Огнезащитные вспучивающиеся композиции на основе эпоксидных смол

Увеличение пределов огнестойкости строительных конструкций за счет различных способов пассивной огнезащиты является одним из главных факторов повышения их эксплуатационной надежности.

B настоящее время как в России, так и за рубежом для данных целей производят широкую гамму вспучивающихся (интумесцентных) огнезащитных составов на водной и органической основе. Лучшие вспучивающиеся краски имеют коэффициент вспучивания до 40-50 раз и при толщине защитного покрытия менее 1 мм обеспечивают 2-ю и 3-ю группы огнезащитной эффективности по ГОСТ Р 53295-2009, что позволяет достичь требуемых пределов огнестойкости строительных конструкций согласно Федеральному закону № 123-ФЗ.

Новые технологии производства вспучивающихся огнезащитных материалов дают возможность существенно повысить огнестойкость стальных конструкций, обеспечивая при этом ее экономическую эффективность.

Назначение вспучивающихся композиций

Назначение вспучивающегося покрытия — предотвращение распространения огня по поверхностям строительных конструкций и защита от термического воздействия пожара. По сравнению с традиционными способами огнезащиты применение таких покрытий позволяет значительно снизить дополнительную статическую нагрузку. Вспучивающиеся составы удобны в применении, поскольку наносятся, как правило, кистью или набрызгиванием.

Основное назначение огнезащитной вспучивающейся краски — повысить пределы огнестойкости конструкции согласно проектным задачам (с 15 до 240 мин) при проектировании огнезащитных работ и одновременно сохранить свои эксплуатационные и декоративные свойства.

Работы по нанесению огнезащитных покрытий нередко требуется производить в условиях влажности свыше 80% и низких температур (например, в зимний период). Особенности климата России определяются рядом таких географических факторов, как географическое положение, размеры и протяженность с запада на восток и с севера на юг, разнообразие рельефа. Для климата на сей России характерно также отчетливое разделение года на холодный и теплый периоды. Большая часть территории страны лежит в умеренном поясе, в котором выделяются четыре подтипа климата: умеренно-континентальный, континентальный, резко-континентальный и муссонный (на Дальнем Востоке). Значительная часть территории страны характеризуется наличием вечной мерзлоты. Европейская часть России, на которую приходится наибольшая доля строительства крупных объектов, располагается в умеренно-континентальном климате, который характеризуется умеренно холодной зимой и жарким летом. Однако летний период достаточно короткий, поэтому строительный период происходит в основном в межсезонье и зимний период. Кроме того, основные залежи стратегический природных ресурсов страны приходятся на северную часть страны, где строятся добывающие и перерабатывающие заводы.

Из вышесказанного следует, что огнезащитные краски должны иметь такие свойства, чтобы их можно было наносить на поверхности конструкций при низких температурах и чтобы они сохраняли свои качественные характеристики при эксплуатации в зимний период. Кроме того, при транспортировании в не отапливаемых контейнерах на территорию Сибири, Крайнего Севера огнезащитные краски также должны сохранять свои свойства.

Огнезащитные составы, содержащие воду, для таких целей не подходят. Частично решают проблемы нанесения и эксплуатации в холодный период года составы на органических растворителях, но при этом температура окрашиваемой поверхности должна быть на 3оС больше точки росы и покрытие должно эксплуатироваться под навесом во избежание прямого попадания на него осадков. Последнее объясняется тем, что в состав вспучивающихся огнезащитных составов входят водорастворимые вещества, а процесс пленкообразования происходит только за счет испарения растворителя, т.е. в процессе эксплуатации на открытом пространстве возможно вымывание водорастворимых веществ.

Всем перечисленным требованиям удовлетворяют эпоксидные, не содержащие растворителей композиции, отверждение которых происходит за счет взаимодействия с отвердителем (химическое отверждение, так называема «сшивка»). Такие эпоксидные краски характеризуются низкой водопроницаемостью, высокой термостойкостью, долговременной защитой от воздействия агрессивных сред, к которым относятся морская вода, минеральные масла, нефтепродукты и др.

Как показали результаты маркетингового исследования по интернет-сайтам производителей зарубежной и отечественной продукции (официальные перечни сертифицированной продукции в Российской Федерации), огнезащитные покрытия на основе эпоксидных композиций составляют 3–5% от огнезащитных покрытий на других пленкообразователях и связующих (информацию о выданных сертификатах соответствия и декларациях о соответствии продукции требованиям).

Существующие в настоящее время огнезащитные составы российского производства на эпоксидной основе (см. таблицу) характеризуются значительной толщиной покрытий. Например, для обеспечения огнезащитной эффективности 240 мин требуется толщина покрытия не менее 40 мм (для сравнения: для обеспечения огнезащитной эффективности 60 мин толщина покрытия равна прмерно 6 мм). В связи с этим практически всегда используется слой армирующей сетки, что приводит к значительному увеличению массы покрытия, а это, в свою очередь, влияет на напряженно-деформированное состояние конструкций. Температурный диапазон эксплуатации огнезащитных покрытий — от минус 60 до +60 ^оС, срок эксплуатации — порядка 25 лет.

Огнезащитные составы на эпоксидной основе зарубежных и отечественных производителей 

*t — время достижения критической температуры; h_прив — приведенная толщина металла; h_сух —толщина сухого слоя.

Описание характеристик покрытий

Практически все технические характеристики представленных а таблице композиций аналогичны выше приведенным (не содержат растворителей, показывают близкое по интервалам время жизнеспособности и отверждение пленки, плотность и т.д.). Однако к лидирующим композициям по техническим характеристиками разделению на соответствующее специализированное применение относится линейка продукции Chartek (подразделение International концерна AkzoNobel), существенным недостатком которых являются их высокая стоимость — 21,8 евро за 1 кг. Порядок цен на органические и эпоксидные краски отечественного производства существенно ниже и достигает 50-70% от указанной стоимости.

Таким образом, актуальными являются исследования в области разработки эпоксидных композиций российского производства с высокими показателями по огнезащитной эффективности и стойкости к различным органическим и неорганическим растворителям, применение которых позволяет проводить огнезащитные работы в условиях низких температур, на конструкциях строящихся объектов и в условиях промышленных атмосфер на производственных предприятиях.