КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОПЛАСТА Российский патент 2008 года по МПК C08L61/24 

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а именно к области композиций высокомолекулярных соединений для получения пенопластов на основе карбамидоформальдегидных смол (карбамидных пенопластов), которые используются в качестве тело- и звукоизоляционного материала при изготовлении стеновых сэндвичевых панелей быстровозводимых зданий, шумопоглощающих экранов ограждений вдоль автомобильных и железных дорог, в строительстве, холодильной технике.

Применение пенопластов на основе карбамидоформальдегидных смол в качестве тело- и звукоизоляционного материала известно уже более 70 лет (Берлин А.А., Шутов Ф.А., пенополимеры на основе реакционноспособных олигомеров, Москва, Химия, 1978, с.256-291).

Один из первых карбамидных пенопластов под фирменным названием «ипорка» выпускался в Германии еще в 30-х годах прошлого века. В СССР в 50-х годах прошлого века получил распространение карбамидный пенопласт «мипора». Карбамидные пенопласта привлекают к себе внимание хорошими тело- и звукоизоляционными свойствами, доступностью и дешевизной сырья, негорючестью, биологической стойкостью и простотой изготовления. Наряду с положительными свойствами карбамидные пенопласта обладают рядом недостатков, которые ограничивают их применение: незначительная механическая прочность, хрупкость, высокая влаго- и паропроницаемость, значительные усадки при отверждении и сушке, высокая эмиссия токсичного и экологически опасного вещества - формальдегида, выделяющегося в окружающую среду в процессе производства и эксплуатации пенопласта. Низкая прочность и высокая хрупкость связаны с низкой агрегативной устойчивостью вспенивающейся «живой» не отвержденной композиции (см. Берлин А.А., Шутов Ф.А., Пенополимеры на основе реакционноспособных олигомеров). По определению агрегативная устойчивость характеризует стабильность во времени незафиксированной жидкой полимерной пены, т.е. устойчивость к коалесценции жидких стенок и ребер только что сформированной ячеистой структуры.

В процессе отверждения пена с низкой агрегативной устойчивостью коалесцирует и опадает, что приводит к получению либо полного брака, либо к образованию крупноячеистой неравномерной структуры пенопластов. Поэтому за многие годы, прошедшие с момента первых публикаций по пенопластам на основе карбамидоформальдегидных смол, во всем мире было разработано и запатентовано огромное число композиций и способов получения карбамидных пенопластов, направленных на устранение этих недостатков. Однако до сих пор не найден способ, комплексно решающий эти проблемы.

Известна композиция для получения карбамидного пенопласта с пониженной токсичностью, способного сохранять теплоизоляционные функции в течение длительного срока эксплуатации (см. патент RU №2074206, кл. С08L 61/24, 1997). Композиция содержит карбамидоформальдегидную смолу, поверхностно-активное вещество, ортофосфорную кислоту, воду и углегуминовый модификатор УГМ.

Углегуминовый модификатор ранее выпускался промышленностью в ограниченном объеме как стимулятор роста растений. Он представляет собой сложную смесь соединений разного состава и строения, которые извлекаются их торфа, бурых и окисленных углей водными растворами щелочей. Основными компонентами этой смеси являются водорастворимые соли щелочных металлов гуминовых кислот, химическая природа и строение которых до сих пор не выяснены, а свойства меняются в широких пределах. При добавлении ортофосфорной кислоты в композицию, содержащую углегуминовый модификатор, гуминовые кислоты вытесняются из их солей и выпадают в осадок. При этом резко уменьшаются кислотность и агрегативная устойчивость вспененной композиции. Это приводит к неравномерности ячеистой структуры пенопласта, отрицательно сказывается на скорости отверждения жидкой вспененной массы и часто приводит к браку. Нестабильность химического состава углегуминового модификатора от парии к партии требует постоянной тщательной корректировки состава композиции, особенно при переходе от карбамидоформальдегидной смолы марки КФЖ, на которой работали авторы этого патента, к карбамидоформальдегидным смолам других марок. Все это существенно усложняет производственный процесс. Кроме того, в настоящее время углегуминовый модификатор является дефицитным продуктом, т.к. его производство прекращено.

