Версия для печати 

Влияние модифицирующих добавок на целевые и эксплуатационные свойства огнезащитных покрытий на воднодисперсионной основе.

Ю. В. КРИВЦОВ, д-р техн. наук, проф. И. Р. ЛАДЫГИНА, канд. техн. наук, О. Б. ЛАМКИН, канд. техн. наук.

В Российской Федерации еже годно происходит около 250 тыс. пожаров, в результате которых уничтожается материальных ценно стей более чем на 6,5 млрд р. и по гибает свыше 18 тыс. человек. Прослеживается тенденция к росту как числа пожаров, так и людских и материальных потерь. Поэтому обеспечение пожарной безопасности зданий и сооружений продолжает оставаться одной из важнейших задач системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций.

В настоящее время действует развернутая система противопожарных норм строительного проектирования, большое значение в которой имеют требования к огнестойкости несущих строительных конструкций.

Среди средств обеспечения огнестойкости важное место занимают тонкослойные покрытия для металлических (как правило, стальных) конструкций, гарантирующие предел их огнестойкости в зависимости от приведенной толщины металла до 1,5 ч. В качестве пленкообразователей для таких покрытий используют водные дисперсии и растворы полимеров (высыхающие и химического отверждения). Известны тонкослойные огнезащитные покрытия двух типов: на основе органических газообразователей (меламина и его производных) и терморасширяющиеся (на основе окисленного серной либо азотной кислотой графита). В состав тонкослойных огнезащитных покрытий входят также антипирены (наиболее распространен полифосфат аммония), карбонизирующие добавки (сахара, пентаэритрит и т. п.), красители (диоксид титана, мраморный кальцит), целевые и технологические добавки (пластификаторы, загустители).

Покрытия на основе водных дисперсий полимеров имеют ряд существенных достоинств: невысокую стоимость, относительную простоту производства, экологичность, возможность механизиро ванного нанесения различными агрегатами.

Технические характеристики огнезащитных материалов и покрытий на их основе

Однако покрытия как интумесцентного типа, так и на основе терморасширяющихся наполнителей обладают невысокой атмосферо- и влагостойкостью, не устойчивы к действию агрессивных сред и моющих средств.

Акрилаты - обширный и разнообразный класс полимеров. Полиметилметакрилат и его сополимеры относятся к аморфным полимерам с атактической конфигурацией цепи, т. е. с беспорядочным расположением боковых групп вдоль оси макромолекулы [1,2].

Метод эмульсионной полимеризации очень эффективен. Формирование покрытия происходит в результате коагуляции латексной пленки на подложке. Среди коагуляционных воздействий наиболее часто используется концентрирование воднодисперсионной краски в умеренно тонком слое за счет испарения воды. Процесс пленкообразования из латексов состоит из трех этапов. Первый этап, связанный с удалением основной части воды, заканчивается образованием промежуточного геля. Вторая стадия - синерезис (сжатие) промежуточного геля - завершается практически полным удалением воды из пленки и деформацией полимерных частиц. Основу третьей стадии пленкообразования составляют аутогезионные процессы, заключающиеся в ликвидации физических границ между полимерными частицами в результате сегментальной диффузии макромолекул [3, 4]. Конечно, такие пленки менее водо- и химически стойки, чем пленки, полученные из раствора в органических растворителях. Однако работа с ними взрывопожаробезопасна в отличие от составов на органических растворителях.

Улучшение химической стойкости таких покрытий возможно двумя путями: нанесением на готовое огнезащитное покрытие защитных химически стойких материалов либо введением в состав огнезащитного материала коалесцентных добавок. Применение покрывных слоев распространено достаточно широко, однако сопряжено с рядом трудностей: необходимостью дополнительных сертификационных испытаний системы «огнезащитное покрытие - покрывной слой», дополнительными трудозатратами при устройстве покрытия, необходимостью применения средств для защиты работающих.

В связи с этим представляло интерес исследование влияния на атмосферостойкость огнезащитных покрытий коалесцирующих добавок.

Коалесцирующие добавки - это медленно испаряющиеся растворители, такие как гликольэфиры, сложные эфиры гликольэфиров и смеси спирта и сложных эфиров. Они пластифицируют частицы эмульсионного полимера и снижают минимальную температуру пленкообразования латексной краски. За счет равномерного слипания частиц латекса в поверхностном слое и по толщине покрытия коалесцирующая добавка улучшает атмосферостойкость краски, повышает стойкость к царапанию, удару и изгибу. Такие добавки нашли широкое применение для улучшения свойств отделочных лакокрасочных материалов.

Поскольку огнезащитные краски являются высоконаполненными системами с сухим остатком 55-75 %, было целесообразно исследовать воздействие коалесцирующих добавок на эксплуатационные свойства высоконаполненных дисперсных систем. Объектом исследования влияния коалесцирующих добавок на свойства покрытия была выбрана огнезащитная краска «Джокер» (ТУ 2316-043-40366225-02) производства НПО «Ассоциация Крилак». В качестве коалесцирующей добавки использован сложный эфир «TEXANOL» (2.2.4-триметил-1.3-пентандиол моноизобутират, молекулярная масса 216,32) производства фирмы Eastman (Великобритания).

Для сравнения эффективности коалесцирующей добавки и покрывного слоя использовалась краска на хлоркаучуковой основе «Тета-chlor-40» производства Tikkurila Coatings OY (Финляндия), толщина покрывного слоя составляла 30 мкм (см. таблицу).

Из данных таблицы видно, что введение в состав краски сложных эфиров не вызывает существенных изменений огнезащитных свойств покрытия на ее основе, отклонение коэффициента вспучивания находится в пределах систематической ошибки эксперимента. Нанесение покрывного слоя на поверхность огнезащитного покрытия приводит к некоторому снижению огнезащитных свойств.

Модификация высоконаполненных систем на основе латексных пленкообразователей сложными эфирами существенно улучшает их эксплуатационные свойства, хотя в несколько меньшей степени, чем введение этих добавок в состав декоративных воднодисперсионных красок с сухим остатком 25-45 %.

Эффект от введения в состав водно-дисперсионных огнезащитных красок сложных эфиров сравним с эффектом от нанесения покрывных защитных слоев, что может существенно снизить трудозатраты при устройстве огнезащитных покрытий на строительной площадке.

ЛИТЕРАТУРА

1. Чеботвревский В. В. Лаки и краски. М.: Химия, 1983.
2. Зайков Г. Г. Почему стареют поли меры // Соровский образоват. журнал. Т. 6. 2000. № 12.
3. Голдинг. Химия и технология поли мерных материалов. М.: Изд-во иностр. лит., 1963.
4. Николаев А. Ф. Синтетические по лимеры и пластические массы на их основе. Л.: Химия, Ленингр. отдние, 1966