СОСТАВ ДЛЯ ВСПЕНЕННОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2000 года по МПК C08L61/10 C08K13/02 C08J9/06 C08K13/02 C08K3/24 C08K3/26 C08K5/05 C08K5/09 

Изобретение относится к изготовлению композиционных полимерных материалов на базе фенолформальдегидных смол резольного типа и может быть использовано в промышленном строительстве в качестве конструкционного и теплоизоляционного материалов.

Известна композиция для пенопласта, включающая в мас.%: ФРВ-1A - смесь фенолформальдегидной резольной смолы, алюминиевой пудры и поверхностно-активного вещества ОП-7 46-55; вспенивающе-отверждающий агент ВАГ-3 - (продукт конденсации сульфофенилмочевины, формальдегида и ортофосфорной кислоты) 12-18; наполнитель - отходы переработки апатитовых руд 16-25 и карбомидоформальдегидную смолу 11-17 (А.с. N 1407938, кл. C 08 L 61/10, 1988).

Недостатком указанной композиции является низкая прочность при сжатии (0,85 МПа).

Известен также состав для композиционного материала, содержащий в мас.%: продукт конденсации отходов ацетонфенольного производства с формальдегидом 50-70; аддукт окиси этилена и алкилфенолов 4-7; алюминиевую пудру 0,5-1,0; бензолсульфокислоту 8-13; ортофосфорную кислоту 9,5-15,0; этиленгликоль 4-8; мочевина 4-6 (Патент РФ N 2001063, кл. C 08 L 61/10, C 08 J 9/06, 1993).

Недостатком данного состава является низкая прочность при сжатии (0,52 МПа).

Наиболее близкой к заявленному объекту является композиция для получения искусственных пористых заполнителей, содержащая в мас.%: продукт конденсации отходов ацетонфенольного производства с формальдегидом 36-46; кислотный катализатор 24-34; наполнитель - порода мергель 22-38 (Патент РФ N 2083613, кл. C 08 L 61/10. C 04 B 20/00, 1997, прототип),
Недостатком данной композиции является то, что из нее невозможно получать заливочные композиции, а изготавливаемый на ее основе материал имеет недостаточно хорошие физико-механические свойства.

Задачей изобретения является создание заливочного пористого композиционного материала для использования в промышленном строительстве в качестве теплоизоляционного и конструкционного материала с улучшенными физико-механическими свойствами.

Технический результат - снижение водопоглощения и повышение прочности получаемого материала.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известное вещество известной композиции для получения искусственных пористых заполнителей, содержащее продукт конденсации отходов ацетонфенольного производства с формальдегидом, кислотный катализатор состоящий из бензолсульфоновой кислоты, ортофосфорной кислоты и этиленгликоля при их массовом соотношении 1:0,4:0,3 соответственно, и наполнитель - породу мергель, содержащую в мас.%: клиноптилолит - 18; кальцит - 19; монтмориллонит - 33; кварц - 30, содержит в качестве наполнителя породу мергель, предварительно нагретую при 700^oC в течение 15 мин, при следующем соотношении компонентов композиции, мас.%:
Продукт конденсации отходов ацетонфенольного производства с формальдегидом - 42 - 52
Кислотный катализатор - 24 - 34
Порода мергель, прогретая при 700^oC в течение 15 мин - 18-30
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав для вспененного композиционного материала отличается от известного использованием в качестве наполнителя породы мергель, прогретой при температуре 700^oC в течение 15 минут.

Это позволяет уменьшить водопоглощение материала на 23,6 отн.% и увеличить прочность на 52 отн.%.

Порода мергель, прогретая при температуре 700^oC в течение 15 мин, выступает в составе и в качестве вспенивателя, что исключает необходимость использования алюминиевой пудры как более дорогостоящей.

Вещества, используемые в составе:
- продукт конденсации отходов ацетонфенольного производства с формальдегидом получают по реакции поликонденсации формальдегида с отходами ацетонфенольного производства по ТУ 6-07-2069635-86092.

- кислотный катализатор представляет собой смесь в соотношении 1:0,4:0,3 соответственно: бензолсульфоновая кислота ТУ-16-09-3737-74; ортофосфорная кислота ГОСТ 10678-76E; этиленгликоль ГОСТ 10164-75; порода мергель Городищенского проявления (Республика Татарстан), представленная в природном (естественном) состоянии минералами, мас.%: клиноптилолит - 18; кальцит - 19; монтмориллонит - 33; кварц - 30 и содержащая в мас.%:
SiO₂ - 54,58; TiO₂ - 0,26; Al₂O₃ - 5,27; Fe₂O₃ - 2,08; CaO - 15,78; MgO - 1,10; Na₂O - 0,19; K₂O -0,74; P₂O₅ - 0,04; CO₂ -6,94; вода остальное, прогретая при температуре 700^oC в течение 15 мин, и приобретающая после прогрева (термической активации) следующий измененный минеральный состав, мас.%: цеолит - 16; кальцит - 7; OKТ опал-кристобалитовая (кварц) фаза - 55; глинистые минералы - 15; кварц - полевой шпат - 7 и содержащая в мас.%: SiO₂ раст. - 15,56; SiO₂ - 55,65; Al₂O₃ - 5,82; Fe₂O₃ - 1,87; CaO - 13,79; MgO - 1,08; K₂O - 1,04; CO₂ - 5,19.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

Состав готовят при комнатной температуре. Берут 42% продукта конденсации отходов ацетонфенольного производства с формальдегидом (ПКАФФ), смешивают с 29% породы мергель, прогретой при температуре 700^oC в течение 15 мин, размешивают 10-15 мин до пластического состояния, после чего добавляют 28% кислотного катализатора. Размешивают до полного смешивания всех компонентов и заливают образовавшуюся массу в пресс-форму, где происходит вспенивание. Вспененной массе дают остыть до комнатной температуры, отвердиться. После чего извлекают вспененный композиционный материал из пресс-формы и далее используют по назначению. Состав и данные по определению свойств композиционного материала приведены в табл. 1 (состав 1).

