Статья:

РАЗРАБОТКА ВСПУЧИВАЮЩИХСЯ ОГНЕЗАЩИТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ СИЛИКАТА НАТРИЯ

Журнал: Научный журнал «Студенческий форум» выпуск №15(194)

Рубрика: Технические науки

Выходные данные
Зарипова З.А., Аксенов С.Г. РАЗРАБОТКА ВСПУЧИВАЮЩИХСЯ ОГНЕЗАЩИТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ СИЛИКАТА НАТРИЯ // Студенческий форум: электрон. научн. журн. 2022. № 15(194). URL: https://nauchforum.ru/journal/stud/194/109715 (дата обращения: 15.06.2024).
Журнал опубликован
Мне нравится
на печатьскачать .pdfподелиться

РАЗРАБОТКА ВСПУЧИВАЮЩИХСЯ ОГНЕЗАЩИТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ СИЛИКАТА НАТРИЯ

Зарипова Зарина Айдаровна
студент, Уфимский государственный авиационный технический университет, РФ, г. Уфа
Аксенов Сергей Геннадьевич
д-р экон. наук, профессор, Уфимский государственный авиационный технический университет, РФ, г. Уфа

 

Одним из способов повышения огнестойкости строительных конструкций является применение лакокрасочных покрытий вспучивающегося типа. Среди характерных для них преимуществ выделяют:

  • тонкослойность;
  • высокая огнезащитная эффективность;
  • незначительный выброс токсичных веществ при горении.

В настоящее время вспучивающиеся покрытия на рынке достаточно распространены. Однако они имеют два существенных недостатка: высокую стоимость, что ограничивает их повсеместное использование, и низкую прочность вспененного слоя, находящегося в условиях мощных конвективных потоков продуктов горения. Поэтому разработка составов с улучшенными данными параметрами является актуальным.

Помимо вспучивающихся составов на основе органических веществ, деструкция которых приводит к образованию коксовой пены, существуют составы на основе соединений кремния. Соединения неорганической природы обладают более высокой термостойкостью, негорючестью и относительно низкой стоимостью.

Анализ научно-технической литературы показал, что в составы вспучивающегося покрытия входят следующие компоненты:

  • пленкообразователь;
  • карбонизирующие соединения (полиол);
  • неорганическая кислота и её производная;
  • вспенивающий агент (газообразователь, порофор);
  • галогенсодержащие добавки и некоторые пигменты;
  • наполнители.

Механизм вспучивания огнезащитных покрытий состоит из следующих стадий:

1) выделение неорганической кислоты, способной к образованию сложных эфиров карбонизирующихся соединений при соответствующей температуре;

2) повышение температуры, а также присутствие аминов, ускоряющих реакцию;

3) плавление компонентов, входящих в состав вспучивающегося покрытия, после и (или) перед образованием сложных эфиров;

4) химическая реакция между эфиром полиола и неорганической кислотой вследствие дегидратации;

5) образование горючих газов, при разложении вспенивающегося агента, которая происходит из-за дегидратации полиола;

6) желатинизация, а затем отверждение вспененной массы в момент завершения процессов коксования.

Для приготовления основы композиции вспучивающегося состава используют, например, силикат натрия. В качестве вспенивающего агента (глицин, нитрат цинка) и наполнителя (тальк, оксид алюминия, оксид кремния, оксид титана). Все компоненты являются легкодоступными, дешёвыми и экологически безопасными.

Силикат натрия является универсальным плёнкообразователем, который не отслаивается от поверхности и представляет собой гидрат, который при нагревании теряет влагу, а выделившийся пар вспучивает покрытие.

Однако коэффициент вспучивания составляет несколько единиц и довольно быстро, в процессе нагревания, пена теряет свою форму, образуя «кратеры» (рис.1, слева). Состав, состоящий из жидкого стекла и вспенивающегося агента, позволяет получить вспучивание средней толщины, относительно чистого вещества, однако он имеет существенный недостаток – большие полости внутри вспученного слоя (рис.1, справа). Так как выделение газа происходит неравномерно по объёму покрытия.

 

Рисунок 1. Вспучивание чистого силиката натрия (слева); появление внутренних полостей при добавлении вспенивающего агента (справа)

 

Добавление наполнителя приводит к образованию более однородной структуры (рис. 2, справа). Это обусловлено тем, что частицы наполнителя выступают в роли центров парообразования, когда в расплаве пленкообразователя начинает выделяться газ при разложении вспенивающего агента.

 

Рисунок 2. Структура вспененного слоя без наполнителя (слева); однородная структура вспененного слоя с наполнителем (справа)

 

Таким образом, можно сказать, что в результате проделанной работы по исследованию научно-технической литературы, были установлены обязательные компоненты, которые должны присутствовать во вспучивающихся огнезащитных составах, а также изучен механизм их вспучивания. Рассмотрены компоненты для получения композиций вспучивающихся составов на основе силиката натрия, применение которых показывают безусловную эффективность и перспективность данного направления.

 

Список литературы:
1. НПБ 236-97. Огнезащитные составы для стальных конструкций. Метод определения огнезащитной эффективности // Сборник руководящих документов Государственной противопожарной службы. Часть 6. – М.: ГУГПС МВД России, 1997: [сайт]. – URL: https://docs.cntd.ru/document/ 1200003996
2. Павлович А.В., Дринберг А.С., Машляковский Л.Н. Огнезащитные вспучивающиеся лакокрасочные покрытия. – М.: ЛКМ-пресс, 2018. – 487 с.
3. Аксенов С.Г., Синагатуллин Ф.К. Чем и как тушить пожар // Современные проблемы пожарной безопасности: теория и практика (FireSafety 2020): Материалы II Всероссийской научно-практической конференции. – Уфа: РИК УГАТУ, 2020. – С. 146-153.
4. Аксенов С.Г., Синагатуллин Ф.К. К вопросу об управлении силами и средствами на пожаре // Проблемы обеспечения безопасности (Безопасность-2020): Материалы II Международной научно-практической конференции / Уфимский государственный авиационный технический университет; Главное управление МЧС России по Республике Башкортостан. - Уфа: РИК УГАТУ, 2020. - С. 124-127.