Известен способ изготовления теплоизоляционного пеноматериала на основе карбамидоформальдегидной смолы (см. патент RU №2140937, кл. С08J 9/06, 1999). Этот способ направлен на повышение прочности готовых изделий из пенопласта с уменьшенным содержанием свободного формальдегида и включает приготовление пеномассы путем аэродинамического смешения жидкого состава на основе карбамидоформальдегидной смолы и жидкого состава на основе отвердителя, пенообразователя, детоксиканта и воды сжатым воздухом до образования устойчивой пены с последующей изотермической выдержкой и расформовкой готовых изделий. В качестве модификатора используют карбамид, или поливиниловый спирт, или карбоксиметилцеллюлозу, или натриевое или калиевое жидкое стекло, или водную дисперсию сополимеров на основе стирола, винилацетата, метилакрилата, метилметакрилата, алкилонитрила, винилакрилата, или натриевую соль сульфированного продукта конденсации нафталина, или стирола, или фенола с формальдегидом, или натриевую соль сульфированного продукта конденсации отходов производства нафталина, или стирола, или фенола с формальдегидом. В качестве отвердителя используют ортофосфорную, или щавелевую, или борную, или муравьиную кислоту, или их калиевые или натриевые соли, или их двойные или тройные смеси, или гидроксида аммония или его соли. В качестве детоксикантов используют карбамид, или солянокислый гидроксиламин, или поливиниловый спирт, или карбоксиметилцеллюлозу, или их двойные или тройные смеси. В качестве минерального наполнителя используют тонкодисперсные или пористые сыпучие материалы на основе кремнезема или золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов, или золотошлаковых отходов металлургических производств, или керамзита, или гипса, или силиката калия или натрия, или мрамора, или гранита, или пород горных выработок.

Авторы этого патента утверждают, что предлагаемый ими способ позволяет получать экологически чистый теплоизоляционный материал с высокими физико-механическими показателями. Однако очень широкий перечень различных возможных компонентов предложенной композиции, некоторые из которых являются химически несовместимыми продуктами, вызывает сомнение в достоверности данных, представленных авторами этого патента. Действительно, практическая проверка некоторых составов по этому патенту, проведенная нами, привела к получению либо низкокачественного пенопласта, либо к полному браку.

Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является композиция для получения пенопласта на основе карбамидоформальдегидной смолы, поверхностно-активного вещества, кислотного отвердителя, модифицирующей добавки и воды (см. патент RU №2072375, кл. С08J 9/06, 1997). Кислотный отвердитель содержит органические кислоты - трихлоруксусную и п-толуолсульфокислоту, а также минеральные кислоты, например, фосфорную, серную, соляную. Водорастворимая добавка выбрана из группы, включающей дифенилгуанадин, акриламид, полиакриламид и поливиниловый спирт. Эта композиция была разработана с целью получения экологически чистого карбамидоформальдегидного пенопласта с повышенной прочностью на сжатие. Эффективность модифицирующих добавок заключается в их способности химически связывать свободный формальдегид. Авторы этого патента отмечают, что при использовании предложенных ими модификаторов содержание свободного формальдегида в пенопласте по сравнению с его содержанием в исходной смоле уменьшается в 9-55 раз.

Однако такое сравнение не является корректным, т.к. уменьшение содержания свободного формальдегида в пенопласте по сравнению с его содержанием в исходной смоле наблюдается всегда и без использования специальных добавок, поскольку он участвует в процессах отверждения и созревания пенопласта и связывается самой карбамидоформальдегидной смолой в присутствии кислых катализаторов. Сравнивать эффективность добавок, связывающих свободный формальдегид, необходимо сопоставлением эмиссии формальдегида из блоков готового пенопласта, содержащего и не содержащего эти добавки. В любом случае снижение содержания свободного формальдегида в 9-55 раз, достигнутого авторами этого патента, явно недостаточно, т.к. эмиссия свободного формальдегида из блоков готового пенопласта без модифицирующих добавок обычно превышает ПДК более чем в сто раз. Очевидно, что достигнутое авторами снижение содержания свободного формальдегида не компенсирует эмиссию свободного формальдегида.

