Порівняння впливу наноглин на водостійкість інтумесцентних вогнезахисних покриттів

Автор(и)

  • Любов Миколаївна Вахітова Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка Національної академії наук України, Україна https://orcid.org/0000-0003-4727-9961
  • Костянтин Валерійович Калафат Київський національний університет технологій та дизайну, Україна https://orcid.org/0000-0001-6165-0005
  • Вікторія Петрівна Плаван Київський національний університет технологій та дизайну, Україна https://orcid.org/0000-0001-9559-8962
  • Володимир Іванович Бессарабов Київський національний університет технологій та дизайну, Україна https://orcid.org/0000-0003-0637-1729
  • Надія Анатоліївна Таран Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка Національної академії наук України, Україна https://orcid.org/0000-0003-1043-5596
  • Гліб Володимирович Загорій Київський національний університет технологій та дизайну, Україна https://orcid.org/0000-0002-9362-3121

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.232822

Ключові слова:

вогнезахист сталі, органомодифікований монтморилоніт, інтумесцентні покриття, етиленвінілацетат, стиролакрилат, межа вогнестійкості

Анотація

Досліджено вплив наноглин на водостійкість інтумесцентної системи поліфосфат амонію/меламін/пентаеритрит/діоксид титану/полімер (етиленвінілацетат (EVA) або стиролакрилат (SA)).

Встановлено, що додавання наноглини в покриття на основі етиленвінілацетату підвищує межу вогнестійкості металевої пластини на 30 %, а на основі стиролакрилату – на 50 %. При цьому покриття, до складу яких входить полімер EVA, характеризуються більшою вогнезахисною ефективністю та меншою водостійкістю, ніж покриття, що містять полімер SA.

Показано, що інтумесцентні покриття незалежно від природи полімеру в умовах 80 % вологості протягом 800 діб знижує вогнезахисні властивості в середньому на 10 %. Втрата вогнестійкості покриття відбувається з причини вимивання пентаеритрита, поліфосфату амонію і деградації полімеру шляхом гідролізу. Домішки наноглин з високим ступенем ексфоліаціі в досліджувану систему створюють бар'єрний ефект та максимально зберігають хімічний склад інтумесцентного покриття. Вогнезахисні властивості покриттів з домішкамии органомодифікованого монтморилоніту зберігаються або знижуються до 5 % в умовах 80 % вологості протягом 800 діб.

Визначено, що прямий вплив води на покриття терміном більше 2 діб призводить до істотного зниження коефіцієнта спучення інтумесцентних покриттів, незалежно від вмісту в їх складі нанодомішкии. При цьому час напіврозпаду покриттів без наноглини, розрахований з константи розчинності у воді, становить 0,5 діб. Для покриттів, до складу яких входять домішки органомодифікованих наноглин, час напіврозпаду збільшується до 2 діб.

Представлені результати можуть бути рекомендовані для розробки водостійких вогнезахисних нанопокриттів реактивного типу з підвищеним термином експлуатації

Біографії авторів

Любов Миколаївна Вахітова, Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка Національної академії наук України

Кандидатка хімічних наук

Відділ досліджень нуклеофільних реакцій

Костянтин Валерійович Калафат, Київський національний університет технологій та дизайну

Аспірант

Кафедра прикладної екології, технології полімерів та хімічних волокон

Вікторія Петрівна Плаван, Київський національний університет технологій та дизайну

Докторка технічних наук

Кафедра прикладної екології, технології полімерів та хімічних волокон

Володимир Іванович Бессарабов, Київський національний університет технологій та дизайну

Кандидат хімічних наук

Кафедра промислової фармації

Надія Анатоліївна Таран, Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка Національної академії наук України

Кандидатеп хімічних наук

Відділ досліджень нуклеофільних реакцій

Гліб Володимирович Загорій, Київський національний університет технологій та дизайну

