Патент на изобретение №2299229

(54) ОГНЕЗАЩИТНЫЙ ЛАК

(57) Реферат:

Изобретение относится к составам для нанесения покрытий на основе кремнийорганических соединений, вспучивающихся под воздействием высоких температур, в том числе к составам для нанесения вспучивающихся покрытий для огнезащиты древесины. Описан состав на основе водного раствора силиката общей формулы M₂O·xSiO₂·yH₂O, где М – Na, K, Li или аммоний; x=2,5-3,6; y=2-5, содержащего от 45 до 70% нелетучих веществ и метил- или диметилалкокси(фенокси)силаны общей формулы (CH₃)_nSi(OR)_4-n, где R – C₁-C₄ алкил или фенил; n=1 и 2 в количестве 0,7-10% от массы водного раствора композиции. Состав дополнительно содержит алкилсиликонат общей формулы: M_zH_(3-z)O₃SiR¹, где M – Na, K, Li или аммоний; R¹=CH₃-, C₂H₅-; z=1-3; в количестве 0,7-5% от массы водного раствора композиции; замещенный триалкоксисилан общей формулы А-Si(OR¹)₃, где A=Q-(CH₂)₃– или CH₂=CH-; Q выбирают из групп: NH₂CONH-, OCN-, -NH₂, R¹=CH₃-, C₂H₅– в количестве 0,2-6,3% от массы водного раствора композиции; водорастворимый многоатомный спирт или углевод, имеющий в молекуле не менее трех гидроксильных групп, где многоатомный спирт или углевод выбирают из числа соединений: глицерин, сахароза, фруктоза, глюкоза, карбоксиметилцеллюлоза или их смеси, а также оксиэтилированные производные указанных полиолов; бораты; алкоксиполисилоксаны общей формулы (RO)_n(CH₃)3-_nSiO[Si(CH₃)₂O]_kSi(CH₃)_3-n(OR)_n, где R – C₁-C₄ алкил; n=1 и 2, a k0, при этом алкоксисиланы общей формулы (CH₃)_nSi(OR)_4-n представляют собой смесь метил- и диметилпроизводных при мольном их соотношении от 1:1 до 1:10, a R – C₁-C₄ алкил; аммиак. Технический результат – состав обеспечивает эффективную огнезащиту древесины. 14 з.п. ф-лы, 14 табл.

Изобретение относится к составам для нанесения покрытий на основе кремнийорганических соединений, вспучивающихся под воздействием высокой температуры, в том числе к составам для нанесения вспучивающихся покрытий для огнезащиты древесины.

Жидкое стекло, представляющее собой водный раствор силикатов щелочных металлов общей формулы: Na₂O·xSiO₂·yH₂O, где силикатный модуль x=2-3,5; а y=2-5 при высыхании на воздухе дает покрытия, эффективно защищающие древесину от возгорания. При повышении температуры в результате полимеризации силиката происходит отщепление воды и образуется вязкий раствор, который вспенивается испаряющейся водой, превращаясь в твердое пористое тело, имеющее низкую теплопроводность, и устойчивое до температуры около 700°С. Некоторое время пленка дополнительно охлаждается, теряя воду. При обработке древесины жидким стеклом с расходом 500 г/м² и последующем высушивании потеря массы древесины в результате воздействия открытого пламени (ГОСТ 16363) составляет около 4,7%. Пленка вышеуказанного силиката быстро разрушается под влиянием влаги, содержащейся в воздухе. Даже в сухих отапливаемых помещениях время до ее полного разрушения не превышает полугода. Повышение силикатного модуля жидкого стекла увеличивает долговечность покрытий, но уменьшает их способность к вспучиванию. Модификация жидкого стекла поверхностно-активными веществами также улучшает долговечность и снижает огнезащитную эффективность покрытий. Потеря массы образцов, обработанных жидким стеклом, модифицированными оксиэтилированными ПАВ (1÷5%), при расходе 500 г/м² составляет 6,3-6,5% (ГОСТ 16363 – покрытия I группы огнезащитной эффективности).

Огнестойкие силикатные композиции представляют собой многокомпонентные системы, при нанесении которых образуются непрозрачные огнезащитные покрытия, вспучивающиеся при огневом воздействии. В состав известных композиций входят три основных компонента: водорастворимый силикат щелочного металла, отвердитель и огнестойкий наполнитель.

В качестве водорастворимых силикатов используются натриевое и калиевое жидкие стекла, а также их смесь. Для отверждения жидкостекольных композиций в их состав вводится кремнефтористый натрий [1-2] или производственные отходы, содержащие соединения фтора [3]. В качестве отвердителя используют также алюминат натрия [4] или алюминиевую пудру. Например, огнезащитный состав для покрытия деревянных конструкций “ОЗК-Д-1” [5] содержит графит – 6-20%, кремнефтористый натрий – 6-8%, алюминиевую пудру – 2-4% и раствор силиката натрия или калия – 72-82%.

Соединения алюминия или гексафторсиликат натрия реагируют с водорастворимыми силикатами, образуя соединения с большей устойчивостью к воздействию влаги, чем исходный силикат, однако введение таких добавок и наполнителей делает составы непрозрачными, они характеризуются также большим водопоглощением.

Для увеличения прочности и снижения водопоглощения в состав огнезащитных покрытий предлагается вводить дополнительные компоненты: метилметакрилат [1], акриламид [2], гидроксиэтилцеллюлозу [6], а также многоатомные спирты, например глицерин [7], полиэфирную смолу [8], мочевину [9] или ее смесь с Al₂O₃ [10] и др.

В целом такие композиционные материалы подвержены быстрому разрушению в условиях эксплуатации, имеют незначительную влагостойкость и непривлекательный внешний вид.

Известны составы, образующие при высыхании термостойкие лаки, содержащие твердые силикаты и алюмосиликаты, диспергированные в толуольном растворе полиметилфенилсилоксана [11]. Кремнийорганические покрытия, содержащие фенильные заместители, имеют термостойкость до 700°С.

В отличие от жидкого стекла покрытия на основе кремнийорганических каучуков отличаются долговечностью и эластичностью. На их основе можно создать прозрачные лаковые покрытия, например, путем гидролиза алкилалкосисиланов RSi(OR¹)₃ [12-13], не обладающие, однако, огнезащитными свойствами.

Наиболее близкими к предлагаемым являются силикатные составы, содержащие реакционно-способные полисилоксаны или алкилсиликонаты щелочных металлов. В заявке [14] предложен огнестойкий состав для пропитки минеральной ваты, который представляет собой водный раствор, содержащий 15-30% силиката натрия, 0,7-1,5% смеси сернокислого алюминия и кремнефторида натрия, 0,1-0,2% оксиэтилированного алкилфенола ОП-10, 0,3% водной эмульсии реакционно-способного полисилоксана, наносящийся на минеральную вату, которую берут в количестве 55-70% от массы всей композиции. В патенте [15] предложен силикатный состав, отличающийся высокой адгезией к различным поверхностям, что позволяет использовать его в качестве клея. Состав содержит 45-55% растворимого стекла, 20-44,9% кварцсодержащего компонента, 10-20% талька и 0,1-5% алкилсиликоната щелочного металла.

Недостатком этих составов является отсутствие у них декоративных свойств, что препятствует их использованию в качестве отделочных лаков для древесины.

Целью настоящего изобретения является создание стойкого к воздействию факторов окружающей среды прозрачного декоративного покрытия, обеспечивающего эффективную огнезащиту древесины.

