МНОГОЦЕЛЕВАЯ ВСПЕНЕННАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2002 года по МПК C08L61/24 

Изобретение относится к полимерным композициям на основе карбамидоформальдегидных водорастворимых смол и может быть использовано для изготовления сорбентов, применяемых в природоохранных целях при очистке загрязненных водоемов и грунта, промышленных зданий и сооружений, средств транспорта и других объектов от нефтепродуктов, растворенных ионов тяжелых металлов и других загрязнений, а также при тушении пожаров и в качестве строительного теплоизоляционного и декоративно-оформительского материала.

Известна композиция для получения пенопласта, включающая мочевиноформальдегидную смолу, воду, вспенивающий агент и отвердитель - соляную и серную кислоту [А.с. 431199, кл. C 08 J 9/06, 1970 г.].

Пенопласт на основе этой композиции имеет низкий предел прочности при сжатии, а полное отверждение пенопласта происходит в течение длительного промежутка времени - от нескольких дней до нескольких недель.

Известна также композиция для получения пенопласта, включающая 73-75%-ный водный раствор мочевиноформальдегидной смолы и отвердитель, которая в качестве отвердителя содержит 20-22%-ный раствор соляной кислоты, кроме того, эта композиция еще содержит пенообразователь и синтетический латекс [Терновский Д. Д. , Юозапавечене А.Б. Утеплитель из быстро твердеющей пены. Строительные материалы].

Получаемый на ее основе пенопласт имеет низкий предел прочности при сжатии, узкий диапазон технических возможностей, что не позволяет использовать его в качестве сорбента.

Известна композиция для получения пенопласта, включающая мочевиноформальдегидную смолу, соляную кислоту, портландцемент и воду [SU 1761767, C 08 L, 1992]. Данная композиция принята за прототип.

Полимер, получаемый на основе этой композиции, имеет хорошую пористую структуру, необходимую предохранения грунтов, горных пород и сырьевых материалов от промерзания проведения тепла и шумоизоляционных работ. Кроме того, предлагаемая композиция состоит из небольшого числа компонентов и экономична.

Однако полимер, получаемый из этой композиции, имеет прочность при объемном весе 0,66 г/см³, не превышающую 48,2 кгс/см². Это ограничивает использование ее в качестве полимерного сорбента, так как из нее нельзя делать сорбирующие боны, маты, крошку.

Предлагаемая многоцелевая вспененная полимерная композиция позволяет получить технический результат, заключающийся в том, что за счет увеличения процентного содержания в рецептуре карбамидоформальдегидной смолы, применения наполнителя, включающего антипирен и инертный наполнитель, и красителя, повышается прочность получаемого из нее полимерного сорбента и расширяется область его использования, т.е. возможность получения из него сорбирующих бон, матов, фильтров, крошки, применения при тушении пожаров в качестве изолирующего средства, благодаря наличию в рецептуре антипирена - гидроокиси алюминия, а также в строительстве в качестве теплоизоляционного и декоративного материала.

Сущность изобретения заключается в следующем. Предлагаемая полимерная композиция содержит в качестве связующего карбомидоформальдегидную смолу, пенообразователь ПО-1 на основе продукта контакта Петрова, отвердитель - неорганическую кислоту, наполнитель и воду, причем в качестве наполнителя она содержит антипирен-гидроокись алюминия и инертный наполнитель, выбранный из ряда: мел, каолин, древесная мука, лигнинная мука, или их смесь и дополнительно краситель.

От наиболее близкого аналога заявляемая полимерная композиция отличается тем, что в качестве наполнителя используют наполнитель следующего состава:
Антипирен - А1(ОН)₃ - гидроокись алюминия.

Инертный наполнитель - выбранный из ряда: мел, каолин, древесная мука, лигнинная мука или их смесь.

А также наличием в составе композиции наполнителей, определяющих гамму цветности, аналогичных цветным наполнителям, применяемым в резинотехнической промышленности, таким как сажа, красная окись железа, ультрамарин и других, в том числе люминесцентных.

Изобретательский уровень данной композиции определяется тем, что наполнитель применяется в количестве, мас.%:
Антипирен - 15 - 25
Инертный наполнитель - 5 - 10
Применение наполнителя, включающего антипирен и инертный наполнитель, позволяет обеспечить получаемой композиции высокую прочность, экологическую чистоту и значительно повысить огнестойкость композиции по сравнению с известными аналогами.

Нижний предел содержания комплексного наполнителя определяется огнестойкостью композиции, а верхний -возможностью нанесения ее на объект под давлением через форсунки.

Краситель применяется в количестве 0,5-2,0 мас.%. Краситель позволяет расширить область применения предлагаемой композиции и использовать ее в качестве декоративного и оформительского материала. Кроме того, в ряде случаев, предлагаемая композиция, окрашенная в определенные цвета, позволяет создавать, например, боновые заграждения, заметные на поверхности воды, в том числе в темное время суток при применении люминесцентных красителей.

Предлагаемая полимерная композиция отличается более длительным периодом отверждения, 30-60 минут, что делает ее более технологичной в использовании. Образующийся из нее полимерный сорбент обладает повышенной прочностью при сжатии от 60 до 145 кгс/см², что позволяет получать сорбирующие материалы различной формы: боны, маты, фильтры сложной конфигурации и т.д.