Кроме того, уменьшение эмиссии формальдегида как следствие снижения его содержания в готовом пенопласте будет наблюдаться всегда при добавлении в сырую композицию на основе карбамидоформальдегидных смол любых соединений, содержащих амидо- и аминогруппы, поскольку именно они связывают свободный формальдегид. При желании можно полностью исключить эмиссию формальдегида, добавив к карбамидоформальдегидной смоле достаточное количество амидо- или аминосоединения. Такая смола будет дольше храниться, особенно в теплое время года, т.к. химические реакции ее отверждения будут заторможены. Эти смолы могут с успехом использоваться в производстве древесностружечных плит, ламинатов, клеев, т.е. там, где используется горячее отверждение. Они могут применяться и в качестве крепителя грунта, поскольку время отверждения существенно не ограничено.

Другим недостатком известной композиции является низкая агрегативная устойчивость сырого пенопласта в процессе его отверждения при использовании карбамидоформальдегидных смол с изначально низким или средним уровнем содержания свободного формальдегида. Поэтому изготовить качественный карбамидный пенопласт на основе такой смолы крайне трудно.

Авторы патента RU №2072375 все свои модифицирующие добавки испытывали на двух партиях карбамидоформальдегидной смолы марки КФЖ (ГОСТ 14231-78) с высоким содержанием свободного формальдегида: 10,82 и 13,76%. Однако даже для нее нижний предел содержания свободного формальдегида по требованиям ТУ составляет 4%.

В настоящее время многие заводы-изготовители карбамидоформальдегидных смол стремятся выпускать продукцию с низким содержанием свободного формальдегида, т.к. они являются более экологически безопасными. Одной из таких смол является смола КФМТ-15 (ТУ 05-221-1435-87) с массовой долей свободного формальдегида на более 0,15%, которая используется в деревообрабатывающей промышленности для изготовления древесностружечных плит.

Другим примером карбамидоформальдегидной смолы с низким содержанием свободного формальдегида является смола марки «Крепитель М-3» (ТУ 6-06-0203398-388-90), которая допускает содержание остаточного формальдегида не более 0,4%. Однако практически на рынке содержание остаточного формальдегида в ней составляет 0,1-0,2%.

Также низкое содержание остаточного формальдегида предусмотрено в смолах марок «Крепитель М-2» (не более 2%), «Крепитель ВК-1» (не более 0,6%), ВПС-Г (ТУ 2223-057-05015227-96) - не более 0,25%.

Специалистам хорошо известно, что параметры одной и той же смолы различаются в различных партиях, т.к. смолы со временем густеют, содержание свободного формальдегида в них уменьшается и, как следствие, уменьшается активность в реакции отверждения. Поэтому в присутствии модифицирующих добавок по патенту RU №2072375 качественный пенопласт можно получить только на свежеприготовленных смолах с высоким содержанием свободного формальдегида. Практическая проверка прототипа в нашей лаборатории на смолах с низким содержанием свободного формальдегида к успеху не привела. Вспененная композиция после заливки ее в форму или опалубку долго не отверждается, обладает низкой агрегативной устойчивостью (коалесцирует и опадает). Полученные пенопласты после высыхания трескаются, легко рассыпаются и разламываются при надавливании, т.е. обладают низкой прочностью и высокой хрупкостью.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание простой по составу композиции для пенопласта с высокой агрегативной устойчивостью сырой вспененной композиции на стадии ее отверждения, позволяющей получать качественный карбамидный пенопласт на различных марках обычно имеющихся в продаже партий промышленных карбамидоформальдегидных смол с любым содержанием свободного формальдегида, от самого низкого (0,1%), до самого высокого (14%). В количественном плане оценить агрегативную устойчивость можно по степени усадки жидкой полимерной пены за время ее заливки в форму до ее полного отверждения.

Поставленная цель достигается тем, что предложена композиция для получения пенопласта, содержащая карбамидоформальдегидную смолу, поверхностно-активное вещество (ПАВ), кислотный отвердитель, модификатор и воду, которая в качестве отвердителя и одновременно модификатора, содержит однозамещенную фосфорнокислую соль 6-аминокапроновой кислоты.

Заявленная композиция содержит следующие компоненты, мас.ч.:

карбамидоформальдегидная смола1,00поверхностно-активное вещество (ПАВ)0,01-0,02однозамещенная фосфорнокислая соль 6-аминокапроновой кислоты0,06-0,10вода0,8-1,2

Однозамещенная фосфорнокислая соль 6-аминокапроновой кислоты имеет химическую формулу (H₂PO₄)^-+H₃N-(CH₂)₅-COOH, брутто-формулу С₆Н₁₆NO₆Р, молекулярную массу 229,17. Ее использование позволяет совместить функции отвердителя и модификатора в одном продукте и, таким образом, упростить рецептурный состав композиции, что в свою очередь приводит к упрощению технологии изготовления пенопласта.

