Горит ли силиконовый герметик

Горит ли силиконовый герметик

Химия и Химики № 6 2014
Журнал Химиков-Энтузиастов

Силиконовый герметик и пламя

Силиконы — структура

В простейшем случае, когда R = R’ = CH₃ имеем:

Силиконы

Боковые радикалы могут быть самыми различными, длина кремний-кислородных цепей может быть разной: сотни, тысячи, десятки тысяч звеньев. Кроме того, разные кремнекислородные цепи могут быть «сшиты» между собой поперечными связями — за счет общих боковых групп -O-, как при вулканизации природного каучука. Количество поперечных связей («степень сшивки») может быть самой различной — в зависимости от требований к свойствам полимера.

Силиконы — поперечная сшивка

Поэтому силиконы позволяют получить материалы с самыми разнообразными свойствами и применением — силиконовые масла, гидрофобизаторы, герметики, силиконовые каучуки, силиконовые смолы и т.д. По сравнению с «традиционными» полимерами, цепь которых состоит из атомов углерода или углерода и кислорода (реже — азота), силиконы обладают уникальным сочетанием ценных свойств.

Например, силиконовые масла применяются в качестве смазок, гидрофобизаторов, теплоносителей и охладительных жидкостей, диэлектриков, пластификаторов и т.д. Силиконовые каучуки и изделия на их основе отличаются хорошей стойкостью к действию высоких и низких температур, агрессивных веществ и многих растворителей. Они хорошие диэлектрики, долговечны, могут иметь заданную гидрофобность и адгезию, а при необходимости — биологическую совместимость.

У нас в лаборатории часто используется шланг из силиконовой резины, но в этот раз я обратил внимание на силиконовый герметик. Не обратить на него внимания было трудно, поскольку я полчаса отколупывал герметик от поверхности ячейки для электродиализа — когда ее разбирали. Кусочки застывшего герметика решил не выбрасывать, а проверить на термостойкость.

Силиконовые герметики — вязкие составы на основе низкомолекулярных силиконовых каучуков, предназначенные для герметизации различных соединений, для склеивания поверхностей, иногда — для изготовления форм. Задача герметика — заполнить щели или полости и застыть в них. По составу и механизму застывания силиконовые герметики бывают разными, этот, — судя по сильному запаху уксусной кислоты, принадлежит к группе кислотных герметиков. Кислотные герметики застывают под действием влаги (которая инициирует продольную сшивку цепей). Именно такие герметики часто используются в быту, например, для изготовления аквариумов или сантехнических работ.

Итак, испытание действием пламени. Внес в пламя газовой горелки кусочки застывшего герметика. Герметик сразу же загорелся желтым пламенем с белым дымом. На пинцете оседал белый налет — частички диоксида кремния. После сгорания герметика оставался белый рыхлый диоксид кремния, который напоминал слипшийся аэросил, но был явно более грубодисперсным. Внутри массы диоксида кремния осталось немного черного углерода, который при дальнейшем нагревании выгорал.

Взял кусочек не до конца застывшего герметика (он сильно пах уксусной кислотой). При внесении в пламя герметик активно загорелся и продолжал гореть за пределами пламени, выделяя белый дым и образуя вспучившуюся массу диоксида кремния. При этом частички диоксида кремния были раскалены до красного, а местами — до желтого цвета. Некоторое время горение протекало почти без пламени.

Еще в детстве приходилось читать, что силиконовые полимеры используются для получения жаропрочных покрытий в двигателях ракет [1]. Толстый слой силикона наносят поверх металла. Органика быстро сгорает, но при этом остается корка диоксида кремния, которая медленно испаряется в реактивном пламени, предохраняя материал от действия высоких температур.

В нашем случае вместо стеклобразной корки образовалась рыхлая масса диоксида кремния, но герметик и не был рассчитан служить в качестве жаропрочного покрытия. В частности, кроме кремнийорганических соединений он содержит летучие вещества (уксусную кислоту, например). Кроме того, кремнийорганические вещества, служащие для сшивки цепей (например, метилтриацетоксисилан), также летучи — в результате при нагревании даже застывшего герметика происходит вспучивание массы за счет выделения газообразных продуктов. Да и температуры пламени нашей горелки было недостаточно, чтобы диоксид кремния сплавился в стекловидную корку — это ведь не реактивная струя двигателя.

__________________________________________________
1 М.Д. Василега Цікава хімія (Занимательная химия) [ссылка]

Огнестойкий герметик: назначение и область применения

В строительстве, при монтаже многих трубопроводных сетей, инженерных систем; при сборке промышленного оборудования, двигательных агрегатов часто необходимо уплотнять места соединений их составных частей. Герметики разных видов эффективно решают эту проблему.

