ОГНЕСТОЙКАЯ КОМПОЗИЦИЯ

Изобретение относится к области строительных материалов и касается разработки методов и средств защиты технологического оборудования от огня и нераспространения пожара в огнеопасные зоны и может быть использовано при осуществлении работ по устройству огнезащитных покрытий на металлические конструкции в условиях эксплуатации. Технический результат - создание огнестойкой композиции с повышенной прочностью и огнестойкостью покрытия. Огнестойкая композиция, включающая жидкое стекло и наполнитель, содержит в качестве наполнителя перлит и алюминиевую пудру и дополнительно - полиэфирную смолу, хлорпарафин, сульфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: жидкое стекло 100, полиэфирная смола 9-10, хлорпарафин 7-10, перлит 11-12, алюминиевая пудра 7-8, сульфат натрия 18-20. 3 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области строительных материалов и касается разработки методов и средств защиты технологического оборудования от огня и нераспространения пожара в огнеопасные зоны и может быть использовано при осуществлении работ по устройству огнезащитных покрытий на металлические конструкции в условиях эксплуатации.

Известна композиция, содержащая кварцевое стекло и равное ему количество неразбухшего перлита, который увеличивается под действием тепла [1]. Однако такая композиция не может применяться из-за дефицита компонентов, указанных в составе.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является огнезащитная сырьевая смесь [2], включающая жидкое стекло, обожженный и необожженный вермикулит при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Жидкое стекло 4,0-96,0 
Обожженный вермикулит 5,0-16,0 
Необожженный вермикулит 0,2-80,0 


Недостатком, лимитирующим ее применение, является то, что покрытие слоем в 10 мм, выполненное из этой композиции, сообщает металлической конструкции предел огнестойкости не более 0,75 ч., что ниже необходимого предела огнестойкости.

Задачей изобретения является создание огнестойкой композиции с повышенной прочностью и огнестойкостью покрытия.

Поставленная задача достигается тем, что композиция на основе жидкого стекла содержит комбинированный наполнитель, модификатор, антипирин и агент, вытесняющий воду.

Сущность изобретения заключается в том, что огнестойкая композиция, включающая жидкое стекло и наполнитель, дополнительно содержит полиэфирную смолу, хлорпарафин, сульфат натрия, а в качестве наполнителя содержит перлит и алюминиевую пудру при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Жидкое стекло 100 
Полиэфирная смола 9-10 
Хлорпарафин 7-10 
Перлит 11-12 
Алюминиевая пудра 7-8 
Сульфат натрия 18-20 


Введение полиэфирной смолы модифицирует свойства жидкого стекла и тем самым улучшает адгезию к стальной поверхности.

Введение же перлита и алюминиевой пудры обеспечивает прочностные свойства композиции, хлорпарафина - огнестойкость.

Дополнительное введение сульфата натрия сокращает время высыхания. Введение при необходимости небольшого количества (10-12 мас.ч.) воды перед применением обеспечивает хорошее нанесение композиции на защищаемую поверхность, а также хорошую растушевку.

В качестве полиэфирной смолы используют лапрол марки 3003-2Б-10, который получают полимеризацией окиси пропилена с последующей блоксополимеризацией с окисью этилена, где в качестве катализатора реакции применяют раствор моноглицерата калия в глицерине. Лапрол с молекулярной массой 3003 - прозрачная жидкость.

Жидкое стекло получают путем обработки двуокиси кремния едкой щелочью. Используют натриевое жидкое стекло

Na2О×SiO 2 модулем 2,7 и выше 


Вспученный перлитовый песок (ГОСТ 10832-91) биологически стойкий, нетоксичный, негорючий, легкий теплоизоляционный материал (перлит).

Алюминиевая пудра ГОСТ 5494-71 
Сульфат натрия ГОСТ 4166-89 


В таблице 1 приведены конкретные составы композиций.

Композиция по предлагаемому изобретению готовится в шаровой мельнице в лабораторных условиях по приведенной рецептуре (табл.1) путем перемешивания компонентов в следующей последовательности: 

в жидкое стекло, полиэфирную смолу и хлорпарафин после перемешивания добавляют перлит и тщательно перемешивают и далее вводят алюминиевую пудру, также тщательно перемешивают до однородного состояния по следующему режиму (табл.2).