Использование активаторов на основе аминокапроновой кислоты в полимерных композициях известно. Так, например, из патента RU №2049883 (кл. В27N 3/06, 1995), известна полимерная композиция, содержащая карбамидоформальдегидную смолу, стабилизатор и активатор - ε-аминокапроновую кислоту. Из патента RU №2139381 (кл. D21H 19/00, 1999), также известна полимерная пленочная композиция, содержащая в качестве активатора ε-аминокапроновую кислоту. Однако в этих композициях активатор выполняет принципиально иную функцию - повышает термостабильность и пластичность отделочных пленочных материалов в процессе горячего отверждения древесностружечной массы. Используемая в этих патентах аминокапроновая кислота в принципе не может быть активатором процесса отверждения карбамидоформальдегидной смолы, т.к. является амфотерным соединением, и рН ее водного раствора является нейтральным, в то время как карбамидоформальдегидные смолы отверждаются в кислой среде. Поэтому в состав вышеуказанных композиций входят такие сильные кислоты, как соляная, щавелевая, пара-толуолсульфокислота, которые и являются действительными активаторами процесса отверждения пленок. Аминогруппа аминокапроновой кислоты, взаимодействуя с метилольными группами карбамидоформальдегидной смолы, встраивается в полимерную структуру аминополимера, что и приводит к повышению его гидротермостойкости и некоторой эластичности. Более того, константа скорости реакции взаимодействия алифатической аминогруппы с формальдегидом намного выше этого показателя для амидной группы мочевины. Поскольку аминокапроновая кислота вводится в композицию на стадии ее синтеза, то именно она будет израсходована в первую очередь и к моменту горячего отверждения древесностружечных плит, пропитанных смолой, или к моменту приклеивания к ним декоративных бумажных слоистых материалов свободная аминокапроновая кислота в системе будет полностью отсутствовать.

Из патента RU №2066323, кл. С08G 12/12, 1996, известно, что токсичность целевого продукта понижается при взаимодействии мочевины и формальдегида в водной среде в присутствии модификатора, например ε-капролактама, который, как следует из примера 5 в этом патенте, гидролизуется с образованием ε-аминокапроновой кислоты, которая по-видимому, связывает формальдегид. Однако, во-первых, полиметилмочевина, раскрытая в это патенте, несмотря на то, что ее синтезируют из мочевины и формальдегида, не является карбамидоформальдегидной смолой. Во-вторых, она представляет собой высокомолекулярный неплавкий и нерастворимый полимер, в отличие от описанного в настоящем изобретении раствора реакционноспособного олигомера, которым в нашем случае является карбамидоформальдегидная смола. Более того, продукт, описанный в этом патенте, не содержит ни свободного формальдегида, ни свободной аминокапроновой кислоты.

В нашем случае аминокапроновая кислота является составной частью отвердителя-модификатора и вводится в виде соли в готовую композицию на основе карбамидоформальдегидной смолы непосредственно перед ее вспениванием, участвуя в принципиально иных химических реакциях, выполняет другие функции, не известные и явным образом не следующие из вышеуказанных документов.

Таким образом, в уровне техники нами не были обнаружены источники информации, из которых известно или явным образом следует, что однозамещенная фосфорнокислая соль 6-аминокапроновой кислоты при использовании в композициях на основе карбамидоформальдегидных смол будет способствовать повышению агрегативной устойчивости на стадии вспенивания сырой композиции, независимо от марок используемых смол и количества свободного формальдегида в них.

Согласно изобретению можно использовать смолу различных марок с содержанием свободного формальдегида от 0,1 до 14%, такие как, например, КФЖ (ГОСТ 14231-78), КФМТ-15 (ТУ 05-221-1435-87), «Крепители» М-2 и М-3 (ТУ 6-06-0203398-388-90), ВПС-Г (ТУ 2223-057-05015227-96) и другие.

В качестве поверхностно-активного вещества используются ПАВ преимущественно кислотного характера, например, алкилбензолсульфокислота АБСФК (ТУ 2481-003-00209906-93 или ТУ 2481-036-04689375-95).