Доктор фармацевтичних наук

Кафедра промислової фармації

Посилання

  1. Yasir, M., Ahmad, F., Yusoff, P. S. M. M., Ullah, S., Jimenez, M. (2019). Latest trends for structural steel protection by using intumescent fire protective coatings: a review. Surface Engineering, 36 (4), 334–363. doi: https://doi.org/10.1080/02670844.2019.1636536
  2. Puri, R. G., Khanna, A. S. (2016). Intumescent coatings: A review on recent progress. Journal of Coatings Technology and Research, 14 (1), 1–20. doi: https://doi.org/10.1007/s11998-016-9815-3
  3. Jimenez, M., Bellayer, S., Naik, A., Bachelet, P., Duquesne, S., Bourbigot, S. (2016). Topcoats versus Durability of an Intumescent Coating. Industrial & Engineering Chemistry Research, 55 (36), 9625–9632. doi: https://doi.org/10.1021/acs.iecr.6b02484
  4. Ji, W., hua, S. W., Miao, Z., Zhen, C. (2014). Study and Prediction for the Fire Resistance of Acid Corroded Intumescent Coating. Procedia Engineering, 84, 524–534. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.10.464
  5. Mačiulaitis, R., Grigonis, M., Malaiškienė, J., Lipinskas, D. (2018). Peculiarities of destruction mechanism of polymeric intumescent fire protective coatings. Journal of Civil Engineering and Management, 24 (2), 93–105. doi: https://doi.org/10.3846/jcem.2018.447
  6. Bilotta, A., de Silva, D., Nigro, E. (2016). Tests on intumescent paints for fire protection of existing steel structures. Construction and Building Materials, 121, 410–422. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.05.144
  7. Aziz, H., Ahmad, F. (2016). Effects from nano-titanium oxide on the thermal resistance of an intumescent fire retardant coating for structural applications. Progress in Organic Coatings, 101, 431–439. doi: https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2016.09.017
  8. Chuang, C.-S., Sheen, H.-J. (2019). Effects of added nanoclay for styrene-acrylic resin on intumescent fire retardancy and CO/CO2 emission. Journal of Coatings Technology and Research, 17 (1), 115–125. doi: https://doi.org/10.1007/s11998-019-00246-x
  9. Zulkurnain, E. S., Ahmad, F., Gillani, Q. F. (2016). Effects of nano-sized boron nitride (BN) reinforcement in expandable graphite based in-tumescent fire retardant coating. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 146, 012037. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/146/1/012037
  10. Nour El-Dein, A., El-Saeed, M. A., Abo-Elenien, O. M. (2017). Fire-Resistivity Personification Of Waterborne Intumescent Flame-Retardant Nano-Coatings For Steel Structures: Application. IJERA, 7 (8), 1–12. Available at: https://journals.indexcopernicus.com/api/file/viewByFileId/383128.pdf
  11. Anees, S. M., Dasari, A. (2018). A review on the environmental durability of intumescent coatings for steels. Journal of Materials Science, 53 (1), 124–145. doi: https://doi.org/10.1007/s10853-017-1500-0
  12. Wang, J., Zhao, M. (2020). Study on the effects of aging by accelerated weathering on the intumescent fire retardant coating for steel elements. Engineering Failure Analysis, 118, 104920. doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2020.104920
  13. Wang, L. L., Wang, Y. C., Li, G. Q., Zhang, Q. Q. (2020). An experimental study of the effects of topcoat on aging and fire protection properties of intumescent coatings for steel elements. Fire Safety Journal, 111, 102931. doi: https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2019.102931
  14. Vakhitova, L. N. (2019). Fire retardant nanocoating for wood protection. Nanotechnology in Eco-Efficient Construction, 361–391. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-08-102641-0.00016-5
  15. Gaur, S., Khanna, A. S. (2015). Functional Coatings by Incorporating Nanoparticles. Nano Res. Appl., 1 (1), 1–9. Available at: https://nanotechnology.imedpub.com/functional-coatings-by-incorporating-nanoparticles.php?aid=7651
  16. Fallah, F., Khorasani, M., Ebrahimi, M. (2017). Improving the mechanical properties of waterborne nitrocellulose coating using nano-silica particles. Progress in Organic Coatings, 109, 110–116. doi: https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2017.04.016
  17. Zybina, O., Gravit, M., Stein, Y. (2017). Influence of carbon additives on operational properties of the intumescent coatings for the fire protection of building constructions. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 90, 012227. doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/90/1/012227
  18. Xu, Z., Zhou, H., Yan, L., Jia, H. (2019). Comparative study of the fire protection performance and thermal stability of intumescent fire‐retardant coatings filled with three types of clay nano‐fillers. Fire and Materials, 44 (1), 112–120. doi: https://doi.org/10.1002/fam.2780
  19. Wang, Z., Han, E., Ke, W. (2006). Fire-resistant effect of nanoclay on intumescent nanocomposite coatings. Journal of Applied Polymer Science, 103 (3), 1681–1689. doi: https://doi.org/10.1002/app.25096
  20. EAD 350402-00-1106. Reactive coatings for fire protection of steel elements (2017). EOTA, 32. Available at: https://www.kiwa.com/nl/nl/service/brandwerende-producten-etag-018-ead/ead-350402-00-1106-reactive-coatings-for-fire-protection-of-steel-elements2.pdf/
  21. Kwang Yin, J. J., Yew, M. C., Yew, M. K., Saw, L. H. (2019). Preparation of Intumescent Fire Protective Coating for Fire Rated Timber Door. Coatings, 9 (11), 738. doi: https://doi.org/10.3390/coatings9110738
  22. Pimenta, J. T., Gonçalves, C., Hiliou, L., Coelho, J. F. J., Magalhães, F. D. (2015). Effect of binder on performance of intumescent coatings. Journal of Coatings Technology and Research, 13 (2), 227–238. doi: https://doi.org/10.1007/s11998-015-9737-5
  23. Vakhitova, L., Bessarabov, V., Тaran, N., Redko, A., Anishchenko, V., Zagoriy, G., Popov, A. (2019). Definition of the thermal and fire-protective properties of ethylene-vinyl acetate copolymer nanocomposites. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (6 (97)), 13–20. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.154676
  24. Vakhitova, L., Taran, N., Kalafat, K., Pridatko, S., Prudchenko, A. (2019). Influence of styrolacrylate nanocomposites on fire protective efficiency of intumescent type reactive coating. Journal of Donetsk Mining Institute, 1 (44), 87–99. doi: https://doi.org/10.31474/1999-981x-2019-1-87-99

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-06-18

Як цитувати

Вахітова, Л. М., Калафат, К. В., Плаван, В. П., Бессарабов, В. І., Таран, Н. А., & Загорій, Г. В. (2021). Порівняння впливу наноглин на водостійкість інтумесцентних вогнезахисних покриттів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(6 (111), 59–70. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.232822

Номер

Том 3 № 6 (111) (2021): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Liubov Vakhitova, Kostyantyn Kalafat, Viktoriia Plavan, Volodymyr Bessarabov, Nadezhda Тaran, Glib Zagoriy

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.