Лаки, краски

К. х. н. Абдикаримов М.Н.

Казахский национальный технический университет

им. К.И. Сатпаева, Республика Казахстан, 050013, г. Алматы,

ул. К.И. Сатпаева, 22, кафедра химии, Е-mail: mn.abdikarimov@mail.ru

Огнезащитные краски на основе поливинилацетата

Особое внимание ученых и практиков привлекают вопросы придания свойств высокой негорючести лакокрасочным покрытиям для огнезащиты металлических и деревянных конструкций [1-5]. Исключение токсичных растворителей из состава красок позволит также улучшить экологическую обстановку и оздоровить воздушный бассейн жилых массивов и промышленных регионов. Большое количество пожаров обусловлено широким применением синтетических материалов высокой горючести, выделяющих токсичные газы.

При более высоких температурах выше 250 °С термическая деструкция поливинилацетата сопровождается образованием значительного количества бензола и других ароматических углеводородов. В этом проявляется отличие процесса термической деструкции поливинилацетата от деструкции полиэтилена, при пиролизе которого образуются лишь низкомолекулярные вещества линейного строения. Основному процессу деацетилирования сопутствуют вторичные процессы сшивания макромолекул в нерастворимые трехмерные структуры [7].

Агрегативная устойчивость (стабильность) водных дисперсий зависит от размера частиц, типа эмульгатора и т.д.

Целью работы является изучение горючести и создание огнезащитных лакокрасочных покрытий для металлических и деревянных конструкций на основе эмульсии поливинилацетата (ПВА) марки ЭКГ-26А (ГОСТ 19214-80).

В работе использованы эмульсии: поливинилацетатная (ПВА) марки ЭКГ-26А (ГОСТ 19214-80).

В качестве добавок применены различные производные фосфорной и борной кислоты, галогенсодержащие соединения, ПАВ, многоатомные спирты, соли и другие.

Добавки измельчали, просеивали через сито с диаметром отверстий 0,1мм и на пропеллерной мешалке перемешивали с различными лакокрасочными материалами, наносили на металлические и деревянные подложки слоем 4 мм [5,6]. Температуры подложек измеряли хромель-алюмелевыми термопарами с диаметром проволоки 200 мкм. Через 48 часов проводили огневые испытания при температуре 1100 ^оС в пропан-воздушном пламени.

Эксперимент

Измерены скорости горения и потери веса в зависимости от природы полимерных пленкообразующих.

Триэтиленгликоль и меламин повышают огнезащитные свойства поливинилацетатной краски. При образовании карбонизованного остатка – кокса скорость горения понижается до 3,3 г/мин, потеря веса равна 39,3 %. Добавка сахара в этот состав, усиливающего эффект карбонизации, т.е. образование коксового слоя, ингибирующий эффект в подавлении горения повышается (обр. 16), скорость горения составляет 3,2 г/мин, потеря веса – 37,7 %.

Найдено, что добавки трибромпропилового эфира фосфорной кислоты, триэтиленгликоля и меламина, пентаэритрита и А-тетраметил-arnstoffe способствуют снижению скорости горения вдвое и потери веса поливинилацетатной краски вследствие образования вспененного пенококса. Степень вспенивания лучшей ПВА-композиции для металлических и деревянных конструкций соответственно составляет 1,6 и 10,0.

На рисунке приведены кинетические кривые роста температур на металлической подложке с ПВА-эмульсией с различными добавками при воздействии пропан - воздушного пламени

Рисунок - Изменение температуры металлической подложки на основе краски ПВА с добавками. где, α – степень вспенивания; 1. ПВА;

2. + АБ (10) + ПФА (10) + NH₄Cl (10) + K₂CO₃ (10) + синтанол (1) + КМЦ (1);

3. + АБ (10) + ПФА (10) + моноалкиламид (1) + КМЦ (1);

4. + АБ (10) + ДАФ (10) + NH₄Cl (10) + крахмал (10) + ксилит (10) + TiO₂ (1);

5. + АБ (20) + ПФА (10) +мочевина азотнокислая (20) + синтанол (1) + ксилит (20) + ТКФ (10) + КМЦ (1);

6. + АБ (10) + ПФА (10) + крахмал (10) + АФ (10).

Появление мелкопористого карбонизованного остатка на поверхности горящей краски способствует снижению прогрева металлической подложки.

Выводы

1. Изучены процессы горения в пропан-воздушном пламени и впервые показана возможность получения трудногорючих вспенивающихся огнезащитных красок на основе поливинилацетата с модифицирующими добавками.

2. Пентраэритрит, аммоний фосфорнокислый однозамещенный, меламин, трикрезилфосфат, динонилфталат обуславливают снижение горючести ПВА-красок.

Литература

1. Abdikarimov M.N. The Research of Fire-Resistant Characteristics of Varnish-Paint Materials on the Basis of Vinylacetate CoPolymer //International Symposium «Chemistry of Flame Front». Almaty. Kazakstan. 1997. October 6-9. Р. 43-45.

2. Абдикаримов М.Н., Жубанов Б.А. //Известия АН РК, серия химическая. 1999. № 5. с. 100-107.

3. Нейман Р.Э. // Успехи химии, 1973, с. 286-295.

4. А.С. ЧССР 5124-75 в РЖПО 6Б 322 П, 1983 г.

5. Абдикаримов М.Н., Султанбеков Т.К., Жубанов Б.А., Тургумбаева Р. X., Непропекин С.А., Сыздыков М.И., Хан З.И. Исследование механизмов горения водно-дисперсионных красок //Химическая физика процессов горения и взрыва. Тезисы докл. ХІІ симпозиума по горению и взрыву. Черноголовка. 2000. Ч. ІІІ. - С. 74-76.

6. Абдикаримов М.Н., Исследование влияния различных добавок

на горение водно-дисперсионных красок. // Ж. Вестник КазНУ им. аль-Фараби, серия химическая № 4 (36), 2004, с. 430-433. Четвертый Беремжановский Международный съезд по химии 19-21 октября 2004 г., Алматы.

7. Einhorn J.N. Fire Retardance Polymeric Materials. – J. Macromolec. Sci. Reviews in Polymer Technology. 1971. V. D1. No. 2. – P. 113-184.