АМИНОПЕНОПЛАСТ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ, КОМПОНЕНТ ПРОДУКТА ФОРКОНДЕНСАЦИИ АМИНОПЛАСТА, КОМПОНЕНТ ОТВЕРДИТЕЛЯ-ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЯ, ПРИМЕНЕНИЕ АМИНОПЕНОПЛАСТА Российский патент 1997 года по МПК C08J9/06 

Изобретение относится к получению стабильных, безусадочных, при необходимости огнеупорных и/или безизлучательных аминопластов, применяемых в качестве наполнителей в строительных материалах, защитных покрытий для сельского хозяйства или в качестве маслопоглощающего средства.

Аминопенопласты используются в течение десятилетий. Однако до настоящего времени применение этих пенопластов, например, в качестве заполнителей полых пространств в высотном строительстве было ограничено, в частности, из-за их недостаточной стабильности, их сильной усадки и нежелательной эмиссии формальдегида. Это объясняется главным образом тем, что до сих пор не удалось перенести достигнутые лабораторные результаты на место использования. Кроме того, неудовлетворительно были разрешены связи усадочной характеристики, которые связаны с характеристикой выделения формальдегида. Поэтому аминопенопласты в высотном строительстве в течение последних лет были почти полностью вытеснены с рынка.

В соответствии с уровнем техники до настоящего времени в качестве добавки в раствор промежуточного продукта поликонденсации смол известны многоатомные спирты, как, например, полиэтиленгликоль, диэтиленгликоль, сорбит и т.д. [1] Применение этих предположительно стабилизирующих молекулярные цепи спиртов ограничено количественными фракциями. Избытки спиртов снижают огнестойкость пенопластов. Чтобы несмотря на это сохранить огнестойкость, избытку спиртов пытались противодействовать путем добавления, например, продуктов разложения ортоборной кислоты.

Хотя благодаря добавлению эфиров борной кислоты удалось улучшить качество смол или качество пенопластов, однако продукты все еще не полностью были удовлетворительными.

Наиболее близким по технической сущности является аминопенопласт, полученный путем взаимодействия продукта форконденсации мочевины с формальдегидом (компонент A) с отвердителем пенообразователем (компонент B) [2]
Компонент A представляет собой продукт взаимодействия мочевины с формальдегидом в 37 40% -ном растворе и многоатомного спирта. Компонент B включает алкилсульфоновую кислоту с растворенной в ней мочевиной, многоатомный спирт, воду и 85%-ную фосфорную кислоту.

Технической задачей изобретения является создание аминопенопластов с оптимальной стабильностью при большом объеме и небольшого веса, а также безусадочных и/или безизлучательных аминопластов.

Задача решается тем, что аминопенопласт получают путем взаимодействия продукта форконденсации мочевины с формальдегидом при их мольном соотношении 1:1,25 2,5 соответственно в виде 37 40%-ной концентрации, многоатомного спирта и 2,3-дибром-2-бутен-1,4-диола (компонент A) с раствором отвердителя-пенообразователя (компонент B), включающим 85%-ную фосфорную кислоту, спирты C₁₅-C₂₂ жирного ряда, додецилбензолсульфокислоту, резорцин и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Компонент A:
Продукт форконденсации мочевины и формальдегида 80 82
Многоатомный спирт 10
2,3-Дибром-2-бутен-1,4-диол 8 10
Компонент B:
Додецилбензолсульфокислота 18
85%-ная фосфорная кислота 6
Полиэтиленгликоль 6
Спирт C₁₅-C₂₂ жирного ряда 1,5
Резорцин 1,5
Вода 970
Задача решается также тем, что компонент продукта форконденсации аминопласта (компонент A), содержащий продукт взаимодействия мочевины с формальдегидом в 37 40%-ном растворе и многоатомный спирт, содержит продукт взаимодействия мочевины с формальдегидом при их мольном соотношении 1 1,5 - 2,5 соответственно и дополнительно 2,3-дибром-2-бутен-1,4-диол при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Продукт взаимодействия мочевины с формальдегидом 80 82
Многоатомный спирт 10
2,3-Дибром-2-бутен-1,4-диол 8 10
Техническая задача изобретения решается также тем, что компонент отвердителя пенообразователя (компонент B), содержащий 85%-ную фосфорную кислоту, воду, резорцин и додецилбензолсульфокислоту, дополнительно содержит полиэтиленгликоль и жирный спирт C₁₅-C₂₂, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Додецилбензолсульфокислота 18
85%-ная фосфорная кислота 6
Полиэтиленгликоль 6
Спирт C₁₅-C₂₂ жирного ряда 1,5
Резорцин 1,5
Вода 970
Способ получения аминопласта заключается во взаимодействии компонента A с компонентом B при их массовом соотношении 1:2-3.