Поставленная цель достигается использованием в качестве пленкообразователя для покрытия полимера, в котором гидрофобные кремнийорганические звенья сочетаются с гидрофильными фрагментами, способными при нагревании отщеплять воду, образуя вязкий раствор, превращающийся по мере испарения воды в твердый вспененный слой с низкой теплопроводностью. Впервые получены новые полимеры на основе продуктов гидролитической соконденсации алкоксиалкилсиланов и водорастворимых силикатов. При твердении этого состава для покрытия гидрофобные кремнийорганические звенья оказываются на наружной поверхности высохшей пленки. Поэтому после высыхания покрытие, получаемое из водорастворимого полимера, оказывается гидрофобным и стойким к повторному растворению в воде.

Ниже приведены конкретные примеры осуществления настоящего изобретения. В качестве силикатного компонента использовано коммерчески доступное жидкое натриевое стекло по ГОСТ 13078-81 производства РФ, а также жидкое натриевое стекло, произведенное в КНР. Использованное жидкое стекло характеризовалось следующими показателями:

внешний вид: бесцветная или желтоватая жидкость,

плотность: 1,40÷1,52 г/см³,

силикатный модуль: 2,5÷3,6,

содержание нелетучих веществ: 40÷69%.

В большинстве нижеприводимых примеров, если это не оговорено особо, использовался коммерчески доступный 49-50%-ный раствор силиката натрия, дававший при высыхании по данным определения содержания кремния и натрия пленку состава Na₂O·3,1SiO₂·3,5H₂O. Для обозначения этого компонента в таблицах использована аббревиатура ЖС 50%. Для уменьшения силикатного модуля (такие пленки имеют больший коэффициент вспучивания при нагреве) исходный состав подвергался обработке 30%-ным водным раствором NaOH или КОН, а повышение силикатного модуля обеспечивали за счет гидролиза в этом растворе заданного количества тетраэтоксисилана с отгонкой выделяющегося этанола и доведением продукта до нужной вязкости добавлением воды.

Другим важным коммерчески доступным продуктом для синтеза лаков по настоящему изобретению являются алкилсиликонаты общей формулы: M_zH_(3-z)O₃SiR¹, где М – Na, K, Li или аммоний, в том числе аммоний, замещенный алкильными группами; R¹=СН_3-, С₂Н_5-; z=1-3. Их получают гидролизом триалкоксиалкилсиланов водным раствором щелочи [13]. Промышленностью РФ под марками ГКЖ 10 и ГКЖ 11 выпускаются водные и водно-спиртовые растворы натриевых солей алкилсиликонатов. При высыхании растворов ГКЖ выделяется кристаллогидрат формулы R¹SiO₃Na₃·6,8H₂O [16]. В составах ГКЖ 10 и ГКЖ 11 содержится около 50% нелетучих веществ, соответствующих этой формуле, или 30% безводной соли R¹SiO₃Na₃. Могут быть использованы также калиевые или литиевые соли указанных соединений, получаемые способами, аналогичными производству натриевых солей [13], а также моно- и дизамещенные соли алкилсиликоновых кислот.

Диалкоксидиметилсиланы и триалкоксиметилсиланы были синтезированы по известным методикам [17] реакцией соответствующих спиртов и метилхлорсиланов или получены от производителей: General Electric, ОАО “Алтайхимпром”, НПК “Пента”.

Получение бутоксипроизводных алкоголизом смеси метилтрихлорсилана и диметилдихлорсилана описано в работе [18]. Смесь 29,6 М диметилдихлорсилана, 2,2 М метилтрихлорсилана и 78,4 М н-бутанола после нагревания до 90°С дала бутоксипроизводные, идентифицированные после ее разгонки как диметилдибутоксисилан 29,6 М (67% от теоретически возможного выхода), а также линейные диметилбутоксисилоксаны и метилтрибутоксисилан. После завершения реакции образуется смесь продуктов реакции следующего состава:

Перегонкой из этой смеси могут быть выделены индивидуальные вещества.

Бутоксипроизводные готовили, руководствуясь методикой [18], а также модифицировав ее, взяв для реакции больший избыток бутанола или иное соотношение диметилдихлорсилана и метилтрихлорсилана. О завершении реакции судили по прекращению выделения хлористого водорода и его отсутствию в реакционной смеси.

Ниже приведены примеры возможного получения и использования состава для покрытий, не исчерпывающие, однако, всех возможных путей получения и областей его применения.

Пример 1. Состав для покрытия на основе водного раствора силиката натрия, дополнительно содержащий диметилдибутоксисилан в количестве 2% от массы водного раствора силиката, получен следующим образом.

К 100 г 50%-ного водного раствора трисиликата натрия Na₂O·3SiO₂·3H₂O прибавляют при комнатной температуре 2 г диметилдибутоксисилана; перемешивают без нагревания 6 часов, получая умеренно устойчивую эмульсию типа “масло в воде”. После выдерживания смеси в закрытой таре в течение 14 суток происходит гомогенизация смеси.

Пример 2. Состав для покрытия на основе водного раствора силиката натрия с добавкой алкилсиликоната натрия, дополнительно содержащий 5% бутанольного раствора диметилдибутоксисилана.

К 100 г смеси, содержащей 87% силиката по примеру 1 и 13% алкилсиликоната натрия ГКЖ-11, прибавляют при комнатной температуре 5 г бутанольного раствора, содержащего 56,7% диметилдибутоксисилана; перемешивают без нагревания 6 часов, получая умеренно устойчивую эмульсию типа “масло в воде”. После выдерживания смеси в закрытой таре в течение 14 суток происходит частичное растворение органического слоя в водном силикате.

Пример 3. Состав для покрытия на основе водного раствора силиката натрия с добавкой алкилсиликоната натрия, дополнительно содержащий бутанольный раствор диметилдибутоксисилана и многоатомный спирт (сахарозу).

К 29,8 г раствора по примеру 2 добавляют 7,5 г водной 50%-ной сахарозы. Смесь перемешивают при комнатной температуре 2 часа.

Пример 4. Состав для покрытия на основе водного раствора силиката натрия с добавкой алкилсиликоната натрия, дополнительно содержащий 3% бутанольного раствора диметилдибутоксисилана.

Готовят при температуре 20°С смесь из 7,25 г бутанольного раствора по примеру 2 и 15 г ГКЖ 11. В эту смесь медленно за 1 час добавляют 220 г 50%-ного водного раствор силиката натрия формулы Na₂O·2,8SiO₂·3H₂O, а затем нагревают и перемешивают полученный раствор 120 мин при 100°С.

Пример 5. Состав для покрытия на основе водного раствора силиката натрия с добавкой алкилсиликоната натрия, дополнительно содержащий бутанольный раствор диметилдибутоксисилана и многоатомный спирт (сахарозу).

К 203,5 г лака по примеру 4 добавляют 21,4 г сухой сахарозы, растворяющейся при перемешивании при комнатной температуре.

Пример 6. Состав для покрытия на основе водного раствора силиката натрия с добавкой алкилсиликоната натрия, дополнительно содержащий бутанольный раствор диметилдибутоксисилана и многоатомный спирт (сахарозу и глицерин).

К 149,9 г лака по примеру 5 добавляют 3,7 г глицерина и после перемешивания и гомогенизации полученный раствор используют в качестве огнезащитного лака.