Назначение

Огнестойкими считают виды герметиков, которые по физическим свойствам способны длительно выдерживать эксплуатационные температуры, превышающие 200℃; кратковременно – до 1300℃, в том числе прямой контакт с открытым пламенем; при этом термически вспучиваясь, сохраняя герметичность, эластичность защищаемых ими соединений.

Назначение термически стойких материалов – это обеспечение герметичности соединений в жестких условиях длительного высокотемпературного воздействия, кратковременного соприкосновения с открытым огнем, а зачастую одновременно и с агрессивной химической средой.

Применение огнестойкого герметика

Первоначально такие пожаростойкие материалы, производимые на основе различных сортов глины и марок цемента, начали использовать при строительстве объектов, при монтаже отопительного оборудования. Затем, с развитием химической промышленности, стали создавать огнестойкие герметики для воздуховодов, уплотнения соединений трубопроводных сетей, промышленного оборудования, двигательных агрегатов транспортных средств.

На момент написания статьи разработано несколько видов таких уплотнительных материалов, стойких к тепловому воздействию, огню; во многом сходных по физическим свойствам с огнезащитными (огнеупорными), негорючими мастиками.

Терморасширяющийся герметик

Эти огнестойкие уплотнительные составы, по своей реакции на воздействие открытого огня, аналогичны термически вспучивающимся огнезащитным краскам, лакам, штукатуркам, мгновенно увеличивающимся в объеме, образуя теплоизоляционный коксовый слой.

На рынке представлены торговые марки от многих российских и зарубежных компаний:

• «Огнеза-ГТ», производимый компанией «Огнеза» из Санкт-Петербурга, эксплуатируется в температурном диапазоне от – 40 до 120℃, выдерживая кратковременно воздействие огня с температурой до 1300℃; термически расширяясь при температуре около 200℃. Он обеспечивает стойкость огню стыкового, шовного соединения до 2 ч.
• «ВГО-100» – высоковязкий термически вспучивающийся герметик, применяемый как для герметизации кабельных проходок в противопожарных преградах, так и для заполнения неплотностей при установке огнестойких стекол.
• Nullifire М705, изготавливается на основе окисленного графита, без добавок измельченного асбеста. Используется для уплотнения соединений трубопроводных систем зданий, кабельных проходок, обеспечивая дополнительную защиту от плесени, грибков. Терморасширение в диапазоне 200–300℃.

Герметик после воздействия огня

Акриловые герметики

Огнезащитные герметики на основе акрила при контакте с открытым огнем вспыхивают, с малым образованием дыма, низким распространением пламени по ним, но быстро затухают, обеспечивая стабильную плотность, неразрывность уплотнений в местах прогаров. Используют в основном для заделки швов керамической облицовки стенок, противопожарных разделок и отступок печей, каминов:

• Firecryl FR 106329 – термостойкий герметик на основе акрила производства компании Soudal NV из Турции. По принципу действия также относится вспучивающимся огнестойким материалам, многократно увеличивается в объеме при температуре выше 250℃, обеспечивая огнестойкость заполненных им швов, неплотностей в строительных конструкциях до EI
• RAMSAUER 420 KACHELOFEN на акриловой основе изготавливается в Австрии. Он предназначен для заделки температурных швов в кафельной облицовке печей, каминов. Совместим с лакокрасочной продукцией на водной основе.
• Akfix AC607 – акриловый герметик турецкого производства.

Огнезащитный силиконовый

Такие материалы используют для склеивания, заполнения стыков, швов, соединений самого различного трубопроводного, корпусного промышленного оборудования, эксплуатируемого при высокой температуре рабочих поверхностей, а также при его размещении, транзитной прокладке в пожароопасных помещениях:

• «Силотерм ЭП-100» с эксплуатационной температурой от – 60 до 250℃. Используется для заделки швов, неплотностей в строительных конструкциях, оборудовании в особо влажных помещениях.
• Nullifire FS703 – герметик на основе силикона, алюмосиликатных нейтральных соединений.
• Felix – огнестойкий силиконовый герметизирующий материал российского производства, работающий в диапазоне от – 75 до 399℃, сохраняет прочность, эластичность как при низкой, так и при высокой температуре.
• Weicon Silicone NT 300 – до 280℃.
• MASTERSIL MOTOR – до 250℃, используется для герметизации двигательных агрегатов транспорта.