Для получения безизлучающих, безусадочных, огнестойких аминопластов, которые пригодны прежде всего в качестве звукоизолирующих и теплоизолирующих наполнителей в высотном строительстве, а также для других целей, к раствору промежуточного продукта поликонденсации смол наряду с известными многовалентными спиртами добавляется галоген-(предпочтительно бром)-алкилен-полиол, например 1,4-дибром-2-бутен-1,4-диол. Алкиленовая группа этих многоатомных спиртов включает ненасыщенные олефиновые группы с одной или несколькими двойными связями. Хотя механизм реакции выяснен не полностью, однако предполагается, что эти соединения соединяются как с имеющимся свободным формальдегидом, так и с имеющимися метоксильными группами, которые могут превращаться в формальдегид и при низких, как, например, высокие температуры окружающей среды, дают стабильные соединения.

Наряду с полученной с помощью галогенного соединения трудной воспламеняемостью пенопластов (в соответствии с требованиями класса горения У/З Швейцарии) с помощью этой добавки могут быть получены аминопенопласты с неизвестной до сих пор стабильностью. Протолитические реакции вследствие физических внешних воздействий на готовый отвержденный пенопласт при нормальных условиях полностью удалены.

В качестве растворов промежуточных продуктов поликонденсации аминопластов пригодны получаемые известным путем взаимодействия мочевины и формальдегида в молярном отношении от 1 1,25 до 1 2,5, предпочтительно 1 2, примерно при pH от 4 до 6 содержащихся в 30 70%-ном водном растворе продукты. Предпочтительно пригодны полученные промежуточные продукты поликонденсации смол с содержанием примерно от 30 до 40 мас. твердых тел. Такие продукты могут быть приобретены в торговле или легко получены известным способом.

Дополненные добавкой в соответствии с изобретением компоненты промежуточного продукта поликонденсации смол могут известным образом преобразовываться с помощью известного, имеющегося в продаже компонента отвердителя пенообразователя или другого описанного ниже компонента отвердителя пенообразователя, в соответствии с изобретением и известным способом перерабатываться в пенопласт.

Если, с другой стороны, огнестойкость не играет большой роли и усадка не имеет большого значения, как, например, при использовании пенообразователя в качестве защитных пенопластов или для поглощения масла, имеющиеся в продаже промежуточные продукты поликонденсации карбамидо-формальдегидных смол могут преобразовываться с помощью добавленных отвердителей пенообразователей в соответствии с изобретением.

Однако если желательно или необходимо снизить усадку при отверждении до минимума, как это, например, имеет место в высотном строительстве, то было обнаружено, что достигаются совершенно неожиданные результаты, если используют раствор пенообразователя на основе додецилбензолсульфокислоты, которая при необходимости этерифицирована с помощью одного или нескольких спиртов жирного ряда, при добавлении содержащих длинную цель многовалентных спиртов, как, например, полиэтиленгликоль. При этом достигаются стабилизирующие молекулярные цепи и тем самым уменьшающие усадку действия. Появляется лучшее поверхностное распределение воды и оптимальная ячеистая структура пенопласта при одновременном отсутствии потери объема пенопласта. С помощью степени этерификации сульфокислоты можно по желанию оптимально управлять интенсивностью пенообразования. Для этерификации прежде всего пригодны спирты жирного ряда с 15 22 атомами углерода.