Пример 7. Состав для покрытия на основе водного раствора силиката и алкилсиликоната натрия, дополнительно содержащий бутанольный раствор диметилдибутоксисилана, многоатомный спирт (сахарозу и глицерин), а также замещенный триалкоксисилан.

К 51,4 г лака по примеру 6 добавляют при комнатной температуре 0,7 г -изоцианатопропилтриметоксисилана (продукт А-35 OSi по классификации GE) и после перемешивания и гомогенизации полученный раствор используют в качестве огнезащитного лака.

Пример 8. Состав для покрытия на основе водного раствора силиката и алкилсиликоната натрия, дополнительно содержащий бутанольный раствор диметилдибутоксисилана, многоатомный спирт (сахарозу и глицерин), а также замещенный триалкоксисилан.

К 28,6 г лака по примеру 6 добавляют при комнатной температуре 1,5 г винилтриметоксисилана (продукт А-171 OSi по классификации GE) и после перемешивания и гомогенизации полученный раствор используют в качестве огнезащитного лака.

Пример 9. Состав для покрытия на основе водного раствора силиката и алкилсиликоната натрия, дополнительно содержащий бутанольный раствор диметилдибутоксисилана, многоатомный спирт (сахарозу и глицерин), а также замещенный триалкоксисилан.

К 36,5 г лака по примеру 6 добавляют 1,4 г -уреидопропилтриметоксисилана (Продукт А-1524 OSi по классификации GE) и после перемешивания и гомогенизации полученный раствор используют в качестве огнезащитного лака.

Пример 10. Состав для покрытия на основе водного раствора силиката натрия с добавкой алкилсиликоната натрия, дополнительно содержащий 3% бутанольного раствора диметилдибутоксисилана.

К 220 г 50%-ного водного раствора трисиликата натрия Na₂O·3,2SiO₂·3H₂O прибавляют при комнатной температуре 15 г 50%-ного водного раствора этилсиликоната натрия ГКЖ-11, перемешивают и из капельной воронки за 15 минут подают 7 г бутанольного раствора по примеру 2. Нагревают 60 мин при температуре кипения смеси.

Пример 11. Состав для покрытия на основе водного раствора силиката натрия с добавкой алкилсиликоната натрия, дополнительно содержащий бутанольный раствор диметилдибутоксисилана и многоатомный спирт (глицерин).

К 50 г смеси по примеру 10 прибавляют 7,5 г глицерина и перемешивают при 20°С.

Пример 12. Состав для покрытия на основе водного раствора силиката и алкилсиликоната натрия, дополнительно содержащий бутанольный раствор диметилдибутоксисилана, многоатомный спирт (сахарозу и глицерин), а также замещенный триалкоксисилан и тетраборат натрия.

К 2272 г 57%-ного водного раствора силиката натрия Na₂O·3,3SiO₂·3H₂O прибавляют за 1 час, перемешивая при комнатной температуре, приготовленную в отдельной емкости композиции из 63 г смеси, содержащей 18,8% метилтрибутоксисилана, 44% диметилдибутоксисилана и 37,2% бутанола и 112,2 г водного раствора метилсиликоната натрия, содержащего 26% NaO(OH)₂SiCH₃. К полученной негомогенной смеси добавляют последовательно 112,2 г порошкообразной сахарозы и 420 г 20%-ного раствора буры в глицерине, полученного при перемешивании соответствующих количеств тетрабората натрия Na₂B₄O₇·10H₂O и глицерина, содержащего менее 1% примеси воды. Перемешивают при 60°С в течение 40 минут. Затем прикапывают 21 г 3-изоцианатопропилтриэтоксисилана OCN-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅)₃ (Продукт A-Link 25 OSi по классификации GE). Нагревают при перемешивании 2,5 часа на водяной бане, добавляют 1 г КОН и 250 мл воды, нагревают еще 10 часов и отгоняют выделившийся этиловый спирт, получая после отгонки гомогенный состав с небольшой долей механических примесей, отфильтровываемых на металлической сетке с размером ячейки менее 1 мм.

Найдено: содержание нелетучих веществ 77,9%. Плотность 1,40 г/см³.

Пример 13. Состав для покрытия на основе водного раствора силиката и алкилсиликоната натрия, дополнительно содержащий бутанольный раствор диметилдибутоксисилана, многоатомный спирт (сахарозу и глицерин), а также замещенный триалкоксисилан и тетраборат натрия.

К 112 г метилсиликоната натрия по примеру 12 при нагревании на кипящей водяной бане добавляют 11,2 г твердой NaOH. Полученный раствор вводят в 2272 г силиката натрия по примеру 12. Перемешивают при комнатной температуре до гомогенизации и добавляют 112,2 г сахарозы при нагревании 60°С, добиваясь перемешиванием полного ее растворения. Добавляют 312,5 г 20%-ного раствора буры в глицерине. Затем поочередно прикапывают 63 г смеси, содержащей 18,8% метилтрибутоксисилана, 44% диметилдибутоксисилана и 37,2% бутанола, и 21 г 3-изоцианатопропилтриэтоксисилана (A-Link 25). Полученную смесь перемешивают при 90°С в течение 3 часов, добавляют 200 мл воды и нагревают на водяной бане при перемешивании еще 5 часов. Отгоняют этанол в токе азота. Полученный раствор фильтруют, как в примере 12.

Содержание нелетучих веществ 73,6%. Плотность 1,34 г/см³.

Пример 14. Состав для покрытия на основе водного раствора силиката и алкилсиликоната натрия, дополнительно содержащий бутанольный раствор диметилдибутоксисилана, многоатомный спирт (сахарозу и глицерин), а также замещенный триалкоксисилан и тетраборат натрия.

К 90 г метилсиликоната натрия по примеру 12 при нагревании добавляют 18 г 50%-ного водного раствора NaOH. Полученный раствор последовательно смешивают при комнатной температуре с 1500 г водного раствора силиката натрия по примеру 12 и 75 г кристаллической сахарозы, которую перемешивают при 60°С до полного растворения, затем добавляют 112,5 г 20%-ного раствора буры в глицерине и 10 мл воды, 30 г смеси, содержащей 18,8% метилтрибутоксисилана, 44% диметилдибутоксисилана и 37,2% бутанола, и раствор 7,55 г 3-изоцианатопропилтриметоксисилана (A-Link 35) в 22,6 г бутанола-1.

Смесь нагревают на водяной бане при перемешивании в течение 6 часов, отгоняя выделяющийся метанол в токе азота. После испарения спирта состав практически гомогенизировался. Для увеличения прозрачности раствор фильтруют через плотную ткань.

Содержание нелетучих веществ 74,9%. Плотность 1,36 г/см³.

В таблице 1 приведена рецептура составов для покрытий по примерам 1-14.

