Критерии выбора сырья для интумесцетных ЛКМ

Критерии выбора сырья для интумесцетных ЛКМ

На территории Российской Федерации в 2018 году произошло 131690 пожаров, прямой ущерб от которых составил 13,931 млрд. рублей. На пожарах погибло 7891 человек (в т.ч. 437 детей), 9563 человека получили травмы. В сравнении с аналогичным периодом 2017 года произошло снижение количества пожаров на 0,9 %. Вместе с тем, в результате произошедших пожаров увеличилось число погибших на 1 % и травмированных на 2,2 %. Увеличение гибели детей на пожарах составило 22,1%. Материальный ущерб повысился на 1,2 %. 

На ликвидацию возгораний пожарные подразделения выезжали 351909 раз, что выше на 11,8 % в сравнении с аналогичным периодом 2017 года.

По-прежнему на территории Российской Федерации на очень высоком уровне остаётся количество пожаров, произошедших по следующим причинам:

  • нарушение правил устройства и эксплуатации электрооборудования - 41638 пожаров (АППГ – 40528 пожаров),

  • неосторожное обращение с огнём – 35341 пожар (АППГ - 38128 пожаров),

  • нарушение правил устройства и эксплуатации печей – 21866 пожаров (АППГ - 20250 пожаров).

В 2018 году из 131690 пожаров, зарегистрированных на территории Российской Федерации, 93594 пожара приходится на здания жилого назначения.

Значение противопожарной профилактики возрастает из года в год. Одним из важнейших составляющих в системе мероприятий по защите от пожаров является огнезащита.

Огнезащита - это широкая система мероприятий, направленная на обеспечение пожарной безопасности зданий и сооружений. Обычно она включает в себя применение как пассивных, так и активных методов:

  • активные методы основаны на применении систем автоматической пожарной сигнализации и пожаротушения, средств противодымной защиты, а также устройств, обеспечивающих ограничение распространения пожара

  • пассивные методы основаны на использовании материалов, предотвращающих возгорание и препятствующих распространению огня, повышающих огнестойкость металлических строительных сооружений, инженерных систем и конструкций из древесины, пластмасс, бетона и железобетона.

Применимо к строительным конструкциям (стальных, железобетонных и деревянных) огнезащита имеет более узкое значение – применение огнезащитных покрытий. Например, защита различных строительных конструкций при помощи вспучивающихся или, как их еще называют, интуменсцентных лакокрасочных материалов.

Огнезащитные вспучивающиеся лакокрасочные материалы – краски или эмали, которые в процессе пожара резко увеличивают свой объем и образуют плотной пенококсовый слой с низкой теплопроводностью. Огнезащитные вспучивающиеся краски – наиболее распространенный вид огнезащитных материалов для строительных конструкций в настоящее время. Они универсальны и могут использоваться для защиты металлических конструкций, конструкций из железобетона, пластика, кабельных линий, древесины и материалов на ее основе.

Образующийся пенококсовый слой имеет теплопроводность около 0,023 Вт/м*°С, что близко к теплопроводности воздуха. В принципе это объясняется структурой пенокоса, так как образующейся ячейки кокса заполнены именно воздухом. Скорость теплопередачи к строительной конструкции при этом снижается в 100 раз. Такой слой значительно отодвигает по времени (от 15 до 120 минут) момент возгорания горючих материалов  и достижение предельных состояний негорючих конструкций (сталь и железобетон), в частности их несущей способности.

Первое применение в строительстве таких материалов датируется 1973 г. (Чикаго, США), и с тех пор объем вспучивающихся лакокрасочных материалов постоянно растет. В России рынок вспучивающихся материалов начал активно развиваться с 90-х годов, когда крупные игроки огнезащитного рынка завезли импортные краски, а затем стали производить материалы такого типа самостоятельно.

Основные принципы построения рецептур огнезащитных красок аналогичны рецептурам лакокрасочных материалов общего строительного назначения. Главное отличие заключено в наличии интуменсцентной системы, отвечающей за образование пенококса.

Как правило, в состав рецептур входят следующие компоненты:

  • пленкообразователь (дисперсия либо, раствор смолы в органических растворителях)

  • источник углерода (органическое вещество, которое при каталитическом воздействие начинает разлагаться), например это может быть пентаэритрит или крахмал.

  • газообразователь, вспучивающийся агент (чаще всего меламин)

  • катализатор (неорганическая кислота, либо соединение, которое ее выделяет при температуре) – полифосфат аммония либо фосфат аммония

  • пигменты и наполнители

  • целевые добавки (пластификаторы, коалесценты, диспергаторы, пеногасители, загустители)

Огнезащитные вспучивающие покрытия являются многокомпонентными композиционными материалами. Это предопределяет, в свою очередь, большое количество вариантов взаимодействий компонентов образовавшегося огнезащитного покрытия при высоких температурах. При этом предсказать направление высокотемпературных реакций  достаточно сложно.

В настоящее время, как в России, так и за рубежом производят широкую гамму вспучивающихся (интумесцентных) огнезащитных составов на водной основе, на основе органических растворителей и безрастворные (100% сухого остатка) – эпоксидные композиции.

