Розроблення технології полімерного вогнезахисного покриття реактивного типу з удосконаленими реологічними властивостями

Abstract

Сучасні стратегії розвитку вогнезахисної галузі спрямовані на підвищення класу вогнестійкості будівельних конструкцій шляхом використання засобів пасивного вогнезахисту. Аналітичні дослідження демонструють, що полімерні інтумесцентні покриття (покриття реактивного типу) займають найбільшу частку світового ринку протипожежних матеріалів. Ці покриття забезпечують високу вогнезахисну ефективність та дозволяють втілювати у сучасне будівництво складні архітектурні конструкції та дизайнерські рішення. Тому важливими та актуальними є наукові та прикладні дослідження з питань підвищення термостійкості та вогнестійкості інтумесцентних систем та покриттів, удосконалення технологічних властивостей та фізико-механічних властивостей для спрощення нанесення, зниження вартості вогнезахисної обробки, пролонгування строку експлуатації тощо. Об’єкт дослідження – закономірності формування вогнезахисних та реологічних властивостей інтумесцентних полімерних композицій. Предмет дослідження – технологія полімерного інтумесцентного покриття для сталевих конструкцій з удосконаленими вогнезахисними та реологічними характеристиками. Метою дисертаційної роботи є розроблення технології вогнезахисного інтумесцентного покриття реактивного типу з удосконаленими реологічними властивостями, що забезпечує межу вогнестійкості сталевих конструкцій не менше 150 хв. Практичне значення одержаних результатів полягає у розробленні та впровадженні у виробництво технології полімерного вогнезахисного покриття реактивного типу з поліпшеними реологічними властивостями, яке забезпечує вогнестійкість сталевих конструкцій не менше 150 хвилин та має прогнозований термін експлуатації до 25 років. Розроблене покриття характеризується високими показниками вогнезахисної ефективності та реологічних властивостей порівняно з наявними вітчизняними рішеннями і може бути застосоване на об'єктах критичної інфраструктури, а також в оборонному та стратегічному секторах, де існує ймовірність виникнення пожеж за вуглеводневими сценаріями. Технологія впроваджена у виробництво на підприємстві ТОВ «Ковлар Груп», де виготовлена дослідна партія продукту. У роботі запропоновано алгоритм контролю реологічних характеристик інтумесцентної фарби, що забезпечує її нанесення мокрим шаром 1,0–2,5 мм на металеві поверхні з отриманням заданих функціональних властивостей відповідно до необхідного класу вогнестійкості. Також розроблено алгоритм лабораторного прогнозування вогнезахисної ефективності інтумесцентних покриттів, який дозволяє прискорити процес розроблення протипожежних засобів і зменшити витрати на повномасштабні випробування.

Modern research and development strategies in fire protection industry are aimed at increasing the fire resistance of building structures through the use of passive fire protection systems. Analytical studies demonstrate that polymer-based intumescent (reactive) coatings occupy the largest share of the global fire protection materials market. These coatings provide high fire-retardant efficiency and enable the implementation of complex architectural designs and innovative solutions in modern construction. Therefore, the primary focus of scientific and applied research should be on improving thermal stability and fire-retardant potential of intumescent systems and hybrid coatings. qually relevant is enhancing technological, physical, and mechanical properties of reactive coatings in order to simplify application, reduce the cost of fire protection treatment, and extend their service life. The object of this study is the regularities of formation of fire-retardant and rheological properties of intumescent polymer compositions. The subject of the study is the technology of polymer fire-retardant coatings for steel structures with improved fire-retardant and rheological characteristics. The aim of the dissertation is to develop a reactive intumescent fire-retardant coating technology with improved rheological properties capable of providing at least 150 min fire resistance class to steel structures. The work proposes an algorithm for controlling the rheological characteristics of intumescent paint, which ensures its application in a wet layer of 1.0–2.5 mm on metal surfaces with the obtaining of specified functional properties in accordance with the required fire resistance class. An algorithm for laboratory prediction of the fire-protective efficiency of intumescent coatings has also been developed, which allows to accelerate the process of developing fire-fighting products and reduce the costs of full-scale testing. The developed methodology and theoretical studies concerning the modification of rheological properties of polymer compositions using cellulose ethers, nanoclays, and hydrophobically modified ethoxylated urethanes have been introduced into the educational and scientific training process for specialists in specialty G1 Chemical Technologies and Engineering within the educational programs «Innovative Pharmaceutics» «European Cosmeceutics» at the Department of Industrial Pharmacy of Kyiv National University of Technologies and Design and are used in the preparation of master’s qualification theses.