КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОПЛАСТА Российский патент 1997 года по МПК C08L61/24 C08J9/30 

Изобретение относится к производству пенопластов на основе карбомидоформальдегидных смол, используемых в качестве тепло- и звукоизоляционных материалов в строительной индустрии.

При производстве пенопласта для снижения хрупкости, усадки и улучшения структурообразования пенопласта в состав смоляной композиции вводят модифицирующие добавки (модификаторы).

Известна композиция для получения пенопласта марки БТП-М [1] Композиция включает водный раствор карбамидоформальдегидной смолы КФЖ, пенообразователь ПО-ЗА, ортофосфорную кислоту и модифицирующие добавки в виде резорцина и синтетического латекса СКД-1.

Известна также композиция для получения карбамидоформальдегидных пенопластов, которая принята за прототип как наиболее близкое к заявляемому техническое решение [2] Известная композиция включает водный раствор карбамидоформальдегидной смолы, поверхностно-активное вещество (ПАВ), ортофосфорную кислоту и модификатор резорцин. Модифицирующее действие резорцина в известном решении основано на связывании фенольными группами резорцина как свободного (находящегося в смоле) формальдегида, так и формальдегида, образующегося в процессе поликонденсации смолы с образованием дополнительных химический связей, укрепляющих полимерную матрицу пенопласта. Модифицированный резорцином карбамидоформальдегидный пенопласт отличается от немодифицированного повышенной прочностью, меньшим значением влагопоглощения и более низкой миграцией формальдегида. Недостатком известных композиций является то, что их рецептура не позволяет значительно улучшить физико-механические свойства, которыми характеризуются теплоизоляционные материалы, в них содержатся примеси одноатомных фенолов, а это придает пенопласту неприятный запах и токсичность. Кроме того, резорцин является дефицитным и дорогостоящим материалом, использование которого для изготовления теплоизоляционных материалов экономически нецелесообразно.

Цель, на решение которой направлено заявляемое изобретение, повышение способности пенопластов сохранять свои теплоизоляционные функции в течение длительного срока эксплуатации и снижение токсичности.

Поставленную задачу можно решить за счет достижения технического результата, который заключается в улучшении физико-механических свойств.

Указанный технический результат достигается тем, что известная композиция для получения пенопласта, содержащая карбамидоформальдегидную смолу, поверхностно-активное вещество, ортофосфорную кислоту, воду и модификатор согласно изобретению в качестве модификатора содержит углегуминовый модификатор с содержанием гуминовых кислот 60 85% при следующем соотношении компонентов, мас.

Карбамидоформальдегидная смола 20 35
Поверхностно-активное вещество 0,4 0,5
Ортофосфорная кислота 2,0 3,0
Углегуминовый модификатор 0,4 0,6
Вода Остальное
Углегуминовый модификатор (УГМ) получается в результате механохимической переработки бурых и окисленных углей, содержащих 60 85% гуминовых кислот. Он выпускается промышленностью как стимулятор роста и развития растения по ТУ 117-2-22-93 и содержит не менее 70% калиевых и натриевых солей гуминовых кислот, зольную часть (25%) и влагу.

Гуминовые кислоты (ГОСТ 9517-69) это сложные высокомолекулярные соединения, характеризующиеся наличием активных кислых групп карбоксильных (СООН) и фенольных (-ОН), а также хиноидных группировок, что позволяет им активно взаимодействовать с формальдегидом, а также основными (аминными) группировками карбамидоформальдегидной смолы. Введение в состав композиции гуминовых кислот существенно повышает прочность карбамидоформальдегидных пенопластов и снижает уровень миграции формальдегида, уменьшая тем самым их токсикологическую опасность. Сопоставительный анализ показывает, что заявляемая композиция отличается от прототипа, а это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна".

Для доказательства соответствия заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень" проводилось сравнение с другими техническими решениями, известными из источников, включенных в "уровень техники". Заявляемый состав компонентов для получения пенопласта соответствует требованию изобретательского уровня, так как обеспечивает улучшение физико-механических свойств, это в свою очередь позволяет повысить способность пенопластов сохранять свои теплоизоляционные функции в течение длительного срока эксплуатации и снизить токсичность, что не следует явным образом из известного уровня техники.