Кислотный отвердитель-модификатор получали растворением в водном растворе ортофосфорной кислоты (ГОСТ 6552-80) эквимолярного количества 6-аминокапроновой кислоты. Может быть использована как коммерческая аминокапроновая кислота ЕС No 2004693, так и полученная по известной методике (см. Синтезы органических препаратов, Сб.2, Москва, Иностранная литература, 1949, с.37).

Преимуществом предложенного отвердителя-модификатора является то, что он может быть легко получен на основе исключительно доступных и дешевых продуктов, а именно ортофосфорной кислоты, ε-капролактама и воды. Другим его преимуществом является высокая активность по отношению не только к свободному формальдегиду в составе карбамидоформальдегидной смолы, но и к метилольным группам карбамидоформальдегидной смолы. Это позволяет отвердителю-модификатору не только химически связывать свободный формальдегид, повышая экологические характеристики пенопласта, но и химически встраиваться в его структуру в процессе отверждения, повышая, тем самым, агрегативную устойчивость сырой пены, механическую прочность, эластичность, способствовать исключению трещинообразования у отверженного пенопласта и увеличить срок его эксплуатации. Кроме того, входящая в его состав 6-аминокапроновая кислота носит амфотерный характер. Это значит, что при введении в состав вспениваемой композиции такого отвердителя-модификатора его аминогруппы не будут снижать кислотность системы в целом и реакция отверждения будет протекать с высокой скоростью. Предложенный отвердитель-модификатор является водорастворимым продуктом, что обеспечивает ему быстрое и равномерное распределение по всему объему вспениваемой композиции.

При отработке технологии получения пенопласта на основе предложенной композиции было замечено, что новый отвердитель-модификатор усиливает действие таких известных модификаторов, как полиэтиленгликоль или резорцин (см. Берлин А.А., Шутов Ф.А., Пенополимеры на основе реакционноспособных олигомеров, патенты RU №№2082731, 20878605).

Для выбора оптимальных и граничных значений предлагаемой композиции была проведена серия экспериментов. Две различные промышленные партии карбамидоформальдегидных смол марок «Крепитель М-3» с содержанием свободного формальдегида 0,1% и КФЖ с содержанием свободного формальдегида 14% в различных пропорциях смешали между собой, получив таким образом серию образцов с промежуточными значениями содержания свободного формальдегида от 0,1 до 14%. Образцы карбамидного пенопласта для испытаний готовили по традиционной технологии при механическом взбивании мешалкой компонента А, представляющего собой водный раствор ПАВ и кислотного отвердителя-модификатора при их соотношениях согласно изобретению до образования устойчивой пены в течение 30-60 секунд. Затем, продолжая перемешивание, к пене добавляли карбамидоформальдегидную смолу (компонент Б) и дополнительно перемешивали вспененную композицию в течение 30-60 секунд. Полученную сырую композицию выливали в форму, оставляли до созревания на сутки, извлекали блок пенопласта из формы, обрезали корки и оставляли для окончательной сушки до постоянного веса при комнатной температуре. Затем из полученного блока вырезали образцы для испытаний.

Примеры конкретного выполнения изобретения при вышеописанной методике приведены ниже (см. примеры 1-6 и таблицу 1).

Пример 1

В полиэтиленовую банку с широким горлом объемом 2 л заливают 90 г воды при комнатной температуре. В воду добавляют 1 г ПАВ-алкилбензолсульфокислоты и раствор 6 г отвердителя-модификатора в 10 г воды, которые легко растворяются при перемешивании в течение 1-2 мин с образованием прозрачного раствора (компонент А).

Раствор интенсивно перемешивают высокоскоростной металлической мешалкой со скоростью вращения не менее 300 об/мин до образования устойчивой пены в течение 30-60 с. Затем, продолжая перемешивание, к пене быстро добавляют 100 г карбамидоформальдегидной смолы (компонент Б) с содержанием свободного формальдегида 0,4% и дополнительно перемешивают вспененную композицию в течение 30-60 с. Полученную сырую пену быстро выливают в форму и оставляют до созревания на сутки. Затем извлекают блок пенопласта из формы, обрезают корки и оставляют для окончательной сушки до постоянного веса при комнатной температуре в течение 2-3 дней. Для ускорения сушки пенопласта его можно прогреть в сушильном шкафу при температуре 45±5°С в течение 6 ч.

