Тенденции и перспективы в разработке композиций вспучивающихся огнезащитных покрытий

для повышения пределов огнестойкости строительных конструкций

М.В. Крашенинникова

Создание композиций вспучивающихся огнезащитных покрытий для повышения пределов огнестойкости строительных конструкций актуальная на сегодняшний день задача. Исследователи решают ее как традиционными методами с применением известных антипиренов, так и используя современные нанотехнологии. Огнезащита конструкций является составной частью общей системы мероприятий по обеспечению пожарной безопасности зданий и сооружений. Она направлена на снижение пожарной опасности конструкций, обеспечения их требуемой огнестойкости.

На 1 июля 2006 года в реестре сертифицированной продукции в области ССПБ РФ зарегистрировано для защиты металлических конструкций более 30 различных видов тонкослойных огнезащитных красок, следовательно, разработка вспучивающихся огнезащитных покрытий – одно из интенсивно развивающихся направлений как в России, так и за рубежом.

Для таких покрытий реализуются традиционные методы снижения горючести полимерных материалов:

1) введение антипиренов-добавок;

2) введение антипиренов-наполнителей;

3) введение наполнителей;

4) введение пленкообразователей с низким содержанием горючей органической части. Выбор конкретного метода снижения горючести зависит от многих факторов: природы пленкообразователя, технологии получения покрытия, области применения покрытия и условий его эксплуатации, требуемого предела огнестойкости для металлических конструкций, экологических и экономических соображений.

Антипирены-добавки, к которым относятся как органические (фосфаты, хлорпарафины и др.), так и неорганические (оксид сурьмы (III), борат цинка, тригидрат оксида алюминия, соединения бора, бария, фосфора, олова и др.) вещества относительно дешевы, легко вводятся в композиции и при высоких температурах эти вещества могут выделять негорючие газы, разбавляющие пламя, или образовывать на горящей поверхности защитную стеклоподобную пленку.

Известно, что при введении минеральных наполнителей уменьшается от- носительное содержание горючей составляющей покрытия, изменение его теплофизических характеристик, а также условий тепло- и массообмена при горении. Такое действие оказывают практически все инертные, заметно не разлагающиеся при температуре пламени минеральные пигменты и наполнители, из которых наибольшее применение получили технический углерод, диоксид титана, оксид кремния, каолин, тальк, слюда, графит, керамзит. Так же известно, что ряд наполнителей (гидроксид алюминия Аl (OH)3•6H2O, оксалаты и карбонаты металлов, борная кислота и ее соли, фосфаты, содержащие кристаллизационную воду) также проявляет свойства антипиренов. Огнезадерживающее действие наполнителей-антипиренов обусловлено выделением паров воды при разложении в пламени. Выделение паров воды приводит к охлаждению зон горения и, в некоторых случаях, происходит образование оксидной пленки на горящей поверхности, а так- же выделение газов, не поддерживающих горение.

Галогенсодержащие антипирены применяются очень часто, их доля в общем выпуске антипиренов-добавок составляет почти 25%. В качестве добавок к полиолефинам применяют хлорпарафины, которые хорошо совмещаются с полимером, достаточно эффективны, однако могут выпотевать; гексахлорциклопентадиен, его димеры и аддукты с бутадиеном, дивинилбензолом, циклооктадиеном, дивинил- бензолом или малеиновым ангидридом; броморганические циклоалифатические соединения – гексабромциклододекан, тетрабромциклооктан и др. Если сравнивать эффективность различных галогенов в их смесях с оксидом сурьмы (Sb2O3), то бром оказывается наиболее эффективным. Так, при одновременном присутствии в системе хлора и брома преимущественно образуются бромиды сурьмы, а хлор выделяется в виде хлороводорода.

Широко применяются неорганические и органические соединения фосфора. Введение фосфорсодержащих фрагментов в системы покрытий не только снижает их горючесть, но и часто повышает адгезию, противокоррозионную стойкость и другие полезные свойства. Фосфорсодержащие соединения облегчают пиролитические реакции элиминирования водорода, воды, галогеноводородов, являясь своего рода катализаторами этих реакций, а также процессов циклизации, что способствует образованию углеродного каркаса. Фосфорные добавки при термическом воздействии легко превращаются в фосфорную кислоту, которая образует сплошную стеклообразную пленку полифосфорной кислоты на поверхности горящего полимера, которая действует как барьер, препятствующий передаче теплоты, кислорода и топлива.

Из зарубежных огнезащитных покрытий для строительных конструкций заслуживают внимание продукты, разработанные фирмами США, Великобритании, Германии, Японии, Дании, Словакии и Китая.

Так, например, по сообщениям немецких специалистов, среди теплоизоляционных огнезащитных материалов особое место занимают поликарбонатные смолы, вспучивающиеся при воздействии пламени и образующие многочисленные газозаполненные ячейки, составляющие взаимосвязанный слой теплоизоляции, защищающей от воздействия высокой температуры основной материал изделия, на поверхности которого возникает, кроме того, изолирующий слой углерода. Силиконовые слои, кроме того, используются для нанесения теплоизолирующих покрытий на стенки печей, в отопительных приборах и световых рефлекторах. Полифениленсульфидные покрытия выдерживают температуру до 320°С, не воспламеняются и устойчивы к действию органических кислот, эф