Термостойкие покрытия (интумесцентные (вспучивающиеся) огнезащитные краски) с фуллереном

termostoykie-pokrytiya-intumescentnye-vspuchivayuschiesya-ognezaschitnye-kraski-s-fullerenom-5 Материалы с уникальными свойствами

Применение огнезащитных покрытий

Огнезащитные и термостойкие покрытия требуются для защиты от огня широкого спектра и воздействия легковоспламеняющихся продуктов. Нанесение специального покрытия — самый старый и эффективный метод повышения стойкости любой поверхности, который не требует изменения внутренних свойств материалов.
Это важно, потому что обычно начальная фаза возгорания возникает на поверхности в результате воздействия температуры, и, следовательно, необходимо сосредоточиться на защите поверхности материала. 

termostoykie-pokrytiya-intumescentnye-vspuchivayuschiesya-ognezaschitnye-kraski-s-fullerenom-3

Традиционное покрытие поверхности, являясь органическим по своей природе, будет легко гореть, выделять дым и токсичные пары, что не подходит для применения там, где требуется противопожарная защита или предотвращение пожара. Степень огнестойкости в основном зависит от толщины покрытия, основы и эффективности составов покрытий.

Повышение эффективности составов

Ученые долгое время изучают способ создания вспучивающихся огнезащитных составов с улучшенными свойствами путем добавления в них добавок нано- и микроразмеров. Вспучивающиеся краски инертны при низких температурах, а при более высоких температурах они расширяются и разлагаются, образуя обугленный слой материалов с низкой проводимостью.

Модифицированные вспучивающиеся краски способны образовывать более устойчивый обугленный слой, чем классические краски.

termostoykie-pokrytiya-intumescentnye-vspuchivayuschiesya-ognezaschitnye-kraski-s-fullerenom-1

Устойчивость обугленного слоя имеет решающее значение, если необходимо обеспечить пожарную безопасность, например, в высотном строительстве, потому что слабый обугленный слой не обеспечит требуемой огнестойкости стальных несущих конструкций и они разрушатся в случае пожара.

Новые углеродные материалы — значительный прогресс в области огнестойких покрытий и технологий, особенно углеродных наноматериалов. С целью повышения огнестойкости расширенный графит, углеродные нанотрубки, фуллерен и графен применяются в качестве наполнителя во вспучивающихся покрытиях на водной основе для огнестойкости, термостойкости, подавления дыма и воды.

Результаты исследований показывают, что модифицированные вспучивающиеся краски образуют обугленный слой с улучшенными огнезащитными свойствами, который может служить тепловым барьером в течение более длительного периода времени.

termostoykie-pokrytiya-intumescentnye-vspuchivayuschiesya-ognezaschitnye-kraski-s-fullerenom-6

Термогравиметрические анализы подтверждают этот факт, доказывая, что температуры полного термического распада у модифицированных красок выше, чем у немодифицированных красок.

Вспучивающиеся огнезащитные краски в настоящее время являются одним из наиболее распространенных инструментов обеспечения противопожарной защиты современных зданий. Как упоминалось, вспучивающееся покрытие разбухает в результате теплового воздействия, образуя обугленный слой, который служит тепловым барьером и не пропускает огонь и тепло к защищаемой поверхности.

termostoykie-pokrytiya-intumescentnye-vspuchivayuschiesya-ognezaschitnye-kraski-s-fullerenom-2

Это означает, что защищаемая конструкция сможет дольше сохранять огнестойкие и несущие свойства, что чрезвычайно важно для многоэтажных домов, крупных общественных мест, аэропортов и прочих зданий.

Результаты испытаний показали, что модификация вспучивающейся краски различными добавками является эффективным способом улучшения свойств металла без необходимости изменения основного состава краски. Добавки, описанные и предлагаемые для использования в технологии вспучивания, довольно дешевы и могут оказаться чрезвычайно полезными при противопожарной защите.

termostoykie-pokrytiya-intumescentnye-vspuchivayuschiesya-ognezaschitnye-kraski-s-fullerenom-4

Данные термогравиметрического анализа подтверждают изложенные факты и показывают, что модифицированные вспучивающиеся краски более надежны в случае пожара.

Уникальный фуллерен

В настоящее время использование фуллерена в полимерных материалах стало привлекательным вопросом. Фуллерен улучшает термические и огнестойкие свойства полимеров благодаря своей высокой способности улавливать свободные радикалы. Фуллерен также имеет хороший синергетический эффект с неорганическими металлическими антипиренами, вспучивающимися антипиренами, бромированными антипиренами, глиной, углеродными нанотрубками, оксидом графена и т.д.

termostoykie-pokrytiya-intumescentnye-vspuchivayuschiesya-ognezaschitnye-kraski-s-fullerenom-7

Ученые обсуждают влияние и механизм воздействия фуллерена и его производных на термические и огнезащитные свойства полимерных материалов.

Химические свойства и действие

Фуллерен, состоит из атомов углерода, поэтому он будет реагировать с кислородом при температуре выше 450°C с образованием диоксида углерода или монооксида углерода в зависимости от парциального давления кислорода. Однако большинство систем покрытий состоит из связующих и других добавок, которые либо окисляются, либо разрушаются термически до того, как будет достигнута пороговая температура окисления графита.

termostoykie-pokrytiya-intumescentnye-vspuchivayuschiesya-ognezaschitnye-kraski-s-fullerenom-8

В ситуациях, когда фуллерен подвергается воздействию высоких температур, он показывает превосходную кратковременную стойкость к окислению.

Реакционная способность между большинством химических веществ и фуллеренами минимальна. Эта высокая степень химической инертности является основным признаком sp2-гибридизованных атомов углерода. Атомы углерода, расположенные внутри фуллереновых слоев, обладают естественной инертностью в результате обсуждаемой резонансной термоустойчивости.

Вскоре после открытия фуллерена, его научились производить в больших количествах. Это вдохновило ученых всего мира на изучение его увлекательной химии, и теперь он стал наиболее интенсивно исследуемой отдельной молекулой в современной науке.

Термическое разложение полимеров является цепной реакцией свободных радикалов, присутствие C60 в полимере может улавливать свободные радикалы, образующиеся в процессе разложения. Такая характеристика наноэлемента предполагает возможное использование фуллерена в качестве эффективного поглотителя радикалов в цепных реакциях во время термической деградации.

Оцените статью
Добавить комментарий

error: Alert: Content is protected! Внимание! Контент защищен!