Действие гуминовых кислот на свойства карбамидных пенопластов иллюстрируется примерами.

Пример 1.Для получения карбамидоформальдегидного пенопласта использовали состав, включающий карбамидоформальдегидную смолу марки КФЖ (ГОСТ 14231-78), поверхностно-активное вещество "Волгонат" (МРТУ 2-06-01-39-65), углегуминовый модификатор УГС (ТУ 117-2-22-93) и ортофосфорную кислоту (ГОСТ 6552-80) при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Смола КФЖ 20
Поверхностно-активное вещество "Волгонат" 0,5
Углегуминовый модификатор УГМ 0,4
Ортофосфорная кислота 2,0
Вода Остальное
Водный раствор смолы КФЖ, "Волгонат" и УГМ вспенивали сжатым воздухом до кратности 10 12 и в полученную пену при перемешивании вводили ортофосфорную кислоту. Полученную массу выдерживали при комнатной температуре 30 мин, затем высушивали полученный образец до постоянного веса и исследовали.

Пример 2.Для получения карбамидоформальдегидного пенопласта использовали состав, аналогичный примеру 1 при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Смола КФЖ 30
Поверхностно-активное вещество "Волгонат" 0,5
Углегуминовый модификатор УГМ 0,4
Ортофосфорная кислота 2,0
Вода Остальное
Пример 3.Для получения карбамидоформальдегидного пенопласта использовали состав, аналогичный примерам 1,2 при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Смола КФЖ 35
Поверхностно-активное вещество "Волгонат" 0,5
Углегуминовый модификатор УГМ 0,4
Ортофосфорная кислота 2,0
Вода Остальное
Все три примера повторили неоднократно, добавляя углегуминовый модификатор УГМ в следующих количествах, мас. 0,3; 0,5; 0,6; 0,7.

Результаты измерений основных физико-механических свойств карбамидоформальдегидного пенопласта и миграции формальдегида представлены в таблице, где для сравнения представлены свойства пенопласта, модифицированного резорцином (по прототипу).

Приведенные в таблице данные показывают, что введение в состав композиции углегуминового модификатора в пределах 0,4 0,6 улучшает прочностные характеристики карбамидоформальдегидного пенопласта и понижает миграцию формальдегида, что в свою очередь снижает токсичность пенопласта. При этом нижний предел содержания УГМ выбран 0,4% так как при снижении его содержания до 0,3% наблюдается выделение формальдегида в воздухе (0,01) и резко понижается предел прочности на сжатие. Верхний предел выбран 0,6% так как повышение содержания УГМ до 0,7% также влечет за собой резкое снижение предела прочности на сжатие, хотя выделения формальдегида при этом не наблюдается.

Таким образом, использование предложенной композиции позволяет получить пенопласт с улучшенными физико-механическими свойствами и снизить выделение формальдегида в воздушную среду. Возможность промышленного применения подтверждается протоколом исследования изготовленного образца санитарно-гигиенической лабораторией г. Иркутска (протокол прилагается).

Использование: в качестве тепло- и звукоизоляционных материалов в строительной индустрии. Сущность изобретения: композиция содержит, мас.%: карбамидоформальдегидную смолу 20 - 35; ортофосфорную кислоту 2,0 - 3,0; поверхностно-активное вещество (пенообразователь) 0,4 - 0,5; углегуминовый модификатор УГМ с содержанием гуминовых кислот 60 - 85% 0,4 - 0,6 и воду. Водный раствор смолы ПАВ и УГМ вспенивают сжатым воздухом и добавляют ортофосфорную кислоту. Получают прочный малотоксичный пенопласт. 1 табл.

Композиция для получения пенопласта, содержащая карбамидоформальдегидную смолу, поверхностно-активное вещество, ортофосфорную кислоту, воду и модификатор, отличающаяся тем, что в качестве модификатора она содержит углегуминовый модификатор УГМ с содержанием гуминовых кислот 60 85% при следующем соотношении компонентов, мас.

Карбамидоформальдегидная смола 20 35
Поверхностно-активное вещество 0,4 0,5
Ортофорсфорная кислота 2,0 3,0
Углегуминовый модификатор УГМ с содержанием гуминовых кислот 60 85% - 0,4 0,6
Вода Остальноеу