КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОПЛАСТА Российский патент 1998 года по МПК C08L61/10 C08K13/02 C08J9/06 C08L61/10 C08L83/10 C08K13/02 C08K3/20 C08K5/23 C08K5/3467 

Предлагаемое изобретение относится к области производства пенофенопластов и может быть применено в качестве тепло- и звукоизоляции в судостроении, машиностроении, авиации и других отраслях.

Известна композиция для получения пенопласта на основе фенолоформальдегидной смолы, порофора, уротропина и различных наполнителей, но материалы, полученные на основе такой композиции, обладают невысокой механической прочностью, пониженной теплостойкостью (см. Берлин А.А., Шутов Ф.А. Пенополимеры на основе реакционноспособных олигомеров, М.Химия, 1978.с.296).

Наиболее близкими по технической сущности являются композиции для получения пенофенопластов, включающие новолачную смолу (например, марка СФ-121), вспенивающий агент (например, порофор ЧХЗ-57), уротропин, минеральный наполнитель (например, стекловолокно, перлит и др), добавки, улучшающие свойства материала (см. ТУ 6-05-958-78. Плиты термоизоляционные ФС-7-2).

Используемые соотношения компонентов в указанных композициях (мас.)
Новолачный фенолоформальдегидный олигомер СФ-121 - 100
Порофор ЧХЗ-57 - 3-5
Гексаметилентетрамин - 10-15
Минеральный наполнитель (например, перлит, стекловолокно) - 7-10
Пенопласт на основе данной композиции имеет следующие свойства:
Кажущаяся плотность, кг/м³ - 70-120
Разрушающее напряжение, МПа
при статическом изгибе - 0,2-0,4
при сжатии - -
Ударная вязкость, кДж/м² - -
Как видно из представленных выше данных, пенопласты имеют невысокую механическую прочность (ударная вязкость и прочность при сжатии даже не регламентируется) и довольно высокую токсичность при горении.

Целью предлагаемого изобретения является повышение физико-механических свойств пенофенопластов и снижение токсичности при их горении.

Указанная цель достигается тем, что в композицию для получения пенопласта, содержащую новолачную смолу (например, марка СФ-121), вспенивающий агент (например, порофор ЧХЗ-57), гексаметилентетрамин, кремнийорганический пенорегулятор на основе оксиалкиленорганосилоксанового блоксополимера (например, КЭП-2) и минеральный наполнитель (например, диоксид титана), дополнительно вводят тетразол или его замещенные , R, например H, NH₂.

Рекомендуемые соотношения компонентов приведены ниже (масс.ч):
Новолачная смола СФ-121 - 60-70
Тетразол или его производные - 30-40
Гексаметилентетрамин - 8-10
Порофор ЧХЗ-57 - 2-4
Пенорегулятор КЭП - 5-7
Наполнитель - диоксид титана - 15-25
Приготовление композиции осуществляется по способу смешения всех компонентов в шаровой мельнице в течение 40-60 мин.

Вспенивание композиций осуществляется в ограничительных формах беспрессовым способом при температуре 160± 5^oC в течение 1-1,5 час.

Кажущаяся плотность регулируется навеской готовой композиции.

Отличительным признаком заявляемой композиции является введение в композицию для получения пенопласта тетразола или его замещенных.

Анализ существующего уровня технологии в данной области и смежных областях показывает, что в настоящее время не известны пенофенопласты, полученные на основе композиций, включающих тетразол или его замещенные.

Ниже приводятся конкретные примеры заявляемой композиции.

Пример 1.

Композиция для получения пенофенопласта ФТ-2 имеет состав, масс.ч.:
Новолачная смола СФ-121 - 80
Тетразол - 20
Гексаметилентетрамин - 9
Порофор ЧХЗ-57 - 4
Эмульгатор КЭП-2 - 6
Наполнитель - диоксид титана - 20
Пеноматериалы на основе этой композиции имеют следующие свойства:
Кажущаяся плотность, кг/м³ - 100-125
Разрушающее напряжение, МПа
при статическом изгибе - 0,6-0,8
при сжатии - 0,4-0,5
Ударная вязкость, кДж/м² - 0,2-0,4
Величина интегрального показателя токсичности, H_лк50 (г/м³) - 25,1
Пример 2.

Композиция для получения пенофенопласта ФТ-3 имеет состав, масс.ч.:
Новолачная смола СФ-121 - 70
Тетразол - 30
Гексаметилентетрамин - 9
Порофор ЧХЗ-57 - 4
Эмульгатор КЭП-2 - 6
Наполнитель - диоксид титана - 20
Пеноматериал на основе этой композиции имеет следующие свойства:
Кажущаяся плостность, кг/м² - 100-125
Разрушающее напряжение, МПа
при статическом изгибе - 0,8-0,95
при сжатии - 0,6-0,8
Ударная вязкость, кДж/м² - 0,2-0,4
Величина интегрального показателя токсичности, H_лк50 (г/м³) - 26,3
Пример 3.

Композиция для получения пенофенопласта имеет состав, масс.ч.:
Новолачная смола СФ-121 - 60
Тетразол - 40
Гексаметилентетрамин - 9
Порофор ЧХЗ-57 - 4
Эмульгатор КЭП-2 - 6
Наполнитель - диоксид титана - 20
Пеноматериалы на основе этой композиции имеют следующие свойства:
Кажущаяся плотность, кг/м³ - 100-125
Разрушающее напряжение, МПа
при статическом изгибе - 0,8-0,95
при сжатии - 0,6-0,9
Величина интегрального показателя токсичности, H_лк50 (г/м³) - 27,2
Пример 4.