Таблица 1 Состав композиций (мас.%), пригодных для целей настоящего изобретения.
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Na2O*xSiO2*yH2O	49	41,4	34,3	45,45	41,1	40,1	39,6	38,1	38,6	45,4	39,6	39,8	41,7	45,8
NazH(3-Z)O3SiR1		3,7	2,3	1,85	1,7	1,65	1,6	1,6	1,6	1,9	1,6	0,90	0,95	1,25
(СН3)2Si(OR)2	2	2,7	2,15	1,65	1,55	1,5	1,5	1,4	1,5	1,6	1,4	0,85	0,90	0,70
CH3Si(OR)3												0,35	0,40	0,30
A-Si(OR2)3							1,3	5	3,7			0,65	0,70	0,40
Глицерин						2,4	2,3	2,3	2,3		13,0	10,3	8,05	4,80
Сахароза			10		9,5	9,2	9,2	8,8	8,9			3,45	3,60	4,05
Na2B4O7*10H2O												2,60	2,00	1,20
Щелочь												0,03	0,35	0,50
Бутанол		2,1	1,65	1,25	1,15	1,2	1,2	1,1	1,1	1,3	1,1	0,77	0,75	1,80
Вода – до 100%	49	50,1	49,6	49,8	45	43,95	43,3	41,7	42,3	49,8	43,3	39,8	41,7	45,8

Составы для получения покрытий по приводимым в описании примерам наносят на древесину. При их высыхании при комнатной температуре образуются прозрачные твердые покрытия, относящиеся к первой группе огнезащитной эффективности по классификации НПБ-251-98 при расходе материала до 500 г/м². Обычно потеря массы испытываемых образцов древесины, покрытых лаками по приводимым в описании примерам, не превышает 6%. При попадании в огонь покрытия вспучиваются, образуя вспененный слой, препятствующий быстрому прогреву древесины и ее термодеструкции с образованием горючих газов. Огнезащитные свойства коррелируют способность покрытий к вспучиванию при нагреве. В таблице 2 приведены коэффициенты вспучивания (К_всп), равные отношению объемов исследуемого образца после и до нагрева, полученные при температурах 300 и 900°С. Приведены также данные о потере массы образцов (m) при этих температурах в результате дегидратации лака.

Получаемые лаковые пленки устойчивы к старению. В табл.3 приведены свойства покрытий и их изменение за время климатических испытаний в течение 72 суток на открытом воздухе под навесом, не препятствующим инсоляции. Продолжительность испытаний соответствовала среднему времени жизни пленок из силиката натрия, не содержащего добавок.

Расчет величины устойчивости к старению R проводили по формуле R=k_i(x_i-x_i ⁰), где x_i и х_i ⁰ – наблюдаемое и исходное свойство, оцененное в баллах, k_i – весомость i-го свойства, выбранное таким образом, что полной сохранности покрытия соответствовала величина R=3, а полному разрушению – величина R=-10. Покрытия с положительными значениями величины R считали устойчивыми к старению. В качестве свойств покрытия рассматривали: внешний вид – прозрачность, твердость, отсутствие трещин, блеск, а также адгезию и гидрофобность. В испытаниях использовали плоские образцы отшлифованной древесины размером 50·70 мм и образцы раскладки волнистой структуры длиной 70 мм. В каждом испытании использовали не менее 4 образцов: по 2 образца различной формы. Полученная для каждого образца величина R суммировалась по всем образцам и затем делилась на их количество, давая среднюю величину, приведенную в таблице.

Наибольшее разрушающее действие на покрытия оказывали колебания влажности воздуха. Образцы материалов, помещенные в атмосферу с низкой и постоянной относительной влажностью, за время наблюдений свойств не меняли – R=3.

Таблица 2 Свойства огнезащитных лаковых покрытий
Пример	Внешний вид покрытия до испытаний	Долговечность	Гидрофобность	Квсп Т 300	m Т 300	m Т 900	Квсп Т 900	Потеря массы дерева
1	глянцевое, бесцветное, равномерное, однородное	-0,55	0	37,6	25,5	30,4	6,8	6±1,3%
2	глянцевое, прозрачное, бесцветное	-1	0,3	8,6	32.4	43,3	5,5	7±1,5%
3	глянцевое, прозрачное, бесцветное, скользкое, твердое	0,16	0,5	3,9	32,3	35,3	4,5	16±1,3%
4	матовое, прозрачное, слабо светло-коричневое	0	0,7	18,7	31,2	40,4	2,7	4±1%
5	глянцевое, прозрачное, бесцветное, скользкое, твердое	0,24	0,69	13,3	38,8	43	6,3	16±1,5%
6	глянцевое, прозрачное, бесцветное	0,53	0,5	5,4	31,1	37,4	3,3	8±1,1%
7	глянцевое, прозрачное, бесцветное, скользкое, твердое	1,96	0,25	6,3	28,8	39,4	2,5	8±1,1%
8	матовый, полупрозрачный, белесый, твердый	0,51	0	4,8	33,3	36,2	3	8±1,1%
9	глянцевое, бесцветное, прозрачное, твердое	2,01	0	17,9	32,3	29	4,4	6±1,3%
10	глянцевое, прозрачное, бесцветное, гидрофобное	0,61	1	8,2	34,1	36,2	2,3	6±1,3%
11	полупрозрачный, матовый, мягкий	0,40	1	5,7	26,4	36,8	2,1	8±1,1%
12	матовое, бесцветное, твердое, прозрачное	0,6	1	6	28	34	2,5	8±1,1%
13	матовое, гидрофобное, желтоватое, прозрачное	0,8	1	8	30	34,5	2,5	8±1,1%
14	глянцевое, абсолютно прозрачное, бесцветное, твердое	1,25	1	9.5	31	35	2,5	8±1,1%
Прототип	глянцевое, прозрачное, бесцветное, твердое	-0,77	0	19,5	32	36	2,0	5±2,3%

Прототип: смесь ГКЖ 11 (13%) и натриевого жидкого стекла (87%).

Наилучшими свойствами обладают составы по примерам 7, 9 и 14. Добавка тетрабората натрия уменьшает склонность покрытий к растрескиванию и увеличивает их прочность.

В графе потеря массы древесины содержатся данные по результатам изучения огнезащитных свойств покрытий в соответствии с ГОСТ 16363 или НПБ 251-98. Она оценивается по потере массы стандартными образцами древесины при огневом испытании в керамическом коробе, имеющим снизу газовую горелку. Если при испытаниях огнезащищенной древесины потеря массы образца меньше 9% исходной массы, то такие средства относятся по этому стандарту к первой (высшей) группе эффективности.

Для испытания подготавливают не менее 10 образцов из прямослойной воздушно-сухой древесины сосны плотностью от 400 до 550 кг/м³ и влажностью не более 15%. Образцы древесины изготавливают в виде прямоугольного бруска с поперечным сечением 30×60 мм и длиной 150 мм. На кондиционированные образцы древесины со всех сторон наносят испытываемое покрытие, образцы взвешивают и высушивают.

Керамический короб помещают на подставку и, регулируя расход газа, устанавливают в верхней части короба температуру 200±5°С. После выдержки установленной температуры в течение 5 мин испытываемый образец опускают в керамический короб. Через 2 мин прекращают подачу газа в горелку и оставляют образец в приборе до остывания. Остывший образец извлекают из короба, остужают и взвешивают.

Ниже приведены дополнительные примеры, уточняющие диапазоны концентраций компонентов состава для покрытия и границы изменчивости общих формул.

Используя методику [18], из диметилдихлорсилана и бутанола 1 получена смесь продуктов, содержащая по данным хроматомасс-спектрометрического анализа:

Указанная смесь продуктов без дополнительной очистки была использована для получения композиций в соответствии с методикой, описанной в примере 14, для получения долговечных прозрачных огнезащитных составов, рецептура которых представлена в таблице 3.