В качестве отвердителей преимущественно используется 85%-ный водный раствор фосфорной кислоты, причем требуется только часть обычного до сих пор количества. Доля кислоты для отверждения составляет лишь 1/4 1/3 обычного количества, которое до сих пор было необходимо для отверждения карбамидных смол. С помощью количества добавленного полиэтиленгликоля можно целенаправленно влиять на поверхностное натяжение пенообразователя.

Полиэтиленгликоль является другим фактором для построения структурной сетки пенопласта и одновременно действует в сравнительно небольших процентных долях в качестве вещества, уменьшающего усадку. В зависимости от потребности могут использоваться полиэтиленгликоли с различными молекулярными весами.

Полученные в соответствии с изобретением пенопласты пригодны, например, в качестве заполнителя в высотном строительстве, в аграрной области, где вспенивание с преимуществом осуществляется на рабочем месте, в качестве покровных пенопластов, где тонкий слой пены благодаря стабильности приводит к желаемому уплотнению, а также для абсорбции масла, в частности для абсорбции неочищенного масла, и для подобных случаев применения. Они являются биологически разрушаемыми. Так как они почти полностью имеют поверхность с открытыми порами, можно добиться поглощения масла в течение кратчайшего времени, что является большим преимуществом при авариях любого вида, связанных с утечкой масла.

Смешивание и вспенивание компонентов A и B, а также придание формы и возможное размельчение пенопласта может осуществляться известными методами (патент Швейцарии N 584104).

Пример 1. Раствор пенообразователя отвердителя: 970 мас.ч. воды; 18 мас. ч. додецилбензолсульфокислоты, 6 мас.ч. 85%-ной фосфорной кислоты, 6 мас. ч. полиэтиленгликоля, 1,5 мас.ч. резорцина перерабатываются в гомогенный раствор.

Этот раствор пригоден для получения аминопенопласта со структурной сеткой очень хорошей стабильности благодаря добавлению раствора промежуточного продукта поликонденсации аминопласта (фирмы "БАСФФ"), имеющегося в продаже, например, в установке, которая описана в патенте Швейцарии N 584104. Полученный таким образом биологически разрушаемый пенопласт отлично пригоден для адсорбции масла, для покрытия хранилищ и применения в сельском хозяйстве.

Пример 2. Раствор пенообразователя-отвердителя.

Постоянство качества и стабильность пенопластов еще больше повышаются, если к указанным в примере 1 компонентам добавляют 1,5 мас. C₁₅-C₂₂-спирта жирного ряда, который этерифицируется с частью додецилбензолсульфокислоты. Переработанный с известными промежуточными продуктами поликонденсации аминосмол или с раствором в соответствии с примером 3 они пригодны для использования в высотном строительстве и дают высокую стабильность, а также безусадочность и не имеют запаха.

Пример 3. Смоляной раствор.

80 82 мас. ч. имеющегося в продаже 37 40-процентного раствора промежуточного продукта поликонденсации аминопласта (фирмы "БАСФ") смешивают с 10 мас. ч. сорбита и 8 10 мас.ч. частями 1,4-дибромбутендиола.

Пример 4. Аминопенопласт
В установках в соответствии с патентом Швейцарии N 584104 полученные в примерах 2 и 3 растворы в соотношении 1 2 1 3 были переработаны в огнестойкий пенопласт, который имел следующие свойства.

Четыре различных пробы (100 х 100 х 100 мл) после сушки пенопласта (14 - 18 кг/м³) были разрезаны. Эти пробы перед испытанием были климатизированы в течение 24 ч при влажности 50 об. Затем они были термостабилизированы в печи (в течение 3 ч при температуре примерно 80^oC выше ванны водяного пара). По истечении 3 ч пробы были извлечены из печи и в течение 24 ч высушивались в помещении с кондиционированным воздухом при влажности 50 об.