Пример 2.

Состав для вспененного композиционного материала готовят по примеру 1, с тем отличием, что берут 46% ПКАФФ, 30% наполнителя и 24% кислотного катализатора. Состав и данные по определению свойств материала приведены в табл. 1 (состав 2).

Пример 3
Состав для вспененного композиционного материала готовят по примеру 1, с тем отличием, что берут 48% ПКАФФ, 18% наполнителя и 34% кислотного катализатора. Состав и данные по определению свойств материала приведены в табл. 1 (состав 3).

Пример 4.

Состав для вспененного композиционного материала готовят по примеру 1, с тем отличием, что берут 52% ПКАФФ, 20% наполнителя и 28% кислотного катализатора. Данные по определению свойств материала приведены в табл. 1 (состав 4).

Для определения оптимального количества наполнителя в составе проведены дополнительные эксперименты (составы 5 и 6). Показано, что при уменьшении породы мергель, прогретой до температуры 700^oC в течение 15 мин до 10%, уменьшается прочность на сжатие и увеличивается водопоглощение. Увеличение же наполнителя до 36% нецелесообразно, так как не влечет за собой существенного изменения характеристик, но при таком количестве состав получается очень густой и не растекается по пресс-форме.

Для определения оптимальной температуры прогрева были также проведены дополнительные эксперименты (составы 7 и 8).

Показано, что при уменьшении температуры прогрева до 600^oC в течение 15 мин водопоглощение увеличивается и прочность уменьшается, а при увеличении температуры до 800^oC в течение 15 мин масса практически вспенивается.

Для определения возможности использования породы мергель другого месторождения были проведены дополнительные эксперименты.

В составе для композиционного материала была использована порода мергель Татарско-Шатрашанского проявления (Республика Татарстан), представленная, после прогрева при температуре 700^oC в течение 15 мин, следующими минералами, мас.%:
цеолит - 17; кальцит - 7,0; ОКТ-фаза - 54; глинистые минералы - 16,0; кварц-полевой шпат - 6,0 и содержащая в мас.%:
SiO₂ - 55,95; SiO₂ раст. - 14,76; Al₂O₃ - 6,17; Fe₂O₃ - 1,93; CaO -13,73; MgO - 1,29; K₂O - 0,98; CO₂ - 5,15.

Состав и данные по определению свойств композиционного материала на основе породы мергель с Татарско-Шатрашанского месторождения приведены в табл. 1 (состав N 9, 10).

Таким образом, из приведенных данных следует, что вспененный композиционный материал, полученный на основе заявляемого состава (составы 1-4, 9, 10) обладает высокой прочностью при сжатии и низким водопоглощением по сравнению с прототипом.

Прочность получаемого материала увеличивается на 52 отн.%, а водопоглощение снижается на 23,6 отн.%.

Использование в составе для вспененного композиционного материала породы мергель, прогретой при температуре 700^oC в течение 15 мин, позволяет получить прочный пористый легкий материал с низким водопоглощением, что важно при использовании его в качестве теплоизоляционного материала, исключая при этом применение дорогостоящей алюминиевой пудры.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное вещество при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в промышленном строительстве в качестве конструкционного и теплоизоляционного материала;
- для заявленного вещества в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке примеров;
- средство, воплощающее заявленное вещество при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Изобретение относится к изготовлению композиционных полимерных материалов на базе фенолформальдегидных смол резольного типа и может быть использовано в промышленном строительстве в качестве конструкционного и теплоизоляционного материалов. Описывается состав для вспененного композиционного материала, содержащий продукт конденсации отходов ацетофенольного производства с формальдегидом, кислотный катализатор, состоящий из бензолсульфоновой кислоты, ортофосфорной кислоты и этиленгликоля при их массовом соотношении 1:0,4:0,3 соответственно, и наполнитель - породу мергель. Его отличие состоит в том, что в качестве наполнителя он содержит породу мергель, предварительно прогретую при 700°С в течение 15 мин при следующем соотношении компонентов композиции, маc.%: продукт конденсации отходов ацетофенольного производства с формальдегидом - 42-52; кислотный катализатор - 24-34; порода мергель, прогретая при 700°С в течение 15 мин - 18-30. Технический результат - снижение водопоглощения и повышение прочности получаемого материала. 1 табл.

Состав для вспененного композиционного материала, содержащий продукт конденсации отходов ацетофенольного производства с формальдегидом, кислотный катализатор, состоящий из бензолсульфоновой кислоты, ортофосфорной кислоты и этиленгликоля при их массовом соотношении 1:0,4:0,3 соответственно, и наполнитель - породу мергель, отличающийся тем, что в качестве наполнителя он содержит породу мергель, предварительно прогретую при 700^oC в течение 15 мин при следующем соотношении компонентов композиции, мас.%:
Продукт конденсации отходов ацетофенольного производства с формальдегидом - 42 - 52
Кислотный катализатор - 24 - 34
Порода мергель, прогретая при 700^oC в течение 15 мин - 18 - 30