Общая формула алкоксиполисилоксанов в случае алкоксилирования смеси метил-трихлорсилана и диметилдихлорсилана может быть представлена в виде:

(RO)_n(СН₃)_3-nSiO[Si(СН₃)₂O]_kSi(СН₃)_3-n(OR)_n, где R = алкил C₁-C₄ или арил; n=1 и 2, a k0. При реакции бутанола с диметилдихлорсиланом k=0 отвечает продукт формулы С₄Н₉O(СН₃)₂SiOSi(СН₃)₂OC₄Н₉, a k=1 – C₄H₉O(CH₃)₂SiOSi(CH₃)₂OSi(CH₃)₂OC₄H₉.

Таблица 3 Состав композиций (мас.%), пригодных для целей настоящего изобретения.
		15	16	17		18		19		20		21		22		23
Na2O·xSiO2·yH2O		45,35	40,8	45		43,9		42,9		37,9		34,6		37,85		44,6
Na3O3SiC2H2		1,9	1,7	1,35		1,3		1,3		1,1		1		1,1		1,35
(CH3)2Si(OC4H9)2		1,9	1,7	0,6		0,9		0,8		0,7		0,7		0,75		0,55
CH3Si(OC4H9)3						1,2		1,1		0,9		1		0,9		0,9
OCN(СН2)3-Si(ОСН3)3								2,7
СН2=СН-Si(ОСН3)3,						0,9		0,8		0,7		0,6		0,7
Глицерин			1							11,2				11,2
Сахароза			9	4,5		4,4		4,2		3,7		3,4		3,79		4,5
Na2B4O7·10H2O										2,8		1,6		2,8
C4H9O(CH3)2SiOSi(CH3)2OSi(CH3)2OC4H9 и др. полисилоксаны		0,7	0,6	0,2		0,3		0,3		0,3		0,25		0,29		0,2
Бутанол		0,4	0,4	0,2		0,2		0,2		0,2		0,15		0,17		0,1
Вода – до 100%		49,75	44,8	48,15		46,9		45,7		40,5		56,7		40,45		47,8
Продолжительность нагрева 80-99°С часов		1	0	0,25		2		2		2		2		2		2,5
Таблица 4 Свойства огнезащитных лаков
Пример	Внешний вид до испытаний				Долговечность		Гидрофобность		Квсп Т 300		m Т 300		Квсп Т 900		m Т 900
15	глянцевое, прозрачное, бесцветное, скользкое, твердое				1,96		0,6		5,0		25.0		2,0		37,0
16	глянцевое, прозрачное, бесцветное, скользкое, твердое, гибкое				0,33		0,75		15,9		29,5		3,1		35,6
17	глянцевое, прозрачное, жесткое, чуть с коричневатым оттенком, твердое				-0,04		0		4,5		26,7		3,0		31,4
18	глянцевый, прозрачный, чуть желтоватый, твердый				1,60		0,75		5,2		25,5		2,4		37,5
19	глянцевое, чуть желтоватое, прозрачное				1,30		0,33		2,9		23,4		2,6		40,8
20	глянцевое, прозрачное, бесцветное, жесткое;				1,09		0.5		5,8		25,8		3,0		45,3
21	глянцевый, абсолютно прозрачный, бесцветный, жесткий, прочный				0,40		0,66		4,0		24,0		2,7		40,8
22	глянцевый, абсолютно прозрачный, бесцветный, жесткий, прочный				1,43		0		4,9		24,9		2,5		40,0
23	глянцевое, прозрачное, бесцветное, скользкое, твердое				1,80		0.5		2,3		26,4		2,3		41,5

Для составов, приведенных в таблице 3, условно обозначенные радикалы и коэффициенты принимают следующие значения:

силикат натрия Na₂O·xSiO₂·yH₂O x=3,3-3,6; y=3,3-4

алкилсиликонат натрия Na_zH_(3-Z)O₃SiR¹ R¹=C₂H₅-, z=3

диметилдиалкоксисилан (СН₃)₂Si(OR)₂ R=н-С₄Н₉-;

метилтриалкоксисиланы СН₃Si(OR)₃ R=н-С₄Н₉-,

триалкоксисилан А-Si(OR²)₃, А=OCN-(СН₂)_3-, R²=С₂Н₅

многоатомный спирт: глицерин и/или сахароза

тетраборат натрия Na₂B₄O₇·10H₂O

Используя методику [18], из смесей метилтрихлорсилана и диметилдихлорсилана и бутанола-1 получена смесь производных, которую в соответствии с методикой, описанной в примере 14, использовали для получения долговечных прозрачных огнезащитных составов, рецептура которых представлена в таблице 5.

Таблица 5 Состав композиций (мас.%), пригодных для целей настоящего изобретения.
			24	25		26		27		28
Na2O·xSiO2·yH2O			44.3	43,8		43,0		45,1		44,5
Na3О3SiC2Н5			1,4	1,3		1,3		1,4		1,3
(CH3)2Si(OC4H9)2			0,6	0,6		0,6				0,0
СН3Si(ОС4Н9)3			1,3	1,3		1,3				1,2
OCN(CH2)3-Si(OCH3)3				1,5		1,5
CH2=CH-Si(OCH3)3						1,7		0,9		0,9
Сахароза			4,5	4,4		4,3		4,5		4,4
С4Н9О(СН3)2SiOSi(СН3)2OSi(СН3)2OC4Н9, и др. полисилоксаны			0,2	0,2		0,2		0,0		0,0
Бутанол			0,1	0,1		0,1		0,0		0,0
Вода – до 100%			47,6	46,8		46,0		48,1		47,7
Продолжительность нагрева 80-99°С часов			0,45	0,35		0,65		3		0,65
Таблица 6 Свойства огнезащитных лаков
Пример	Внешний вид до испытаний	Долговечность	Гидрофобность		Квсп Т 300		m Т 300		Квсп Т 900		m Т 900
24	глянцевое, прозрачное, жесткое, бесцветное, чуть с белесостью, твердое	0,9	0		4,4		29,0		2,4		35,8
25	глянцевое, прозрачное, бесцветное, скользкое, твердое; в толстом слое с легкой белесостью	0,45	0,5		3,7		30,3		2,5		39,5
26	глянцевое, прозрачное, бесцветное, скользкое, твердое; в толстом слое с легкой белесостью	2,82	0,66		9,4		34,3		2,8		42,4
27	глянцевое, абсолютно прозрачное, бесцветное, твердое	1,46	0		10,8		28,2		2,6		48,1
28	глянцевый, прозрачный, чуть желтоватый, твердый	1,5	0,5		6,8		25,8		2,1		42,5

Таким образом, можно сделать вывод, что смеси продуктов бутанолиза метилтрихлорсилана и диметилдихлорсилана являются эффективными добавками к водорастворимым силикатам, позволяя повысить долговечность их высохших пленок.

При производстве метилхлорсиланов реакцией хлористого метила и кремнемедного сплава при ректификации продуктов в связи с близостью температур кипения продуктов реакции образуется ряд трудноразделимых смесей. Такие смеси можно использовать для целей настоящего изобретения, подвергнув бутанолизу в соответствии с вышеприведенной методикой.

Состав исходной смеси хлорсиланов:

Взаимодействие бутанола с указанной смесью хлорсиланов проводилось в избытке спирта при температуре 20-116°С. Выделяющийся HCl отдували током сухого азота. Бензол и часть бутанола при этом были также отогнаны. В результате реакции образовалась смесь, содержащая

Указанную смесь используют в реакции получения состава для покрытия без ее разделения на фракции, например, путем перегонки.

