УДК 615.84
КОВАЛЕВА Т.Ю., КУЛАКОВ А.В., ЯСТРЕБОВ А.С.
РАДИОПОГЛОЩАЮЩИЕ ОГНЕЗАЩИТНЫЕ
КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Санкт-Петербургский государственный университет
телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
191186, Санкт-Петербург, наб. реки Мойки, д.61,
тел. (812)5895180, факс (812)5895232
E-mail: decan@dtbtech.ru
Защитные покрытия на основе композиционных материалов
(КМ) представляют поглощающие структуры, работающие в заданном
частотном диапазоне. Требуемые поглощающие и огнестойкие свой-
ства защитных покрытий (ЗП) или радиопоглощающих структур (РПС)
достигаются выбором исходных компонентов, синтезом композиций
на их основе и конструктивным выполнением.
В качестве возможных путей реализации радиопоглощающих
композиционных материалов с огнезащитными свойствами рассмот-
рены варианты лакокрасочных композиций на основе термостойких
кремнийорганических каучуков с дисперсными наполнителями, изме-
няющими свой физический объем при нагревании (углеродные по-
рошки, аэрированные порошки) и порошкообразными смешанными
наполнителями (графит, ферромагнитные порошки, аэрированные по-
рошки). Горючесть полимеров в значительной степени зависит от
прочности химической связи, природы атомов и заместителей, из ко-
торых они образованы, порядка их сочетания и других особенностей
строения.
Для изучения электрофизических и огнезащитных свойств ра-
диопоглощающих композиционных материалов проведены исследова-
ния влияния процентного содержания проводящего наполнителя в по-
лимерных матрицах, а так же влияние природы связующего на
огнезащитные и электрофизические свойства КМ.
В ходе огневого воздействия на покрытия из КМ с концентра-
цией проводящего наполнителя 30 % и выше наблюдалось постепен-
ное вспучивание покрытий. Толщина слоя покрытия, по сравнению с
исходной толщиной (без наполнителя) увеличилась в 25-30 раз. Затем
начиналось интенсивное выгорание вспененного проводящего слоя,
его озоление и осыпание с поверхности. Повышение количества про-
водящего наполнителя в композиции приводит к увеличению коэффи-
циента вспучивания, но при этом теряется прочность слоя, что на наш
взгляд связано с резким увеличением поверхности и снижением соот-
ношения связующее-смачиваемая поверхность наполнителя (проводя-
щего). В результате чего наступает резкий прогрев металла до крити-
ческой температуры.

Из экспериментальных зависимостей следует, что лучшими ог-
незащитными свойствами обладают покрытия составов с концентра-
цией проводящего наполнителя от 23 до 37%, представленные на рис.
1. Температура на не обогреваемой стороне данных образцов за время
эксперимента не достигла критической и не превысила пределов 300-
400 °С.
Установлено, что уровень максимально достигнутой температу-
ры повышается с ростом количества наполнителя в покрытии. Для об-
разцов 1 и 4 он не превысил 300 С на 150 мин. огневого воздей-
ствия, а для образца 5 максимальная температура составила
значение 500 С на момент окончания эксперимента. Возрастание дан-
ного показателя обусловлено на наш взгляд уменьшением толщины
вспученного слоя с ростом концентрации наполнителя в полимерной
матрице. Достижение критической температуры на 67 мин. в случае
образца 2, кривая 1 на рис. 1. объясняется образованием отверстия d
= 1,2 см на 30 мин. проведения эксперимента.
1
6 0 0
Т , С
5 5 0
5 0 0
2
4 5 0
4 0 0
3 5 0
3 0 0
2 5 0
2 0 0
1 5 0
1 0 0
5 0
0
0
2 0
4 0
6 0
8 0
1 0 0
1 2 0
1 4 0
1 6 0
t,1 8
м 0
и н

Рис. 1. Экспериментальные зависимости динамики прогрева
стальных пластин, защищенных КМ с огнезащитными свойствами и
с различной концентрацией проводящего наполнителя
1 - образец 2 (29%), 2 - образец 5 (37%),
3 - образец 4 (26%), 4 - образец 1 (23%)
На рис. 2 представлена зависимость времени защитного дейст-
вия покрытий на основе огнезащитного связующего от изменения
концентрации наполнителя. Представленная зависимость так же на-
глядно показывает ту область оптимальных концентраций, которая
соответствует максимуму времени защитного действия. Проведенные
исследования огнезащитных свойств показали, что введение в состав

образцов КМ аэрированного наполнителя, позволило повысить время
защитного действия в области концентраций 20-30 % до 100 мин. Тот
же показатель для образцов КМ без аэрированного наполнителя не
превысил 20 мин., при этом огневое воздействие на образец привело к
образованию трещин в месте огневого воздействия, однако, отслоения
покрытия от металлической подложки и расслоения полимерной плен-
ки, не наблюдалось.
Авторами установлено, что отсутствие дополнительного компо-
нента в покрытии (кремнийорганического лака) заметно снижает его
огнезащитную эффективность, критическая температура была достиг-
нута уже на 5 мин., тот же параметр для образца с дополнительным
компонентом составил 60 мин., кроме того, покрытие без него полно-
стью отслоилось от металлической подложки. По всей видимости, ука-
занный компонент оказывает дополнительное армирующее действие и
предотвращает выгорание полимерной матрицы в целом.
Несмотря на, хорошие показатели времени защитного действия
указанных образцов, соответствующие 1 группе огнезащитной эффек-
тивности, а так же хороший уровень радиопоглощающих характери-
стик, в ходе проведения эксперимента имело место самостоятельное
горение покрытий и значительные по своим размерам отслоения по-
лимерной матрицы от металлической подложки. Это, по всей видимо-
сти, объясняется тем, что при данном наполнении полимера проводя-
щим наполнителем теряется эластичность покрытия и ухудшаются его
адгезионные свойства.
1
t, 6
м 0и н
1 4 0
1 2 0
1 0 0
8 0
6 0
4 0
2 0
0
0
5
1 0
1 5
2 0
2 5
3 0
3 5
4 0
4 5
5 0
С 5,5
%
Рис. 2. Экспериментальная зависимость времени защитного
действия покрытий на основе выбранного наполнителя
от концентрации проводящего наполнителя


Document Outline