Примеры 2-6 и 10-11

Образцы пенопласта по примерам 2-6 и 10-11 готовили, как в примере 1. Соотношение компонентов композиций указано в таблице 1.

Проверку преимуществ предлагаемой композиции для получения карбамидного пенопласта в промышленных условиях проводили при изготовлении партии пенопласта на коммерческой установке «ПЕНА 2000» фирмы «Новые Строительные Технологии»^R методом воздушно-механического газонаполнения при аэродинамическим смешивании двух жидких компонентов А и Б при их соотношении, равном (1,0±0,1): (1,0±0,1) по массе. Компонент А представляет собой водный раствор поверхностно-активного вещества и кислотного отвердителя-модификатора при их соотношениях согласно данному изобретению. Компонент Б - карбамидоформальдегидная смола с содержанием свободного формальдегида от 0,1 до 14%.

Примеры изготовления карбамидного пенопласта в промышленных условиях приведены ниже (примеры 7-9, таблица 1).

Пример 7.

В реактор вместимостью 200 дм³, снабженный лопастной или якорной мешалкой, вращающейся со скоростью 50-60 об/мин, загрузочным люком, рубашкой или внутренним змеевиком для нагрева или охлаждения, термопарой для контроля температуры реакционной массы и нижним сливным краном, загружают 90 кг воды. Включают мешалку и через загрузочный люк добавляют 1,5 кг алкилбензолсульфокислоты и 8 кг кислотного отвердителя-модификатора. Раствор перемешивают 15-20 с до их полного растворения (компонент А).

Подавая в змеевик или рубашку горячую или холодную воду, устанавливают температуру раствора 20-25°С. Перемешивание компонента А и поддержание его температуры на заданном уровне продолжают в течение всего производственного процесса.

В отдельный аналогичный реактор загружают 100 кг компонента Б карбамидоформальдегидной смолы с содержанием свободного формальдегида 0,14%. Включают мешалку. Устанавливают температуру компонента Б 20-25°С. Перемешивание и поддержание температуры на этом уровне продолжают в течение всего производственного процесса.

Нижние сливные краны обоих реакторов с помощью шланга подсоединяют к установке «ПЕНА 2000» фирмы «Новые Строительные Технологии»^R Включают установку и одновременно открывают сливные краны обоих реакторов. Регулируют подачу компонентов А и Б так, чтобы обеспечить их соотношение (1,0±0,1):(1,0±0,1) по массе. Сырую пену через раздаточный шланг установки заливают в формы и далее готовят блоки пенопласта по методике, описанной в примере 1.

Изготовление пенопласта с использованием предлагаемой композиции возможно проводить и на другом стандартном промышленном оборудовании для производства карбамидных пенопластов без существенного изменения принятых технологических режимов.

В таблице 1 примеры 7-9 показывают выполнение данного изобретения в промышленных условиях. Примеры 10 и 11 - получение композиций известными способами.

Примеры составов композиций для изготовления карбамидных пенопластов

Таблица 1ПримерыКомпонент АКомпонент АВода, масс.чПАВ, масс.чОтвердитель-модификатор, масс.чмасс.чСодержание свободного формальдегида, %11,00,010,061,00,420,80,010,061,00,131,00,0150,11,01241,20,020,091,0851,10,0150,081,0461,00,010,11,01470,90,0150,081,00,1481,00,020,091,0290,80,010,11,01410*)1,40,010,015 - ортофосфорная кислота1,00,1411**)1,10,020,02 - ортофосфорная кислота, 0,01 - поливиниловый спирт1,00,14Примечание: *) композиция, используемая в промышленности; **) композиция по прототипу

Из данных, представленных в таблице 1, видено, что в заявленных композициях можно использовать карбамидоформальдегидные смолы с любым содержанием свободного формальдегида - от самого низкого (0,1 мас.%) до самого высокого (14 мас.%).

Таблица 2
Свойства образцов карбамидных пенопластов ПримерыОбъемная масса, кг/м³Прочность при сжатии, МПа (при 10% деформации)Эмиссия формальдегида, мг/м³ *)Агрегативная устойчивость (усадка пены до отверждения), %1870,210,12321020,250,0633610,200,1424430,090,1825510,10,1826520,10,427830,180,0338990,170,0849780,190,3310620,070,212411810,091,529Примечание: *) определялась по сертифицированной методике из стандартных образцов пенопласта в процессе прокачивания заданного объема воздуха за определенное время с пересчетом полученных результатов в объемное содержание формальдегида в м³ воздуха.