Композиция для получения пенофенопласта ФАТ-2 имеет состав, масс.ч.:
Новолачная смола СФ-121 - 80
5-Аминотетразол - 20
Гексаметилентетрамин - 9
Порофор ЧХЗ-57 - 4
Эмульгатор КЭП-2 - 6
Наполнитель - диоксид титана - 20
Пеноматериалы на основе этой композиции имеют следующие свойства:
Кажущаяся плотность, кг/м³ - 100-125
Разрушающее напряжение, МПа
при статическом изгибе - 0,8-0,9
при сжатии - 0,6-0,7
Ударная вязкость, кДж/м² - 0,2-0,4
Величина интегрального показателя токсичности, H_лк50 (г/м³) - 22,6
Пример 5.

Композиция для получения пенофенопласта ФАТ-3 имеет состав, масс.ч.:
Новолачная смола СФ-121 - 70
5-Аминотетразол - 30
Гексаметилентетрамин - 9
Порофор ЧХЗ-57 - 4
Эмульгатор КЭП-2 - 6
Наполнитель - диоксид титана - 20
Пеноматериалы на основе этой композиции имеют следующие свойства:
Кажущаяся плотность, кг/м³ - 100-125
Разрушающее напряжение, МПа
при статическом изгибе - 0,8-0,95
при сжатии - 0,6-0,8
Ударная вязкость, кДж/м² - 0,2-0,4
Величина интегрального показателя токсичности, H_лк50 (г/м³) - 24,5
Пример 6.

Композиция для получения пенофенопласта ФАТ-4 имеет состав, м.ч.:
Новолачная смола СФ-121 - 60
5-Аминотетразол - 40
Гексаметилентетрамин - 9
Порофор ЧХЗ-57 - 4
Эмульгатор КЭП-2 - 6
Наполнитель - диоксид титана - 20
Пеноматериалы на основе этой композиции имеют следующие свойства:
Кажущаяся плотность, кг/м³ - 100-125
Разрушающее напряжение, МПа
при статическом изгибе - 0,8-0,95
при сжатии - 0,6-0,9
Ударная вязкость, кДж/м² - 0,2-0,4
Величина интегрального показателя токсичности, H_лк50 (г/м³) - 25,2
Рецептуры композиций для пенопластов представлены в таблице 1.

Результаты испытаний, приведенные в примерах 1-6 и таблице 2 показывают, что введение тетразола или его замещенных в рекомендуемых количествах значительно снижает токсичность продуктов горения пенопластов (величина интегрального показателя токсичности H_лк50 (г/м³) для разработанного пенопласта увеличивается в 2,0-2,5 раза по сравнению с пенопластом ФС-7-2).

Следует подчеркнуть, что показатели физико-механических свойств (прочность при статическом изгибе и сжатии, ударная вязкость) для рекомендуемого пенопласта существенно превосходят (в 4-4,5 раз соответственно) те же величины пенопласта ФС-7. Введение в композицию тетразола или его производных в количествах менее 30 масс.ч. или более 40 масс.ч. нецелесообразно, т.к. приводит к снижению физико-механических показателей (см.таблицу 2).

Таким образом, предлагаемая композиция для получения пенофенопласта полностью отвечает требованиям, предъявляемым к изобретениям по критериям существенной новизны и полезности. Действительно, в литературе отсутствуют сведения о композициях на основе новолачных смол, в состав которых входит тетразол или его производные. Введение в состав композиции для пенофенопласта на основе новолачных смол, тетразола или его производных приводит к существенному улучшению его полезных свойств, а именно:
- снижение токсичности при горении;
- улучшение физико-механических свойств пенопластов.

Особенно важно снижение токсичности при горении пенопластов, что делает их более безопасными при эксплуатации и даст значительный социальный эффект.

Следует подчеркнуть, что положительный эффект (снижение токсичности и увеличение физико-механических свойств пенопластов) при введении в композицию тетразола и его производных не следует из каких-либо известных литературных данных и его невозможно было предсказать до проведения экспериментальных исследований.

Композиция для получения пенопласта может быть применена в качестве тепло- и звукоизоляции в судостроении, машиностроении, авиации. Композиция на основе новолачной фенолформальдегидной смолы содержит вспенивающий агент - порофор, кремнийорганический пенорегулятор, гексаметилентетрамин, минеральный наполнитель - диоксид титана и тетразол или его производные. Введение последнего в композицию позволяет повысить физико-механические свойства пенопластов на ее основе и снизить токсичность при горении. 2 табл.

Композиция для получения пенопласта, включающая новолачную фенолформальдегидную смолу, гексаметилентетрамин, порофор, кремнийорганический пенорегулятор и минеральный наполнитель - диоксид титана, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит тетразол или его производные при следующем соотношении компонентов композиции, мас.ч.:
Новолачная фенолформальдегидная смола - 60 - 70
Гексаметилентетрамин - 8 - 10
Порофор - 2 - 4
Тетразол или его производные - 30 - 40
Кремнийорганический пенорегулятор - 5 - 7
Диоксид титана - 15 - 254