Испытание при воздействии источника огня на герметик

Огнестойкий нейтральный

Это, как и кислотный, более дорогая, но востребованная разновидность огнезащитного силиконового герметика. Различаются они тем, что при отвердевании одного из них выделяется уксусная кислота, корродирующая защищаемые поверхности из металла, мрамора, с наличием цементов; а нейтральный герметик на основе спиртов отлично сочетается с любыми материалами, включая пластмассы:

• Огнетитан SN, производимый компанией «Гермоизол» из Москвы, применяют для заполнения кабельных, универсальных проходок, уплотнения трубопроводных соединений; герметизации швов, стыков строительных конструкций, промышленного оборудования.
• Этот состав выпускают в однокомпонентном варианте исполнения, что упрощает его применение на объектах. Характеристики: высокая эластичность, нечувствительность к перепадам температуры, влагостойкость, в том числе в соленой среде, что подтверждено сертификатом морского судоходного регистра России. Плотность – 1350 кг/м3, время отвердевания, нанесенного с помощью монтажного пистолета, слоя – до 24 ч, поглощение воды – не больше 0,1% в сутки; эксплуатационный температурный диапазон – от – 60 до 270℃.
• Tekasil Firestop – силиконовый огнестойкий материал на нейтральной основе.
• Kraftol и LOCTITE SI 5910, со сходными составами, аналогичными свойствами, работающие в температурных диапазонах: от – 62/60℃ до 275/200℃ соответственно.

Свойства

На российском рынке самыми распространенными являются различные виды силиконовых герметиков, второе место занимают составы на основе акрила.

Отличия простых герметиков от огнестойких:

• Смеси на основе акрила относятся к группе трудногорючих материалов, самостоятельно затухающих после воспламенения при контакте с огнем.
• К ним также относятся простые силиконовые герметики, в составе которых присутствует искусственный каучук с минеральными наполнителями.
• Огнестойкие термически вспучивающиеся герметики на основе силикона не только не горят, но и не воспламеняются.

Именно это свойство делает их востребованными для использования в качестве уплотнительных материалов для соединения стыков, неплотностей трубопроводных сетей, воздуховодов вентиляционных систем в помещениях, имеющих категорию по взрывопожарной опасности; при монтаже, ремонте отопительного оборудования.

Требования норм

При изготовлении огнестойких герметиков промышленные компании руководствуются не общегосударственными нормами, стандартами, а техническими условиями, разработанными для каждого вида.

Требования к испытаниям герметиков на стойкость к огню аналогичны регламентам, указанными в НПБ, ГОСТ, использующимися при сертификации огнезащитных (огнеупорных) паст, мастик.

Область применения

Довольно разнообразна, потому что огнестойкие герметики активно применяют:

• При отделке печей, каминов, монтаже теплогенерирующих агрегатов;
• Для герметизации соединений деталей, частей двигательных агрегатов различных транспортных средств – от автомобиля до тепловоза, чему также способствует их стойкость при контакте с горюче-смазочными материалами;
• Для огнезащиты электрических трасс в местах кабельных проходок через противопожарные преграды, на вводах в корпуса технологического оборудования, в распределительные шкафы;
• Для герметизации стыков, неплотностей при изготовлении противопожарных окон, дверей, фрамуг с заполнением из огнестойкого стекла;
• При монтаже коробов вентиляционных установок, в том числе входящих в состав систем противодымной защиты.

А также в других ситуациях при сборке, ремонте оборудования, в строительстве, когда необходимо эластичное плотное соединение стыков, швов, стойкое к высокой температуре эксплуатации, контакту с огнем.

Плюсы и минусы

Герметик противопожарный обладает рядом преимуществ перед многими видами материалов, средств, используемых для уплотнения соединений линейных, фасонных деталей трубопроводных сетей; запчастей машин, агрегатов:

• Стоек к длительному высокотемпературному тепловому воздействию, выдерживает кратковременный огневой контакт без сквозных прогаров;
• Обладает высокими адгезионными свойствами;
• Не выделяет опасных для человеческого здоровья летучих веществ ни в процессе нанесения, отверждения, ни при сильном нагреве, кратковременном горении;
• Обладает высокими диэлектрическими свойствами;
• Высокая степень эластичности исключает деформацию, растрескивание при резких перепадах температуры;
• Вибростойкий, сейсмически устойчивый материал;
• Нечувствителен к ультрафиолетовому, радиационному облучению;
• Влагостойкий, инертен к химическим моющим составам, воздействию микроорганизмов;
• Имеет большой срок эксплуатации – до 40 лет.

К недостаткам можно отнести высокую стоимость многих марок огнестойких герметиков, особенно зарубежного производства, но это сполна окупается множеством преимуществ при использовании.

Каждый огнезащитный противопожарный герметик, независимо от объема партии, поставляемой оптом, приобретаемой в розницу, должен иметь сертификат соответствия требованиям пожарной безопасности, в котором указаны его технические характеристики.

