Основные компоненты огнезащитных вспучивающихся покрытий
Повышение пределов огнестойкости строительных конструкций за счет различных способов пассивной огнезащиты является одним из главных факторов повышения их эксплуатационной надежности. В настоящее время как в России, так и за рубежом для данных целей производят широкую гамму вспучивающихся (интумесцентных) огнезащитных составов на водной основе, на основе органических растворителей и безрастворные (100% сухого остатка) – эпоксидные композиции.
Компоненты интумесцентной системы выбираются из следующей группы (наиболее часто применяемые):
- фосфорсодержащие соединения (обычно полифосфаты аммония) – катализаторы процесса коксообразования;
- гидроксиды алюминия, магния, борат цинка – водосодержащие наполнители;
- меламин, дициандиамид, гуанидин – вспенивающие агенты (газообразователи);
- дипентаэритрит; пентаэритрит – карбонизатор (образователь «скелета» пенококса).
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 500С°. 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.
В качестве органического растворителя могут применяться вещества, способные растворять указанные выше полимерные связующие, например этилацетат, бутилацетат, ксилол, ацетон и др. Обычно используют несколько растворителей, собственно растворитель и «разбавитель», например, бутилацетат и уайтспирит.
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.
Последние представляют собой полые трубки размером 20 – 30000 нм, состоящие из свернутых слоев углерода. Важно отметить, что нанотрубки относятся к чрезвычайно дорогим добавкам: стоимость 1 грамма составляет от 25 до 500 евро в зависимости от типа.
Использование в составах красок модифицирующих добавок на основе керамических микросфер обеспечивает такие технологические свойства покрытий, как изностойкость, глянец; стеклянные микросферы позволяют снижать плотность краски, улучшать ее совместимость с различными полимерными связующими, снижать усадку, повышать вязкость. Полые стеклосферы также принято относить к дорогим наполнителям: стоимость 1 килограмма составляет от 3 до 30 долларов США. 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.
Огнезащитные вспучивающиеся составы появились в Англии, Франции в середине 80-х годов прошлого века, в 90-е данные составы активно стали проникать на российский рынок, а именно: огнезащитные покрытия Нуллифаер 607,605 (Англия), Хенсотерм 3К, 4К (Швеция), Унитерм (Германия). Данные материалы и сейчас не оставляют своих позиций, несмотря на высокую стоимость по сравнению с отечественными материалами, за счет своего отличного качества. Например, степень перетира импортных красок составляет 50 мкм, в то время как у российских производителей – 70-80 мкм. Также сейчас лидирующее положение среди огнезащитных композиций на эпоксидных смолах, не содержащих растворителей, занимают составы зарубежных производителей (AkzoNobel, Leighs Paints). Полагаю, это объясняется это тем, что техническое описание материалов российские производители смогли более-менее скопировать, чего не скажешь о высокотехнологичном оборудовании и культуре производства, характерных для импортных производств, что собственно и отражается на качестве огнезащитных красок.