Водный раствор силиката щелочного металла или его смесь с алкилсиликонатом щелочного металла нагревают с указанным бутоксипроизводным на кипящей водяной бане. Продолжительность реакции и состав силиката указаны в таблице. Многоатомные спирты и другие компоненты вводили в состав после завершения нагрева и охлаждения смеси до комнатной температуры.

Таблица 7 Состав композиций на основе метилтрибутоксисилана и диметилдибутоксисилана (мас.%), пригодных для целей настоящего изобретения.
	29	30	31	32	33
Na2O·xSiO2·yH2O	45,4	49,5	39,5	45,4	40,8
Na3O3SiC2H5	1,9		1,6	1,9	1,7
(CH3)2Si(OC4H9)2	1,2	0,4	1,0	1,2	1,1
СН3Si(ОС4Н9)3	0,8	0,3	0,7	0,8	0,8
Глицерин			13,0		0,0
Сахароза					5,2
Бутоксиполисилоксаны	0,3	0,1	0,3	0,3	0,3
Бутанол	0,7	0,2	0,6	0,7	0,6
Вода – до 100%	49,7	49,5	43,3	49,7	49,7
Время нагрева 80-99°С (часов)	0,5	1	0,5	2,5	0,5

Для составов, приведенных в данной таблице, условно обозначенные радикалы и коэффициенты принимают следующие значения:

силикат натрия Na₂O·xSiO₂·yH₂O x=3,3-3,6; y=3,3-4

алкилсиликонат натрия Na_zH_(3-z)O₃SiR¹ R¹=C₂H₅-, z=3

диметилдиалкоксисилан (CH₃)₂Si(OR)₂ R=н-C₄H₉-;

метилтриалкоксисиланы СН₃Si(OR)₃ R=н-С₄Н₉-;

Таблица 8 Свойства огнезащитных лаков
Пример	Внешний вид до испытаний	Долговечность	Гидрофобность	Квсп Т 300	m Т 300	Квсп Т 900	m Т 900	Потеря массы древесины, %
29	глянцевое, прозрачное, бесцветное, гибкое, твердое, скользкое	0,04	0,8	17,5	27,0	2,8	39,8	6±1%
30	глянцевое, бесцветное, прозрачное, скользкое, твердое	1,43	0	89,3	27,9	2,5	35,9	4±1%
31	глянцевое, бесцветное, ровное, однородное	0,93	1	2,5	35,6	1,8	39,9	16±1%
32	глянцевое, прозрачное, бесцветное, скользкое, твердое, гидрофобное, прочное	1,60	0,25	24,4	31,5	2,4	41,5	6±1%
33	глянцевое, абсолютно прозрачное, бесцветное, твердое, скользкое	1,75	0,6	8,8	28,0	2,8	33,3	9±1%

Из равных весовых количеств метилтрихлорсилана и диметилдихлорсилана получена смесь следующего состава:

На основе указанной смеси бутоксисиланов готовят составы для покрытия по примерам 34 и 35, добавляя их в количестве 1-3% к водному раствору силиката натрия или к смеси водных растворов силиката и алкилсиликоната натрия и нагревая смесь на кипящей водяной бане в течение указанного в табл. 9 времени.

Для получения бутоксипроизводных пригодны и другие изомеры бутилового спирта, например бутанол-2. На его основе был проведен синтез бутоксисиланов.

Таблица 9 Состав композиций на основе продуктов бутанолиза хлорсиланов первичным и вторичным бутанолами (мас.%), пригодных для целей настоящего изобретения.
	34	35	36	37
Na2O·xSiO2·yH2O	49,5	45,4	45,4	39,5
Na3O3SiC2H5		1,9	1,9	1,6
(CH3)2Si(OC4H9)2	0,4	1,1	1,6	1,4
СН3Si(ОС4Н9)3	0,3	0,8
Глицерин				13.0
Бутоксиполисилоксаны	0,1	0,3	0,2	0,2
Бутанол	0,3	0,8	1,1	1,0
Вода – до 100%	49,5	49,7	49,7	43,3
Продолжительность нагрева 80-99°С (часов)	1,5	1,0	0,5	1,0
Найдено содержание нелетучих веществ (%)	52,9%	45,5%	51,7%	58,7%

Для составов, приведенных в данной таблице, условно обозначенные радикалы и коэффициенты принимают следующие значения:

силикат натрия Na₂O·xSiO₂·yH₂O x=2,4-3,6; y=2,3-4

алкилсиликонат натрия Na_zH_(3-z)O₃SiR¹ R¹=C₂H_5-, z=3

диметилдиалкоксисилан (CH₃)₂Si(OR)₂ R=н-C₄H_9-; втор-C₄H₉-;

метилтриалкоксисиланы СН₃Si(OR)₃ R=н-С₄Н_9-;

Таблица 10 Свойства огнезащитных лаков
Пример	Внешний вид до испытаний	Долговечность	Гидрофобность	Квсп Т 300	m T 300	Квсп T 900	m T 900
34	глянцевое, бесцветное, прозрачное, скользкое, твердое	1,48	0,5	80,3	30,0	2,7	38,9
35	глянцевое, прозрачное, бесцветное, скользкое твердое	1,37	0,85	8,9	28,9	2,3	44,9
36	матовое, прозрачное, бесцветное, гибкое, скользкое	-0,015	1	15,9	29,1	3,0	43,8
37	глянцевое, бесцветное, ровное, однородное, прозрачное	1,20	0,5	5,8	34,3	2,9	35,3

Как следует из приведенных данных, большое значение имеет время нагревания смеси бутоксипроизводных и силикатов. Увеличение времени нагревания, увеличивая долю продуктов гидролиза бутоксисиланов, обеспечивает рост долговечности покрытий.

Для целей настоящего изобретения могут быть использованы и другие замещенные силаны. В таблице 11 приведены рецептуры составов, содержащих диметилдиметоксисилан (пример 38), диметилдиэтоксисилан (пример 39) и диметилдифеноксисилан (пример 40), а в таблице 12 – свойства образуемых ими составов для покрытия.

Таблица 11 Состав композиций на основе метокси-, этокси- феноксиметилсиланов (мас.%), пригодных для целей настоящего изобретения.
	38 R=CH3	39 R=C2H5	40 R=C6H5
Na2O·xSiO2·yH2O	49,0	44,2	49,0
Na3O3SiC2H5		2,9
(CH3)2Si(OR)2	2,0	2,0	2,0
Вода – до 100%	49,0	50,9	49,0
Продолжительность нагрева 80-99°С (часов)	0,5	0,5	1,5
Найдено содержание нелетучих веществ (%)	56,3	53,1	59,8

Как видно из приведенных данных, в состав композиции для улучшения декоративных свойств желательно введение многоатомных спиртов, хорошо растворимых в водном растворе силиката натрия.

Таблица 12 Свойства огнезащитных лаков
Пример	Внешний вид до испытаний	Долговечность	Гидрофобность	Квсп Т 300	m Т 300	Квсп Т 900	m Т 900
38	глянцевое, бесцветное, прозрачное, скользкое	0,66	0,3	21,4	33,2	3,1	38,4
39	глянцевое бесцветное равномерное, однородное	0,74	1	8,2	29,1	6,2	36,3
40	глянцевый, полупрозрачный, бесцветный, скользкий	0,7	0,25	15,7	28,1	2,7	37,4

Наряду с глицерином и сахарозой для целей настоящего изобретения могут быть использованы и другие многоатомные спирты (включая углеводы из природных источников). В таблице 13 приведены рецептуры составов, содержащих в качестве многоатомных спиртов следующие вещества: фруктозу, глюкозу, крахмал, пентаэритрит, карбоксиметилцеллюлозу. Другие многоатомные спирты, содержащие более трех гидроксильных групп, например манноза, галактоза, триэтаноламин или оксиэтилированный триэтаноламин, также могут быть использованы. В таблице 14 приводятся свойства соответствующих составов для покрытий.

