СОСТАВ ДЛЯ ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ Российский патент 1996 года по МПК C08L97/02 

Изобретение относится к получению составов, применяемых для изготовления строительных плит, работающих в условиях повышенной пожароопасности.

Известна композиция, включающая, мас. ч. фенолоформальдегидная смола 80,0-95,0; гидрид окиси щелочного металла 1,0-5,0 и вода 0,8-1,6, в которой для повышения физико-механических свойств древесно-стружечных плит дополнительно введено жидкое стекло (3,0-12,0) и окись алюминия (0,2-0,8) [1]
Однако полученные из таких клеевых композиций древесно-стружечные плиты при повышенных физико-механических характеристиках обладают пониженной водо- и огнестойкостью.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является состав для древесно-стружечных плит, содержащий, мас.ч. древесные стружки 100; жидкое Na-стекло: сухое вещество стекла 15-60; содержащаяся вода 30-120 и отвердитель гексафторсиликат натрия 1,05-4,2 [2]
Однако полученные из этой композиции древесно-стружечные плиты имеют недостаточно высокие прочностные свойства.

Целью изобретения является повышение прочностных свойств древесно-стружечных плит.

Указанная цель достигается тем, что состав для древесно-стружечных плит, включающий указанные компоненты в указанных количествах, дополнительно содержит 0,6-2,0 мас.ч. полиалкил (арил) алкоксисилоксана формулы I
RSiO(OR′), (I) где х=0-3,0; n=1-8;
R арил, алкил С₁-С₉, R_'=-CH₃; -C₂H₅, -C₃H₇, -C₄H₉, или формулы II
R₁OSiOR₁ (II), где n=1-8; R и R_' указаны выше R_" имеют указанные значения для R, причем R, R_" могут быть одинаковые или различны, а в качестве отвердителя состав содержит гексафторсиликат натрия, ди(2-бензотиазолил)ди-сульфид или его сель с толуолсульфокислотой.

В качестве древесного наполнителя могут быть использованы, отходы лесопиления, фанерного, мебельного, деревообрабатывающих производств, дровяная древесина, технологическая щепа, стружка, лущеный, строганный, шпон и т.п.

В качестве связующего водный раствор жидкого натриевого стекла по ГОСТ 13078-81 с силикатным модулем 3,2, плотностью 1,41 г/см³, с содержанием основного вещества (сухой остаток) 33,2 мас.

В качестве отвердителя жидкого стекла гексафторсиликат натрия (Na₂SiF₆ по ТУ 6-09-1461-76) или альтакс (ТУ 6-09-107-78)( или соль альтакса с толуолсульфокислотой, полученная при соотношении компонентов 1:1 (в молях).

Альтакс-ди(2-бензтиазолил)дисульфид
C-S-S-C
Соль альтакса с толуолсульфокислотой -3-толуолсульфо-ди-(2-бензтиазолил)ди- сульфид
C-S-S-C, получаемый при взаимодействии ди(2-бензтиазолил)дисульфида с толуолсульфокислотой при соотношении 1:1 (в молях) по следующей методике.

В реактор, снабженный мешалкой, капельной воронкой, термометром, обратным холодильником, загружают 161,3 г (0,5 моля) ди(2-бензтиазолил)дисульфида, 50 г воды и при непрерывном перемешивании прикапывают раствор 86,1 г (0,5 моля) толуолсульфокислоты в 200 г воды для получения 50% по массе раствора. Температуру реакции регулируют на уровне 20+30^оС скоростью прикапывания. Затем смесь перемешивают 1 ч при этой температуре и вакуумированием при 1 мм рт.ст. и температуре 70^оС удаляют воду.

В качестве алкоксисиланов и полиалкоксисилоксанов использовали соединения заявляемых формул, полученные этерификацией соответствующих алкил(арил)трихлорсиланов, диалкил- или алкил, арил- или диарил-хлорсиланов или кубовых остатков колонны ректификации их низшими (метиловым, этиловым, пропиловым, бутиловым) спиртами различной концентрации (от 100 до 80% по объему).

Из заявляемого ряда соединений в промышленности в настоящее время крупнотонажно производятся продукты этерификации фенилтрихлорсилана этиловым спиртом (различной концентрации) под названием модификатор 113-63 (ТУ 6-02-995-75) и модификатор 113-65 (ТУ 6-02-995-75).

Физико-химические константы использованных алкоксисиланов и полиалкоксисилоксанов приведены в табл.1.

Использование предложенного состава позволяет повысить прочностные свойства изделий за счет протекания ряда химических реакций между жидким стеклом, модификатором и древесным наполнителем по схеме
≡ Si-ONa+Na₂SiF₆ _→ ≡ Si-OH+6NaF+.