Из данных, представленных в таблице 2, видно, что пенопласты, полученные из композиций согласно изобретению (примеры 1-9), имеют высокую агрегативную устойчивость, т.к. их усадка в процессе отверждения не превышает 4%. Усадка пенопластов, полученных из известных композиций (примеры 10 и 11), в несколько раз больше и составляет 24 и 29%. Как уже было отмечено ранее, получить качественный карбамидный пенопласт на основе смолы с высоким содержанием свободного формальдегида довольно просто, поэтому для проверки известных композиций была специально использована смола с низком содержанием свободного формальдегида. Следует также отметить, что прочность пенопластов, полученных из известных композиций, была низкой (0,07-0,09 МПа), а эмиссия формальдегида - высокой (1,5-2,5 мг/м³), несмотря на то, что при изначально низком содержании свободного формальдегида в исходной смоле можно было бы ожидать, что эмиссия формальдегида в готовом продукте не будет высокой. Образцы по примерам 10 и 11 имели очень толстую нижнюю корку, которая образовалась в процессе коалесценции жидкой пены и ее частичного расслоения, а основная масса отвержденного пенопласта была крупнопористой с неравномерной ячеистой структурой, что, очевидно, и привело к снижению прочности пенопласта.

Показательным является сравнение данных по примеру 7 и примеров 10, 11, поскольку содержание свободного формальдегида в компоненте Б у них одинаковое и составляет 0,14%. Пенопласт по примеру 11 имеет объемную массу 81 кг/м³, прочность при сжатии - 0,09 МПа. Образец по примеру 7 имеет практически такую же объемную массу - 83 кг/м³, однако его прочность при сжатии в два раза выше - 0,18 МПа.

Таким образом, приведенные в таблицах 1 и 2 данные показывают, что использование описанного в настоящей заявке кислотного отвердителя-модификатора в составе композиции для получения пенопласта позволяет существенно упростить состав композиции, повысить агрегативную устойчивость сырой пены в процессе ее отверждения, гарантированно получать качественный карбамидный пенопласт на основе карбамидоформальдегидных смол с любым содержанием свободного формальдегида - от 0,1 до 14 мас.%, а также значительно снизить токсичность готовых пенопластов без ухудшения их прочности.

Изобретение относится к комозициям высокомолекулярных соединений для получения карбамидных пенопластов. Техническая задача - создание простой по составу композиции для пенопласта с высокой агрегативной устойчивостьбю сырой вспененной композиции на стадии ее отверждения. Предложена композиция состава, мас.ч.: карбамидоформальдегидная смола - 1,00, поверхностно-активное вещество (ПАВ) - 0,01-0,02, однозамещенная фосфорнокислая соль 6-аминокапроновой кислоты (кислотный отвердитель и одновременно модификатор) - 0,06-0,10, вода - 0,8-1,2. В композиции используется карбамидоформальдегидная смола с содержанием свободного формальдегида 0,1-14% и ПАВ преимущественно кислотного характера. Изобретение позволяет снизить повысить прочность при сжатии до 0,09-0,25 МПа. Полученный пенопласт имеет агрегативную устойчивость не более 4%, эмиссия формальдегида в пенопласте снижается до 0,08-0,4 мг/м³ %. Изобретение может быть использовано при изготовлении тепло- и звукоизоляционных материалов для стеновых сэндвич-панелей быстровозводимых зданий, шумопоглощающих экранов ограждений вдоль автомобильных и железных дорог, а также в холодильной технике. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Композиция для получения пенопласта на основе карбамидоформальдегидной смолы, поверхностно-активного вещества, кислотного отвердителя, модификатора и воды, отличающаяся тем, что в качестве отвердителя и одновременно модификатора она содержит однозамещенную фосфорно-кислую соль 6-аминокапроновой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

карбамидоформальдегидная смола1,00поверхностно-активное вещество (ПАВ)0,01-0,02однозамещенная фосфорно-кислая соль 6-аминокапроновой кислоты0,06-0,10вода0,8-1,2