Пример 41. Состав для покрытия на основе водного раствора силиката, дополнительно содержащий многоатомный спирт (фруктозу) и замещенный триалкоксисилан.

К 67 г 50%-ного водного раствора трисиликата натрия Na₂O·3,2SiO₂·3H₂O прибавляют при комнатной температуре и интенсивном перемешивании 13,7 г кристаллической фруктозы. После ее растворения вводят 5,4 г -аминопропилтриэтоксисилана (продукт А-1100 по классификации GE). После кратковременного перемешивания образовался прозрачный гомогенный слегка опалесцирующий раствор, который использовали для изготовления покрытий. При хранении раствор приобретает коричневую окраску.

Пример 42. Состав для покрытия на основе водного раствора силиката, дополнительно содержащий бутанольный раствор диметилдибутоксисилана и метилтрибутоксисилана, многоатомный спирт (глюкозу и глицерин), а также замещенный триалкоксисилан и борат натрия, образующийся при нейтрализации борной кислоты.

Добавляют 17,5 г 20%-ного раствора борной кислоты в глицерине при комнатной температуре к 671,1 г перемешиваемого 50%-ного водного раствора трисиликата натрия Na₂O·2,8SiO₂·3H₂O. Перемешивают 30 минут и фильтруют через бязь. К фильтрату добавляют 13,8 г смеси бутоксипроизводных, образующихся при алкоголизе смеси диметилдихлорсилана (2 моля) и метилтрихлорсилана (1 моль) 4 молями бутанола-1, описанной в примере 14, и 10,3 г -аминопропилтриэтоксисилана (продукт АГМ-9 по классификации ОАО “Алтайхимпром”). Нагревают и перемешивают смесь на кипящей водяной бане 2,5 часа и отгоняют смесь воды, этанола и бутанола, выкипающую в пределах до 85°С. После охлаждения до комнатной температуры в полученную гомогенную жидкость вводят 104 г 50%-ного водного раствора глюкозы и перемешивают смесь в течение 30 минут при комнатной температуре. Образовавшийся состав использовали для изготовления покрытий.

Пример 43. Состав для покрытия на основе водного раствора силиката и алкилсиликоната натрия, дополнительно содержащий бутанольный раствор диметилдибутоксисилана и метилтрибутоксисилана и многоатомный спирт (натриево-аммониевую соль карбоксиметилцеллюлозы).

1,8 г натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы растворяют в смеси 10 г 20%-ного водного раствора аммиака и 28,2 г воды. К полученному раствору добавляют 180 г 50%-ного водного раствора трисиликата натрия Na₂O·2,8SiO₂·3H₂O и перемешивают до гомогенизации. Затем вводят 17,6 г водного раствора метилсиликоната натрия ГКЖ-11 и смесь продуктов бутанолиза диметилдихлорсилана и метилтрихлорсилана по примеру 24 в количестве 7,9 г. Реакционную смесь перемешивают при нагревании на кипящей водяной бане в течение 3,5 часов. Образовавшийся гомогенный раствор используют для изготовления покрытий.

Пример 44. К 72,5 г 50%-ного водного раствора силиката натрия Na₂O·3,5SiO₂·3,5H₂O прибавляют 5,8 г раствора алкилсиликоната натрия ГКЖ 11-н и 2,2 г смеси бутоксипроизводных по примеру 15; перемешивают и нагревают смесь на кипящей водяной бане в течение 4 часов. Охлаждают раствор до комнатной температуры и прибавляют последовательно 1,8 г глицерина и 0,8 г – аминопропилтриметоксисилана; перемешивают и нагревают смесь на кипящей водяной бане в течение еще 2 часов, отгоняют 4 г смеси спиртов и воды, выкипающую в интервале 60-96°С. Охлаждают раствор до комнатной температуры и прибавляют последовательно 6,4 г 20%-ного раствора тетрабората натрия в глицерине и 10,5 г 20%-ного водного раствора аммиака. Образовавшийся гомогенный раствор используют для изготовления покрытий.

Пример 45. К 150 г 50%-ного водного раствора силиката натрия Na₂O·3,6SiO₂·5H₂O прибавляют 12 г раствора алкилсиликоната натрия ГКЖ 11-н, 4 г глицерина и 1,5 г смеси бутоксипроизводных по примеру 15; перемешивают и нагревают смесь на кипящей водяной бане в течение 21,5 часов. Охлаждают раствор до комнатной температуры и прибавляют 20,5 г 20%-ного водного раствора аммиака. Образовавшийся гомогенный раствор используют для изготовления покрытий.

Таблица 13 Состав композиций (мас.%), пригодных для целей настоящего изобретения.
	41	42	43	44	45
Na2O·xSiO2·yH2O	38,9	41	36,7	36,2	39,9
NazH(3-z)O3SiR1			3,6	2,9	3,2
Бутоксисилоксаны		1,7	3,2	2,2	0,8
Аммиак			0,8	2,1	2,2
Н2N(CH2)3-Si(OR1)3	6,3	1,3		0,8
Глицерин		1,7		7,1	2,1
Фруктоза	15,9
Глюкоза		6,4			–
Карбоксиметилцеллюлоза			0,7
Н3ВО3		0,4
Na2В4O7·10Н2O				0,9
Вода – до 100%	38,9	47,5	55	47,8	51,8
Исходный силикат	Na2O·3,2SiO2·3H2O	Na2O·3,2SiO2·3H2O	Na2O·3,2SiO2·3H2O	Na2O·3,2SiO2·3H2O	Na2O·3,2SiO2·3H2O
Продолжительность нагрева 80-99°С (часов)	0	2,5	3,5	6	21,5
Найдено содержание нелетучих веществ (%)	68,6%	50,8%		55,2%	46,2%

Для составов, приведенных в данной таблице, условно обозначенные радикалы и коэффициенты принимают следующие значения:

силикат натрия Na₂O·xSiO₂·yH₂O x=2,8-3,6; y=3-4

алкилсиликонат натрия Na_zH_(3-z)O₃SiR¹ R¹=CH_3-, z=3

бутоксисилоксаны (CH₃)₂Si(OR)₂ CH₃Si(OR)₃ R=н-C₄H₉-;

многоатомный спирт в том числе:

глицерин

фруктоза

глюкоза

тетраборат натрия Na₂B₄O₇·10H₂O

борная кислота Н₃ВО₃

Таблица 14 Свойства огнезащитных лаков
Пример	Внешний вид покрытия до испытаний	Долговечность	Гидрофобность	Квсп Т 300	m Т 300	Квсп Т 900	m Т 900	Потеря массы древесины, %
41	глянцевое с шагренью, ярко-желтое, прозрачное, твердое, скользкое	1,9	0
42	глянцевое, скользкое, желтоватое, прозрачное, шагрень	1,6	0,5	5,8	30,8	3,1	42,5
43	глянцевый, полупрозрачный, гибкий, бесцветный со слабым светло-коричневым оттенком, ровный	2	1
44	глянцевый, скользкий, ровный, прозрачный, бесцветный, твердый	1,4	0,5	4,6	33,7	1,7	42,9	8,5%
45	глянцевый, абсолютно прозрачный, слегка желтоватый, ровный, гибкий, гладкий, скользкий	2,5	0,66	31,9	29,5	3,4	32,5

Составы, содержащие сахара с активной альдегидной группой, например глюкозой и/или фруктозой, желтеют во время приготовления, что не препятствует их использованию для изготовления декоративных покрытий.

