Вибір полімерів для застосування в промислових вогнезахисних реактивних покриттях

Abstract

Мета роботи – дослідження впливу структури полімерів на вогнезахисну ефективність інтумесцентних систем поліфосфат амонію/меламін/пентаеритрит для створення конкурентоздатних промислових реактивних покриттів. За модельну інтумесцентну систему обрано вогнезахисну суміш поліфосфат амонію/меламін/пентаеритрит/полімер. Як полімерну складову використовували вінілацетатні, акрилатні, стиролакрилатні водні дисперсії та розчини їх аналогів в органічних розчинниках. Об’ємний коефіцієнт спучення (К, см3/г) та масу коксового залишку (m, %) інтумесцентної композиції визначали після витримки зразків інтумесцентної системи при температурі 200-800 °C. Для ідентифікації продуктів термолізу інтумесцентних систем використано метод ІЧ-спектроскопії. Визначення вогнезахисної ефективності інтумесцентних покриттів проводили в міні-печі в умовах стандартної пожежі та за ДСТУ Б В.1.1-14:2007 і ДСTУ Б В.1.1-13:2007. В дослідженні шляхом вивчення впливу природи полімерної складової надано практичні рекомендації, корисні для розробки рецептури інтумесцентного покриття з доведеною межею вогнестійкості до R150. Показано, що застосування різних полімерів для вогнезахисних покриттів є одним із шляхів диференційної розробки засобів вогнезахисту, орієнтованих на заданий клас вогнестійкості. Продемонстровано, що для забезпечення низької межі вогнестійкості (30 хв) доцільно застосовувати акрилатні інтумесцентні покриття, наприклад, полімер Hydro Pliolite 211 для водно-дисперсійних фарб, або суміші полімерів Pliolite AC80 та Pliolite АС4 для органорозчинних фарб. Для більш високих значень вогнестійкості (60 хв та вище) ефективними є інтумесцентні покриття вінілацетатного типу (вінілацетат-етилен, вінілацетат-етилен-вінілверсатат) на основі водно-дисперсійних полімерів марки Vinapas, Mowilith або аналогічних полімерних матеріалів від інших виробників. Показано, що важливим фактором підвищення вогнезахисної ефективності інтумесцентних систем є використання полімерів конкретної структури, які мають багатоступінчасте терморозкладання. Визначено оптимальні полімерні матеріали, які можуть бути застосовані при виробництві реактивних покриттів у промислових масштаба

To investigate the effect of polymer structure on the fire retardant efficiency of intumescent systems based on ammonium polyphosphate/melamine/pentaerythritol for the development of competitive industrial reactive coatings. A fire retardant mixture of ammonium polyphosphate/ melamine/pentaerythritol/polymer was chosen as a model intumescent system. Vinyl acetate, acrylic, and styrene-acrylic aqueous dispersions, as well as solutions of their analogs in organic solvents, were used as polymer components. The volumetric intumescent coefficient (K, cm³/g) and mass of char residue (m, %) of the intumescent composition were determined after exposing samples of the intumescent system to temperatures ranging from 200 to 800 °C. Infrared spectroscopy was employed to identify the thermal decomposition products of intumescent systems. Fire retardant efficiency of intumescent coatings was assessed using a mini-furnace under standard fire conditions, according to DSTU B V.1.1-14:2007 and DSTU B V.1.1-13:2007. The study provides practical recommendations for the development of intumescent coatings with a proven fire resistance limit of R150 by examining the influence of the polymer component nature. It has been demonstrated that the use of different polymers for fire retardant coatings is a method for differentially developing fire protection means focused on a given fire resistance class. It has been demonstrated that to ensure a low fire resistance limit (30 min), it is advisable to use acrylate intumescent coatings, for example, Hydro Pliolite 211 polymer for waterborne paints, or mixtures of Pliolite AC80 and Pliolite AC4 polymers for organosoluble paints. For higher fire resistance values (60 minutes and above), vinyl acetate-type intumescent coatings (vinyl acetate-ethylene, vinyl acetate-ethylene-vinyl versatate) based on aqueous dispersions of polymers such as Vinapas, Mowilith, or similar materials from other manufacturers prove effective. It is shown that an important factor in improving the fire protection efficiency of intumescent systems is the use of polymers of a specific structure with multistage thermal decomposition. Optimal polymer materials applicable for the production of reactive coatings on an industrial scale have been identified.