В табл.1 представлена рецептура заявляемой полимерной композиции.

Компоненты перемешивают в требуемом соотношении в течение 3-5 минут до образования однородной эмульсии. Затем эмульсию насыщают сжатым воздухом под давлением 0,4-0,5 МПа в течение 10-15 секунд до полного ее вспенивания. Вспененную массу отверждают методом впрыскивания в нее катализаторов отверждения, 6-8%-ный раствор неорганической кислоты. До наступления момента отверждения вспененную массу заливают в соответствующие формы определенных размеров, таким образом, полимерный сорбент изготавливают по современной, щадящей окружающую среду технологии.

Все гостированные смолы марки КФ-МТ, КФЖ, КФО имеют сухой остаток 64-67%.

Смолы - крепитель М, карболен, выпускающиеся по ТУ 2223-048-26161597-99, имеют сухой остаток 35-38%. Содержание этих смол в композициях колеблется от 25 до 40%. Если используют гостированную смолу, с содержанием сухого остатка 64%, то готовят водный раствор с массовым содержанием смолы 25%.

Если же используют смолу по ТУ, с содержанием сухого остатка 35-38%, то используют водный раствор с массовым содержанием смолы 40%.

Пример 1.

Путем механического перемешивания 25 мас.% смолы марки КФ-МТ, карбамидоформальдегидная малотоксичная, 8 массовых % пенообразователя марки ПО-1, 15 мас. % антипирена, 10 мас.% инертного наполнителя, например лигнинной муки, 0,5 мас. % красителя, например сажи, вода остальное, получают эмульсионный раствор полимерной композиции после 1,5-2 минут перемешивания. После этого подают сжатый воздух для ее вспенивания.

В образующуюся пену методом впрыскивания через форсуночное устройство разбрызгивается кислотный отвердитель, 12 мас.% соляной кислоты 6%-ной концентрации. После чего пену заливают в форму или на поверхность объекта, где в течение ориентировочно 40 минут происходит ее отверждение. Механическую прочность образцов композиции определяют после полного отверждения по ГОСТ 23206-72.

Пример 2.

Получение композиции осуществляют аналогично примеру 1, при смешивании 35 мас. % смолы марки КФ-МТ, 5 мас.% пенообразователя, 20 мас.% антипирена Al(ОН)₃, 8 мас. % инертного наполнителя, например мела, 1 мас.% красителя, например ультрамарина, 13 мас.% отвердителя, ортофосфорной кислоты 7%-ной концентрации, вода остальное.

Пример 3.

Получение композиции осуществляют аналогично примеру 1, при смешивании 40 мас.% смолы марки КФ-МТ, 10 мас.% пенообразователя, ПО-1, 25 мас.% антипирена - гидроокиси алюминия Al(ОН)₃, 5 мас.% инертного наполнителя, например гипса, 15 мас.% отвердителя - 8%-ной соляной кислоты, 2 мас.% красителя, например красной окиси железа, и воды.

Физико-механические характеристики полимерного материала и его сорбционные свойства, полученные на основе предлагаемой композиции табл.1, приведены в табл.2.

Введение гидроокиси алюминия Al(ОН)₃ в состав композиции для полимерного материала обеспечивает увеличение прочности композиции и снижает ее горючесть. Введение в полимерную композицию красителя повышает потребительские свойства материала.

Предлагаемая многоцелевая вспененная полимерная композиция позволяет получить сорбент с широким диапазоном технических возможностей. Его можно использовать на открытых водоемах, грунтах, откосах при больших ветровых нагрузках; 20-25 м/сек. При этом нефтеемкость сорбента колеблется от 40 до 63 г нефти/г сорбента. Получаемый сорбент обладает повышенной прочностью.

Описана полимерная композиция, используемая для производства экологически чистого огнестойкого полимерного сорбента с широким диапазоном технических возможностей - на открытых водоемах, грунтах, откосах, при больших ветровых нагрузках (до 20-25 м/с), на поверхности зданий и сооружений для изготовления бон, матов и т.д., для тушения пожаров в качестве изолирующего средства с повышенной огневой устойчивостью (>300^oC), а также для оформительских работ в качестве декоративного материала. Композиция содержит карбамидоформальдегидную смолу, антипирен - гидроокись алюминия, инертный наполнитель, пенообразователь ПО-1 на основе продукта контакта Петрова, отвердитель - неорганическую кислоту и дополнительно краситель и воду. Достигаемый результат: полимерная композиция имеет повышенную прочность, огнестойкость и декоративные качества. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Многоцелевая вспененная полимерная композиция, содержащая карбамидоформальдегидную смолу, пенообразователь на основе ПО-1 на основе продукта контакта Петрова, отвердитель - неорганическую кислоту, наполнитель и воду, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя она содержит антипирен - гидроокись алюминия и инертный наполнитель, выбранный из ряда: мел, каолин, древесная мука, лигнинная мука или их смесь, и дополнительно краситель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Карбамидоформальдегидная смола - 25-40
Антипирен - 15-25
Инертный наполнитель - 5-10
Пенообразователь ПО-1 - 8-10
Отвердитель - 12-15
Краситель - 0,5-2
Вода - Остальное
2. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что краситель выбирают из ряда: сажа, ультрамарин, красная окись железа.