مقدمه:
رزین های سیلیکونی و پلی سیلوکسان های شاخه دار با مقاومت حرارتی بسیار خوب به طور گسترده ای به عنوان اجزای مواد پوشش برای برآوردن نیازهای کاربردهای مختلف استفاده می شوند. از این ترکیبات می توان برای پوشش دادن مواد مختلف از جمله مصالح ساختمانی، سرامیک و عناصر ساختمانی استفاده کرد. یکی از مصادیق کاربردهای پرتقاضا، سازه های فولادی و آلومینیومی مورد استفاده در ساخت و ساز هستند که باید به اندازه کافی در برابر آتش محافظت شوند تا ظرفیت بار خود را برای مدت زمان مشخصی حفظ کنند و امکان تخلیه و حفاظت از جسم را فراهم کنند. در شرایط آتش سوزی، دمای عناصر سازه فولادی به سرعت بالا می رود و به دمای حدی می رسد که در آن خواص مکانیکی از بین می رود. نتیجه آن تغییر شکل عناصر سازه و فروریختن آنهاست. بسته به نوع منبع آتش و شدت آن و انبوه عناصر ساختاری، دمای بحرانی فولاد (450-550 درجه سانتیگراد) را می توان در عرض چند دقیقه بدست آورد. دلیل از بین رفتن خواص مکانیکی فولاد در دماهای بالا ممکن است تنش های مربوط به انبساط حرارتی باشد. هنگامی که سازه در معرض اثرات همزمان دمای بالا و تنشهای بالا قرار میگیرد، کانال فولادی خزش فولادی را نشان میدهد. بر اساس مطالعات دقیق، مشخص شد که این اثر بسته به نوع فولاد در دمای بالاتر از 400 تا 500 درجه سانتیگراد رخ می دهد. با مقایسه پایداری حرارتی میلگردهای تقویتکننده نورد گرم و نورد سرد ، مشخص شد که تا دمای 400 درجه سانتیگراد، هیچ تغییر قابلتوجهی در مقاومت مکانیکی رخ نمیدهد. با این حال، در دماهای بالاتر، کاهش واضحی در استحکام مکانیکی میلگردهای تقویتکننده سرد کار شده مشاهده شد. نتایج حفاظتی بسیار خوبی برای چنین سازه هایی را می توان در صورت استفاده از پوشش های تشدید کننده مبتنی بر سیلیکون به دست آورد. سیلیکونهای با ساختار منشعب، از جمله رزین های سیلیکونی یا پلیسیلوکسانهای شاخهدار، با پایداری حرارتی بسیار خوبی مشخص میشوند که ممکن است حفاظت کافی را تسهیل کند، زیرا از دست دادن خواص مکانیکی فولاد معمولاً در دمای حدود 500 درجه سانتیگراد رخ میدهد.
رزین های سیلیکونی:
رزین های سیلیکونی به دلیل خواص منحصر به فرد خود، به ویژه آنهایی که مربوط به مقاومت بسیار خوب در برابر حرارت هستند، به طور گسترده ای به عنوان مواد پوششی استفاده می شوند. مهمترین اثر در مقاومت حرارتی طولانی مدت پوشش مربوط به نوع رزین است. علاوه بر این، این ساختار توسط یک واکنش شیمیایی بین گروه های هیدروکسیل از رس ارگانیک و رزین سیلیکون تثبیت می شود. پلاکتهای سیلیکات در ماتریس سیلیکونی قرار میگیرند و به طور قابل توجهی استحکام مکانیکی آن را افزایش میدهند و در نتیجه محافظت بالایی در برابر آتش ایجاد میکنند.
رنگ های متورم شونده رزین سیلیکونی:
استفاده از رزین های سیلیکونی به عنوان چسب یا اجزای آنها در رنگ های متورم برای به دست آوردن پارامترهای مورد نظر لایه نسوز مهم است. تنوع ساختار رزینهای سیلیکونی و درجه شاخه های آنها، انتخاب یک بایندر با پایداری حرارتی مناسب را امکانپذیر میسازد، به طوری که تخریب حرارتی آن در دمای مناسبی قرار میگیرد که در لایههای مختلف شکل میگیرد و لایه رنگ خیلی زود نرم نمیشود و باعث از بین رفتن آن میشود. همچنین پارامترهای لایه محافظ نیز تحت تأثیر نوع جایگزینهای آلی در ساختار رزین سیلیکون قرار دارند، بهویژه محتوای مناسب گروههای فنیل که باعث افزایش پایداری حرارتی بایندر میشود. این انتخاب پرکنندههای مناسب، تأثیر قابل توجهی بر پارامتر لایه محافظ دارند.
پرکنندههایی مانند گچ، رس یا گرافیت منبسط شده توانایی ادغام در ساختار لایه محافظی را دارند که با استفاده از رزین سیلیکونی به عنوان چسب رنگ تشکیل شده است. این خاصیت به دلیل وجود گروههای سیلانول فعال است که قادر به واکنش با گروههای عاملی موجود در پر کنندهها هستند. خواص لایه محافظ نیز تحت تأثیر ساختار پرکننده ها، به ویژه فیبری یا لایه ای است که خواص مکانیکی لایه محافظ را تقویت می کند. این ویژگی ها به طور قابل توجهی بر پارامترهای عایق تأثیر می گذارد. خواص منحصربهفرد رنگهای متورم که نه تنها از سازههای فولادی، بلکه سایر مصالح ساختمانی و پلاستیکها نیز محافظت کافی را ممکن میسازد، به افزایش مداوم استفاده از این رنگها کمک میکند و در نتیجه ایمنی افراد و اموال را در هنگام آتشسوزی افزایش میدهد.
منبع:
Zielecka M, Rabajczyk A, Cygańczuk K, Pastuszka Ł, Jurecki L. Silicone resin-based intumescent paints. Materials. 2020 Jan;13(21):4785.
