Свойства огнезащитных вспучивающихся покрытий
В настоящее время огнезащитные вспучивающие покрытия (ОВП) интумесцентного типа являются наиболее широко применяемыми огнезащитными средствами различных материалов, изделий и объектов, включая несущие конструкции зданий и сооружений. Эффективность огнезащиты данными ЛКМ определяется, прежде всего, их составом и соотношением компонентов.
ОВП широко распространены в строительной индустрии благодаря высоким огнезащитным свойствам, минимальному расходу, отсутствию выделения токсичных веществ при горении, технологичности при изготовлении и нанесении на окрашиваемую поверхность, легкости восстановления защитного слоя после повреждения и др.
Ранее нами были обобщены основные представления, существующие в настоящее время, о вспучивающих огнезащитных покрытиях, в том числе их составе, отличительных особенностях, основных свойствах и механизме действия, а также функциональных особенностях компонентов покрытия и областях применения.
В настоящей публикации продолжено рассмотрение свойств ОВП в зависимости от их качественного и количественного состава.
В обычных условиях эксплуатации ОВП должны обладать адгезией к защищаемой поверхности, высокими физико-механическими свойствами (прочность при ударе, эластичность), необходимой кроющей способностью, декоративным внешним видом, стойкостью к загрязнению. Кроме того, они не должны вызывать коррозию металла.
С этим негативным фактором связаны проблемы, возникающие при эксплуатации некоторых огнезащитных силикатных составов. В тоже время сами пеногенные составы должны обладать высокой стойкостью к действию агрессивной производственной атмосферы и повышенной влажности. В противном случае, под влиянием этих воздействий на металлической поверхности, находящейся под защитным покрытием, возникают и развиваются очаги коррозии. При этом снижается адгезионная прочность, происходит отслоение и растрескивание покрытий, что приводит к снижению длительности огнезащиты. Отмечается, что наиболее существенное значение для эксплуатации покрытия в условиях повышенной влажности имеет, прежде всего, его водопоглощение. Поэтому практически все производители вспучивающихся составов рекомендуют дополнительно на ОВП наносить атмосферостойкие лаки или эмали, повышающие устойчивость покрытий к действию влаги и агрессивной атмосферы.
Специальными компонентами, которые чаще всего используются в рецептурах ОВП и обусловливают интумесцентное действие последних, являются пентаэритрит (ПЭР), полифосфат аммония (ПФА) и меламин (МЛ). Механизм вспучивания покрытий с участием этих соединений рассмотрен нами ранее. Очевидно, что количественное соотношение между отмеченными ингредиентами в огнезащитной композиции будет предопределять, в первую очередь, направление и глубину протекания процессов пено- и коксообразования, а также эффективность огнезащитного действия покрытия в целом.
Химические процессы, происходящие при вспучивании, наиболее полно исследованы для системы ПФА-ПЭР. Установлено, что при 210 0C протекает реакция фосфорилирования пентаэритрита полифосфатом аммония, приводящая к разрыву основной полифосфорной цепи ПФА с образованием фосфорноэфирных групп
= Р(О)ОСН2-. Этот процесс происходит, как правило, без выделения летучих соединений. Затем образовавшийся сложный эфир под воздействием температуры преобразуется в циклический эфир полифосфорной кислоты с выделением аммиака и воды:
Как указывалось ранее, для увеличения огнестойкости вспучивающихся покрытий в их состав вводят наполнители, обеспечивающие армирование образующегося при нагревании пенококса. Показано, что для ОВП на основе водной дисперсии акрилового сополимера эффективность действия компонентов такого рода уменьшается в ряду: муллитно-кремнеземная вата > базальтовое волокно>стекловолокно > волластонит марки Nord Kalk FW-70 > муллитно-кремнеземная пыль > волластонит марки Nord Kalk WIC 10 RA > стекло измельченное.
Использование в качестве наполнителей в составе ОВП для древесины различных известных антипиренов (борат цинка, тригидрат оксида алюминия, цеолит и др.) показало, что в этих композициях нецелесообразно применять следующие соединения:
- не содержащие в своем составе кристаллизационную или сорбированную воду;
- не разлагающиеся при температуре с выделением газообразных продуктов (например, СО2);
- не образующие между собой или с присутствующими в составе веществами синергитические смеси.
Среди исследованных веществ к таковым относятся, прежде всего, оксиды цинка, магния, алюминия, а также фосфат цинка. Они являются в композициях балластом и не улучшают их огнезащитное действие. Основной причиной отсутствия положительного эффекта от перечисленных неорганических антипиренов является существенное снижение коэффициента вспучивания покрытия при их наличии в составе.
В. Владенков, В.Н. Изюмский, С.Л. Кильчицкая, А.В. Павлович, Смоленский лакокрасочный завод