Данный состав, получивший торговую марку ЭОЛ, можно использовать для огнезащиты деревянных несущих конструкций большепролетных сооружений с целью уменьшения скорости их повреждения огнем в случае возникновения пожара.

Источники информации

1. Иващенко Ю.Г., Сурнин А.А., Зобкова Н.В. Саратовский ГТУ. Патент РФ № 2158717, заявка 99103832/03 “Жидкостекольная композиция”.

2. Иващенко Ю.Г., Фомин Р.В. Саратовский ГТУ. Заявка РФ № 2002131119 “Жидкостекольная композиция”.

3. Иващенко Ю.Г., Мещеряков Д.В., Сурнин А.А. Саратовский ГТУ. Патент РФ № 2105738 от 09.08.94. МПК C04B 28/26. “Композиция для изготовления строительных изделий”.

4. Сваровский А.Я., Соловьев А.И., Гоерке П.Л. и др. Патент РФ № 2002134497 “Композиционный материал для огнезащитных вспучивающихся покрытий”.

5. Хафизов Ф.Ш., Хузиев А.Р., Абызгильдин Ю.М. и др. Патент РФ № 98101222 “Огнезащитный состав ОЗК-Д-1”.

6. Кроус У.Д., Смарт Р.М. Патент РФ № 2002135631 “Ингибирующее горение покрытие”.

7. Варма К.С., Холланд Д.Р., Холден Д.У. Заявка РФ № 2002128020 “Огнестойкие глазури”.

8. Керимов М.З., Сулейманов Б.А., Абдуллаева В.И., Азимов Н.А. Заявка РФ № 2002127764 “Огнестойкая композиция”.

9. Николаев Н.Е., Мирецкий В.Ю. Авт. свид. СССР № 1377262 от 30.01.85 “Связующее для древесных плит”.

10. Зелинский В.Ю., Аввакумов Е.Г., Еремина Н.В. ИХГГ СО РАН. Патент РФ № 2223244 от 16.09.2002, МПК C04B28/26, C04B111/28. “Способ приготовления силикатной огнезащитной композиции”.

11. Ларкин Б.А., Магажоков В.М., Бердников Н.А. Патент РФ № 2226539 “Композиция для защитного покрытия”.

12. Андрианов К.А. А.с. СССР № 55899 (1937) “Искусственные смолы”.

13. Хананашвили Л.М., Андрианов К.А. “Технология элементоорганических мономеров и полимеров. – М.: Химия, 1983 г. – 416 с., стр.240.

14. Яценко А.В., Нурутдинов М.Х., Ермаков В.И. Заявка РФ № 2003100727 от 01.08.2003 г. МПК: C04B28/26, C04B111/20, C04B14/46. “Сырьевая смесь для изготовления тепло- и огнезащитных минераловатных изделий”.

15. Кащеев И.Д., Пакулин В.В., Васюков О.В., Куликова Е.П. Патент РФ № 2143450 от 04.06.1998 г. МПК C09J 1/02. “Клеящая композиция”.

16. Андрианов К.А. “Методы элементоорганической химии. Кремний”. – М.: Наука, 1968. стр.400 и 553.

17. Бажант В., Хваловски В., Ратоуски И. “Силиконы. Кремнийорганические соединения, их получение, свойства и применение”. – М.: ГНТИ хим. литературы, -1960, -711с.

18. Sauer R.O. “Derivatives of methylchlorosilanes. III. n-Butyl Ethers” J.Am.Chem.Soc. 68, №1, 138-139 (1946).

Формула изобретения

1. Состав для прозрачного декоративного покрытия древесины, обеспечивающий эффективную огнезащиту, на основе водного раствора силиката общей формулы M₂O·xSiO₂·yH₂O, где M – Na, K, Li или аммоний; x=2,5-3,6; y=2-5, содержащего от 45 до 70% нелетучих веществ, отличающийся тем, что дополнительно содержит метил- или диметилалкокси(фенокси)силаны общей формулы (CH₃)_nSi(OR)_4-n, где R – C₁-C₄ алкил или фенил; n=1 и 2 в количестве 0,7-10% от массы водного раствора композиции.

2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве алкоксисилана общей формулы содержит диметилдибутоксисилан.

3. Состав по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алкилсиликонат общей формулы M_zH_(3-z)O₃SiR¹, где M – Na, K, Li или аммоний; R¹=CH₃-, C₂H₅-; z=1-3; в количестве 0,7-5% от массы водного раствора композиции.

4. Состав по п.3, отличающийся тем, что он дополнительно содержит замещенный триалкоксисилан общей формулы A-Si(OR¹)₃, где А=Q-(СН₂)₃– или CH₂=CH-; Q выбирают из групп: NH₂CONH-, OCN-, -NH₂; R¹=CH₃-, C₂H₅– в количестве 0,2-6,3% от массы водного раствора композиции.

5. Состав по п.3, отличающийся тем, что дополнительно содержит водорастворимый многоатомный спирт или углевод, имеющий в молекуле не менее трех гидроксильных групп, в количестве 0,2-15% от массы водного раствора композиции.

6. Состав по п.4, отличающийся тем, что дополнительно содержит водорастворимый многоатомный спирт или углевод, имеющий в молекуле не менее трех гидроксильных групп, в количестве 0,2-15% от массы водного раствора композиции.

7. Состав по п.5, где многоатомный спирт или углевод выбирают из числа соединений: глицерин, сахароза, фруктоза, глюкоза, карбоксиметилцеллюлоза или их смеси, а также оксиэтилированные производные указанных полиолов.

8. Состав по п.6, где многоатомный спирт или углевод выбирают из числа соединений: глицерин, сахароза, фруктоза, глюкоза, карбоксиметилцеллюлоза или их смеси, а также оксиэтилированные производные указанных полиолов.

9. Состав по п.5, где многоатомный спирт добавляется в виде водного раствора, содержащего аммиак.

10. Состав по п.6, где многоатомный спирт добавляется в виде водного раствора, содержащего аммиак.

11. Состав по п.9, отличающийся тем, что дополнительно содержит бораты в количестве 0,2-3%.

12. Состав по п.10, отличающийся тем, что дополнительно содержит бораты в количестве 0,2-3%.

13. Состав по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит алкоксиполисилоксаны общей формулы (RO)_n(CH₃)3-_nSiO[Si(CH₃)₂O]_kSi(CH₃)_3-n(OR)_n, где где R – C₁-C₄ алкил; n=1 и 2, a k0, при этом алкоксисиланы общей формулы (CH₃)_nSi(OR)_4-n представляют собой смесь метил- и диметилпроизводных при мольном их соотношении от 1:1 до 1:10, a R – C₁-C₄ алкил.

14. Состав по п.13, где R представляет собой алкил С₄, а мольное соотношение метил- и диметилпроизводных равно 1:3.

15. Состав по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что дополнительно содержит аммиак в количестве 0,1-5% от массы водного раствора композиции.