Компаниями производителями разработаны, используются различные варианты фасовки (картридж, ведро, туба) для удобства транспортировки, составления сметных спецификаций, расходных ведомостей, применения при проведении монтажных работ на объектах защиты.

Термостойкий силиконовый герметик: плюсы и минусы

Строительные работы невозможно провести без герметиков. Они находят очень широкое применение: заделать швы, убрать трещины, защитить различные строительные элементы от проникновения влаги, скрепить детали. Однако бывают ситуации, когда такие работы надо провести на поверхностях, которые будут подвергаться очень большому нагреванию. В таких случаях понадобятся термостойкие герметики.

Особенности

Задача любого герметика – сформировать прочный изоляционный слой, поэтому к веществу предъявляют много требований. Если нужно создать изоляцию на сильно нагревающихся элементах, то понадобится термостойкий материал. К нему предъявляется еще больше требований.

Термостойкий герметик изготавливается на основе полимерного материала – силикона и представляет собой пластичную массу. При производстве в герметики могут добавляться разные вещества, которые придают дополнительные характеристики средству.

Чаще всего продукт выпускается в тубах, которые могут быть двух видов. Из одних масса просто выдавливается, для других нужен монтажный пистолет.

В специализированных магазинах можно увидеть двухкомпонентный состав, который следует смешивать перед применением. У него жесткие эксплуатационные требования: нужно строго соблюдать количественное соотношение и не допускать случайного попадания даже капель компонентов друг в друга, чтобы избежать немедленной реакции. Такими составами должны пользоваться профессиональные строители. Если вы хотите сами провести работу, приобретайте готовый однокомпонентный состав.

У термостойкого герметика очень широкий диапазон применения в разнообразных строительных и ремонтных работах, что обусловлено его замечательными свойствами:

• силиконовый герметик можно применять при температурах до +350 градусов С;
• обладает высоким уровнем пластичности;
• огнестойкий и не подвержен воспламенению, в зависимости от вида может выдерживать нагревание до +1500 градусов С;
• способен выдерживать большую нагрузку, не утрачивая своих герметизирующих свойств;
• высокая устойчивость к ультрафиолетовому излучению;

• выдерживает не только высокую температуру, ни и морозы до -50 – -60 градусов С;
• обладает отличным сцеплением при применении практически со всеми строительными материалами, при этом главное условие – материалы должны быть сухими;
• влагонепроницаемость, невосприимчивость к кислотным и щелочным образованиям;
• длительный срок эксплуатации;
• безопасен для здоровья человека, так как не выделяет в окружающую среду токсичных веществ;
• при работе с ним применение защитных индивидуальных средств необязательно.

У силиконового герметика есть существенные минусы.

• Силиконовый герметик нельзя применять на влажных поверхностях, так как это приведет к снижению сцепления.
• Поверхности следует хорошо очищать от пыли и мелкого мусора, так как качество сцепления может пострадать.

• Довольно долгое время затвердевания – до нескольких суток. Проведение работ при низких температурах в воздухе с пониженной влажностью повлечет за собой увеличение этого показателя.
• Он не подлежит окрашиванию – краска после высыхания с него осыпается.
• Им не следует заполнять очень глубокие щели. При застывании он использует влагу из воздуха, и при большой глубине шва затвердевание может не произойти.

Не следует превышать толщину и ширину накладываемого слоя, которые обязательно будут указаны на упаковке. Игнорирование этой инструкции может впоследствии привести к растрескиванию герметизирующего покрытия.

Следует помнить, что у герметика, как и у любого вещества, есть срок хранения. С увеличением времени хранения увеличивается время, необходимое для затвердевания после нанесения. К термостойким герметикам предъявляются повышенные требования, и чтобы быть уверенным в соответствии заявленных характеристик качеству товара, приобретайте продукт у надежных производителей: у них обязательно будет сертификат соответствия.

Разновидности

Герметики находят широкое применение. Но для каждого вида работ нужно подбирать подходящую разновидность состава с учетом его характеристик и условий, для которых он используется.

• Полиуретановый подходит ко многим видам поверхности, отлично герметизирует. С его помощью монтируют строительные блоки, заполняют швы в самых разных конструкциях, делают звукоизоляцию. Он выдерживает большие нагрузки и вредные воздействия окружающей среды. Состав имеет отличные склеивающие способности, его можно окрашивать после высыхания.
• Прозрачный полиуретановый герметик используется не только в строительстве. Он применяется также в ювелирной промышленности, так как прочно держит металлы и неметаллы, пригоден для создания малозаметных аккуратных соединений.