Эффективное вспенивание покрытий достигается только при обязательном наличии в их составе ряда специальных компонентов, выполняющих определенные функции, а также оптимальном количественном соотношении между ними. Обычно по своим функциям основные компоненты интумесцентных покрытий подразделяют на следующие группы :

  • пленкообразователи (стирол-акриловые и ПВА-дисперсии, эпоксидные и кремнийорганические смолы);

  • карбонизирующиеся соединения (образователь «скелета» пенококса) — источники углерода (пентаэритрит, дипентаэритрит и пр.);

  • фосфорсодержащие соединения (обычно полифосфаты аммония) – катализаторы процесса коксообразования;

  • вспенивающие агенты — газообразователи, порофоры (меламин, мочевина и др.).

  • гидроксиды алюминия, магния, борат цинка – водосодержащие наполнители

Кроме того, в состав ОВП входят галогенсодержащие добавки (чаще хлорпарафин, который может играть роль не только вспенивающего агента, но и карбонизатора),  некоторые пигменты и наполнители.

Каждый компонент выполняет свои определенные функции, и только в совместном действии, при определенном соотношении и количестве, начиная с 200 – 250°С проходит процесс коксообразования, достигающий пика при 500oС. Дальнейшее повышение температуры постепенно приводит к выгоранию органических составляющих покрытия.

В качестве пленкообразователей в интумесцентных красках широко используются практически все известные полимерные и неорганические связующие:

  • полиметилсилоксановые смолы, в том числе жидкие силоксановые каучуки;

  • полиметилфенилсилоксановые смолы, полиуретановые смолы на основе простых полиэфиров и дифенилметандиизоцианатов или толуилендиизоцианата;

  • акриловые сополимеры (например, сополимеры бутилметакрилата или метилметакрилата с метакриловой кислотой и дивинилом);

  • акриловые дисперсии (например, на основе стиролакрилового сополимера);

  • различные эпоксидные смолы, в том числе модифицированные и водные;

  • растворы различных каучуков в органических растворителях;

  • меламино- и карбамидоформальдегидные смолы

При разработке огнезащитных красок используют модифицирующие и технологические добавки, что позволяет улучшить эксплуатационные характеристики покрытий. Например, в качестве современных инновационных ингредиентов, снижающих пожарную опасность покрытий, применяются полые стеклянные микрошарики (стеклосферы) и углеродные нанотрубки.  Использование в составах красок модифицирующих добавок на основе керамических микросфер обеспечивает такие технологические свойства покрытий, как изностойкость и глянец. Стеклянные микросферы позволяют снижать плотность краски, улучшать ее совместимость с различными полимерными связующими, снижать усадку и повышать вязкость. Полые стеклосферы также принято относить к дорогим наполнителям: стоимость 1 килограмма составляет от 3 до 30 $. Однако их применение экономически оправданно, поскольку содержание в полимере полых стеклосфер в количестве 5 – 20% за счет их низкой плотности существенно снижает стоимость материала.

В качестве наполнителей из группы минеральных компонентов в рецептурах, как правило, присутствуют: микроволластонит, каолин, мраморная крошка, слюда и (или) инертные баритовые наполнители; гидроксид алюминия или магния, вспученный и невспученный вермикулит, перлит и др. Минеральный наполнитель позволяет повысить термостойкость, химическую стойкость покрытия, улучшает его огнестойкие характеристики.

Полностью универсальных вспенивающих систем антипиренов со строго определенным соотношением компонентов не существует, и все композиции разрабатываются эмпирически, поэтому при разработке вспучивающейся краски всегда встает задача обоснованного и оптимизированного подхода к выбору компонентов вспенивающихся систем антипиренов.

Классическая «тройка», на которой строятся практически все огнезащитные вспучивающиеся составы: меламин, пентаэритрит, полифосфат аммония.

  • Полифосфат аммония. Благодаря своим особым свойствам при воздействии открытого огня этот антипирен является основным компонентом современных огнезащитных лакокрасочных составов как для негорючих (металл, бетон), так и для горючих (дерево, ткани, пластик) материалов. При температуре 210 – 280oС полифосфат аммония разлагается  с образованием полифосфорной кислоты, которая вступает в реакцию с пентаэритритом, образуя пентаэритритфосфат.

  • Пентаэритрит при воздействии температур выше 250oС обеспечивает образование пенококсового слоя, обладающего низкой теплопроводимостью, что снижает воздействие на защищаемую конструкцию.

  • Меламин обеспечивает вспенивание защитного покрытия за счет выделения газов, которые образуются при его разложении при повышении температур.

В ассортименте компании Техноимпекс представлен полный перечень наиболее востребованных рынком антипиренов.  Мы готовы предоставить бесплатные образцы антипиренов и доставить  продукцию в любую точку РФ и стран Таможенного союза. Наши специалисты дадут исчерпывающую консультацию  по каждому продукту. За более подробной информацией обращайтесь по телефону и оставьте заявку на сайте.

Другие статьи