Пример: к 100 мас.ч. жидкого стекла добавляют 10 мас.ч. полиэфирной смолы, 8 мас.ч. хлорпарафина перемешивают, далее добавляют 11 мас.ч. перлита - тщательно перемешивают, затем добавляют 7 мас.ч. алюминиевой пудры - тщательно перемешивают до однородного состояния. После каждой загрузки компонентов шаровая мельница вращается в течение 20-30 мин. Перед применением добавляют 18 мас.ч. сульфата натрия и при необходимости 12 мас.ч. воды.

Полученные таким образом составы композиции подвергались испытаниям и определяли следующие характеристики:

- предел прочности при сжатии по ГОСТ 10180-85; 

- прочность сцепления с поверхностью металла (адгезия) по ГОСТ 15140-92;

- испытание на огнестойкость проводилось по методике НПБ 236-97 (Огнезащитные составы для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности), Москва.

Таблица 1

ПРИМЕРЫ КОМПОЗИЦИИ И ПРОТОТИПА 
Компоненты, мас.ч. Примеры содержания компонентов, в мас.ч. 
Варианты 
1 2 3 4 5 по а.с. 509563 
Жидкое стекло модуль 2,7 100 100 100 100 4-96 
Полиэфирная смола 8 11 9 10 - 
Хлорпарафин 7 11 8 10 - 
Перлит 10 13 11 12 - 
Алюминиевая пудра 7 8 7 8 - 
Сульфат натрия 17 21 18 20 - 
Обожженный вермикулит - 3-16 
Необожженный вермикулит 0,2-80,8 


Примечание:

Примеры 3 и 4 - в пределах притязаний 

1-2 - вне пределах притязаний

5 - прототип

Таблица 2

Режим изготовления композиции по заявке 
Наименование операции Оборудование, приспособление Режим операции, мин Наименование компонента 
1. Загрузка жидкого стекла, полиэфира, хлорпарафина Шаровая мельница, весы 15-20 Жидкое стекло Полиэфирная смола Хлорпарафин 
2. Вращение мельницы 20-25 - 
3. Остановка мельницы и загрузка перлита Тоже 10-15 Перлит 
4. Вращение мельницы - 20-30 - 
5. Остановка мельницы и загрузка алюминиевой пудры То же 10-15 Алюминиевая пудра 
6. Вращение мельницы - 20-30 - 
7. Остановка мельницы и выгрузка композиции - 
8. Перед применением введение сульфата натрия, затем воды 


Таблица 3

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ СВОЙСТВ ПОКРЫТИЙ 
Показатели Составы 
1 2 3 4 5 по а.с. 509563 
Предел прочности при сжатии, кгс/см2 65 50 130 135 47,8 
Прочность сцепления с поверхностью металла, кгс/см2 7 5 15 15 7 
Огнестойкость, мин 60 60 н/м60 н/м 60 48 
Толщина покрытия, мм 1,5-2 1,5-2 1,5-2 1,5-2 10,0 


Сравнительные результаты свойств покрытий на основе композиций и прототипа показаны в таблице 3.

Анализ полученных результатов при испытании огнестойких композиций показывает, что увеличение полиэфирной смолы до 11 мас.ч. приводит к увеличению времени высыхания и уменьшению предела прочности на сжатие и адгезию. Уменьшение количества полиэфирной смолы до 7 мас.ч. также приводит к отрицательным результатам. Это объясняется тем, что для образования полиэфирной пленки необходим отвердитель, например полиизоционат. Как видно из данных таблицы 1, в состав композиции не входит отверждающий агент, как полиизоционат. Далее можно сказать, что выбранные интервалы соотношений компонентов являются оптимальными, при которых показатели свойств покрытий выше, чем у прототипа. Так, при толщине покрытия всего 1,5-2,0 мм достигается предел прочности 130-135 кг/см2, огнестойкость не менее 60 мин.

Источники информации

1. Патент США № 4443258,1984 г., С 09 К 3/28.

2. Авт. св-во СССР № 509563, С 04 В 43/10, 1976 г.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Огнестойкая композиция, включающая жидкое стекло и наполнитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полиэфирную смолу, хлорпарафин, сульфат натрия, а в качестве наполнителя содержит перлит и алюминиевую пудру при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Жидкое стекло 100 
Полиэфирная смола 9-10 
Хлорпарафин 7-10 
Перлит 11-12 
Алюминиевая пудра 7-8 
Сульфат натрия 18-20