующем соотношении компонентов, мас.

Указанное силикофосфатное связующее с плотностью 1,48 1,52 г/см³ - 51,3 78,6
8 10%-ный раствор борной кислоты 0,8 5,1
Указанный пенообразователь ПО-1 3,9 10,3
Вспученный вермикулит, или вспученный перлит или флагопит Остальное
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в состав смеси в качестве наполнителя дополнительно вводят минеральный оксидный наполнитель.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3