(1)
≡ Si-OH+HO-Si ≡ ≡ Si-O-Si ≡
(2)
≡ Si-OH+R′O-Si ≡ ≡ Si-O-Si ≡
(3)
≡ Si-OR′+HO- ≡ Si-O-
(4) Используемые алкоксисиланы и алкоксисилоксаны, вступая в химическую реакцию с выделившейся кремневой кислотой (схема 1) или продуктом ее конденсации (схема 2), по реакции (3) или с древесным наполнителем по реакции (4), увеличивают как расстояние между формирующимися узлами пространственной сетки (т. е. пластифицируют межузловые сшивки), так и обеспечивают химическую связь на наполнитель, что в конечном счете, снижает внутренние напряжения, возникающие в системе при отверждении жидкого стекла (особенно при использовании упругого целлюлозосодержащего наполнителя), и способствует повышению прочностных характеристик готовых изделий.

В табл. 1 приведен ряд соединений, иллюстрирующих примеры по заявляемой формуле изобретения:
продукты 1-3 характеризуют предельные и средние значения заявляемого ряда по показателям х и n. (Использовать продукты с n>8 нецелесообразно из-за высокой из вязкости и ограниченной совместимости с жидким стеклом);
продукты 2, 4, 5, 6 являются представителями соединений, отличающихся различной природой алкоксирадикала;
продукты 2, 7, 8 являются представителями заявляемого ряда соединений, отличающихся природой радикала у атома кремния;
продукт 9 является представителем обработанного этиловым спиртом (96% концентрации по объему) кубового остатка колонны ректификации фенилтрихлорсилана;
продукты 10-16 являются представителями дифункциональных алкоксисоединений заявляемого ряда, отличающиеся молекулярной массой (или степенью поликонденсации n), типом радикала у атома кремния, природой алкоксигруппы.

Использовать линейные алкоксисилоксаны с n>8 нецелесообразно из-за их ограниченной совместимости с жидким стеклом и снижения прочностных свойств материала.

В качестве кубового остатка колонны ректификации фенилтрихлорсилана использовали продут со следующими показателями: внешний вид темная, подвижная дымящаяся на воздухе жидкость без механических примесей и гелей
n20D

Для приготовления образцов древесно-стружечных плит использовали стружку хвойных пород фракции 10/5 с влажностью 4 мас. Расчетная плотность плиты 700 кг/м³. Изготовляли плиты однослойные толщиной 16 мм размером в плане 40х40 см.

Во всех случаях предварительно готовят связующее путем тщательной гомогенизации в течение 5 мин рецептурного количества товарного жидкого стекла, отвердителя и модифицирующей добавки (алкоксисилоксана). Затем в лабораторный смеситель к расчетному количеству древесных частиц при перемешивании добавляют приготовленное связующее и смесь гомогенизируют в течение 10 мин.

Из проклееной стружечной массы формируют пакет, проводят его подпрессовку и осуществляют горячее прессование при 100^оС, удельном давлении 4,0 МПа в течение 2 ч. Примеры конкретной реализации представлены в табл.2.

Испытание образцов плит по показателям, приведенным в табл.3, осуществляют через 24 ч после изготовления. Пример 1 в таблицах соответствует составу по прототипу.

Состав для древесно-стружечных плит. Сущность изобретения: состав мас. ч.: древесные стружки 100; жидкое Na-стекло из расчета сухого вещества стекла 40 - 60; содержащейся в нем воды 80 - 120; отвердитель - гексафторсиликат натрия; ди-(2-бензтиазолил) дисулфид или его соль с толуолсульфокислотой 1,2 - 4,2 и полиалкил (арил) алкоксисилоксан формулы I илиII приведенных в описании, 0,6 - 2,0. 3 табл.

СОСТАВ ДЛЯ ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ, включающий, мас.ч.

Древесные стружки 100
Жидкое Na-стекло
сухое вещество стекла 40 60
содержащаяся в нем вода 80 120
Отвердитель 1,2 4,2
отличающийся тем, что, с целью повышения прочностных свойств древесностружечных плит, состав дополнительно содержит 0,6 2,0 мас.ч. полиалкил(арил)алкоксисилоксана общей формулы

где x 0 3;
n 1 8;
R арил, С₁ С₉-алкил;
R′=CH₃, С₂Н₅, С₃Н₇, С₄Н₉,
или общей формулы
R′O(RR″SiO)_nR′,
где n, R и R′ имеют указанные значения;
причем R и R′′ могут быть одинаковы или различны,
а в качестве отвердителя состав содержит гексафторсиликат натрия, ди(2-бензтиазолил)ди-сульфид или его соль с толуолсульфокислотой.