Средняя потеря веса четырех проб составляла 0,425 г в расчете на одну пробу.

Средняя линейная потеря размера каждой стороны кубина составила 1,58 мм.

Пенопласт на основе аминосмол вышеупомянутого качества дает на практике при нормальных физических условиях линейную усадку, равную максимум 0,2% Выделенная во время фазы сушки влага при практическом применении содержит лишь следы формальдегида, которые физиологически больше неощутимы. После осуществленной сушки структура пенопласта остается стабильной и не выделяет дополнительно формальдегид, как это происходит с общеизвестными пенопластами.

Использование: в качестве наполнителей в строительных материалах, защитных покрытий для сельского хозяйства или в качестве маслопоглощающего средства. Сущность изобретения: аминопласт состоит из компонента A и компонента B (отвердителя - пенообразователя) и получается взаимодействием компонентов A и B при их массовом соотношении 1:2 - 3. Компонент A содержит (ч.): продукт форконденсации мочевины с формальдегидом при их мольном соотношении 1: 1,5 - 2,5, в виде 37 - 40%-ного раствора 80 - 82; многоатомный спирт 10; 2,3-дибром-2-бутен-1,4-диол 8 - 10. Компонент B включает (ч.): додецилсульфокислоту 18, 85%-ную фосфорную кислоту 6; полиэтиленгликоль 6; спирт C₁₅-C₂₂ жирного ряда 1,5; резорцин 1,5; воду 970. Взаимодействием компонентов получают стабильный огнестойкий пенопласт с максимальной усадкой, равной максимум 0,2%, который не выделяет свободный формальдегид. 7 с.п. ф-лы.

1. Аминопенопласт, полученный путем взаимодействия продукта форконденсации мочевины с формальдегидом при их мольном соотношении 1:1,25 - 2,5 соответственно в виде 37-40% -ной концентрации, многоатомного спирта и 2,3-дибром-2-бутен-1,4-диола (компонент А) с раствором отвердителя - пенообразователя (компонент В), включающим 85%-ную фосфорную кислоту, спирты С_1 5 С_2 2 жирного ряда, додецилбензолсульфокислоту, резорцин и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Компонент А:
Продукт форконденсации мочевины и формальдегида 80 82
Многоатомный спирт 10
2,3-Дибром-2-бутен-1,4-диол 8 10
Компонент В:
Додецилбензолсульфокислота 18
85%-ная фосфорная кислота 6
Полиэтиленгликоль 6
Спирт С_1 5 С_2 2 жирного ряда 1,5
Резорцин 1,5
Вода 970
2. Компонент продукта форконденсации аминопласта (компонент А), содержащий продукт взаимодействия мочевины с формальдегидом в 37-40%-ном растворе и многоатомный спирт, отличающийся тем, что он содержит продукт взаимодействия мочевины с формальдегидом, полученный при их мольном соотношении 1:1,5 2,5 соответственно и дополнительно содержит 2,3-дибром-2-бутен-1,4-диол при следующем соотношении компонентов, мас. ч.

Продукт взаимодействия мочевины с формальдегидом 80 82
Многоатомный спирт 10
2,3-Дибром-2-бутен-1,4-диол 8 10
3. Компонент отвердителя-пенообразователя (компонент В), содержащий 85% -ную фосфорную кислоту, воду, резорцин и додецилбензолсульфокислоту, отличающийся тем, что дополнительно содержит полиэтиленгликоль и спирт С_1 5 С_2 2 жирного ряда при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Додецилбензолсульфокислота 18
85%-ная фосфорная кислота 6
Полиэтиленгликоль 6
Спирт С_1 5 С_2 2 жирного ряда 1,5
Резорцин 1,5
Вода 970
4. Способ получения аминопенопласта путем взаимодействия продукта форконденсации аминопласта и отвердителя-пенообразователя, отличающийся тем, что в качестве продукта форконденсации аминопласта используют компонент А по п. 2, а в качестве отвердителя-пенообразователя компонент В по п.3 при их массовом соотношении 1:2-3 соответственно.