ПРЕСС-КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПЛИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ ЗАЩИТНОГО И КОНСТРУКЦИОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК C08L97/02 B27N3/00 

Изобретение относится к промышленности строительных и конструкционных материалов и может быть использовано в производстве тепло-, огнезащитных изделий, предназначенных для промышленного и жилищного строительства, авиа-, судо-, вагоностроения, электро- и радиотехнике и быту, а также для защиты окружающей среды.

В настоящее время в производстве плитных материалов, типа древесно-волокнистых (ДВП) или древесно-стружечных плит (ДСП), прессованных конструкционных заготовок (ПКЗ) в качестве связующих веществ используются готовые термореактивные или термоплатстичные органические полимеры, такие как феноло-, амидо-, формальдегидные смолы, полиэтилен и их производные.

Существенным недостатком таких связующих и материалов на их основе является их токсичность, горючесть, малая устойчивость к действию окружающей среды.

Известна пресс-масса для изготовления теплоизоляционного материала, включающая алюмохромфосфатное связующее, мочевину, древесное волокно и добавку в виде синтетической смолы [SU 533500, Кл. B29J 5/02, C08L 97/02, 1974].

Недостатком этой пресс-композиции является высокая горючесть и токсичность полученных на ее основе материалов и изделий.

Известна сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционного материала, содержащая алюмохромфосфатное связующее, мочевину и древесное волокно [SU 927788, Кл. C04B 43/12, B29J 5/00, 1980].

Недостатками известного технического решения являются высокие теплопроводность, материалоемкость готового материала, а также стоимость готового материала из-за высокого содержания химикатов в составе сырьевой смеси.

Известна пресс-композиция для изготовления теплоизоляционного материала [RU 2148064, кл. C08L 97/02; C09K 3/00, 1999], включающая наполнитель в виде древесного волокна, древесной стружки или измельченных частиц отходов однолетних растений, фосфатный компонент, в качестве которого использованы полифосфаты аммония, и целевую добавку, содержащую парафин и связующее, в качестве которого использованы синтетические смолы.

Недостатком материалов и изделий, изготовленных на основе пресс-композиции по этому техническому решению, является высокая токсичность и низкие теплозащитные свойства.

Известна пресс-композиция для производства трудногорючих плитных материалов, содержащая полифосфаты аммония, синтетическую смолу, парафин, древесное волокно, отходы однолетних растений [RU 2114882, кл. C08L 97/02, B27N 3/00, 1997].

Недостатком известного технического решения является высокая токсичность входящих в состав композиции компонентов, ухудшающих условия производства, высокая стоимость готовой продукции.

Задачей изобретения является получение экологически чистых, нетоксичных, негорючих, стойких к воздействию агрессивной среды плитных материалов с более высокими тепло- и электромагнитнозащитными свойствами и конструкционными характеристиками.

Поставленная задача решается тем, что в известной пресс-композиции для плитных материалов защитного и конструкционного назначения, включающей заполнитель, изготовленный из волокнистого материала, связующее и целевую добавку, заполнитель выполнен из углеродосодержащего измельченного волокнистого материала, выбранного из группы волокон растительного и/или синтетического происхождения, в качестве связующего использованы неорганические полимеры, выбранные из группы металлофосфатов с катионами Al⁺⁺⁺, Cr⁺⁺⁺, В⁺⁺⁺, Mg⁺⁺ и анионами PO₄ ^--- или металлосиликатов с катионами Na⁺, K⁺, Li⁺ с анионами SiO₃ ^--, предварительно модифицированные растворами органических оснований с амидной связью выбранных из группы таких веществ, как карбамид, акриламид, меламин, оксид, тригидрат окиси алюминия или их смеси, а целевая добавка выполнена из гидрофобизатора, выбранного из группы парафин и кубовые остатки перегонки нефти, или - из отвердителя, выбранного из группы феноло- или аминоформальдегидная смола, хлориды металлов, аммония, минеральные кислоты, или из поверхностно-активных веществ, выбранных из группы кремнийорганическая смола, метилсиликонат калия, многоосновные органические кислоты, при следующем соотношении компонентов (% по сухой массе):

связующее - 4,5-41,5 целевая добавка - 0,5-15,0 заполнитель - остальное.

В качестве заполнителя в пресс-композиции может быть использован волокнистый материал, такой как древесное или целлюлозное, или синтетическое полимерное волокно или стекловолокно, или углеродное волокно, или волокно волластанита, или волокна измельченных отходов однолетних растений (льнотресты, соломы и т.п.), или смеси этих волокон.

В качестве заполнителя может быть также использованы тканевый материал, такой как стеклоткань и/или углеродная ткань.

В качестве заполнителя может быть использован дисперсный материал, такой как измельченные шунгит или алюмомагнийсиликаты.

Также в качестве заполнителя могут быть использованы измельченные перлит, или вермикулит, или флогопит, или аэросил, или диатомит, или базальтовое волокно, или цеолит, или тальк, или мусковит, или корунд, и/или мел, или смесь этих материалов, причем все эти материалы могут быть однородной или различной дисперсности.

В качестве заполнителя может быть также использована смесь древесной стружки и любого из указанных выше дисперсных материалов и/или волокнистых материалов.

Заполнитель может быть выполнен в виде одного или нескольких слоев из измельченных волокон, остальные слои выполнены из неразрывных волокон с длиной, соответствующей длине плиты пресс-композиции, и распределенных по всей ее ширине с одинаковой и/или с различной удельной плотностью.

Заполнитель может быть выполнен в виде слоев из любых вышеуказанных волокнистых и/или тканевых, и/или дисперсных материалов.

Для придания пресс-композиции защитных свойств от электромагнитного излучения в заполнитель добавлен порошок шунгита или сажа, или металлические волокна, или смесь углеродных волокон, графитизированных при температуре 950-1700°С, или сажа, графитизированная при температуре 1200°С, или металлические волокна в объеме 0-33% сухого вещества.

Для обеспечения высоких свойств водостойкости в качестве целевой добавки используются гидрофобизаторы, такие как парафин или кубовые остатки перегонки нефти.

Для увеличения прочностных свойств материала в качестве целевой добавки можно использовать отвердитель, такой феноло- или аминоформальдегидная смола. Эта же задача будет решена, если в качестве отвердителя используется минеральная кислота или хлориды металлов или аммония. В качестве минеральной кислоты использована серная или фосфорная кислота.

В качестве минеральной кислоты может быть использована серная или фосфорная кислота.

Для предотвращения растрескивания наружных слоев плитных материалов в качестве целевой добавки используются поверхностно-активные вещества, такие кремнийорганическая смола, метилсиликонат калия, многоатомные органические кислоты.

Для усиления защиты от внешнего электромагнитного излучения могут быть использованы предварительно модифицированные растворы органических оснований с амидной связью и/или оксидов или тригидратов окиси алюминия или их смесями с неорганическими полимерами.

В модифицированных растворах может быть использована вода, предварительно структурированная вода путем воздействия магнитного поля или электрического тока, или термообработки и/или воздействия ультразвукового, и/или ультрафиолетового или СВЧ-излучения. В качестве структурированной воды может быть использована дистиллированная, или талая, или дождевая вода.

Поставленная задача может быть решена также тем, что в способе изготовления пресс-композиции для плитных материалов защитного и конструкционного назначения, заключающемся в предварительном приготовлении заполнителя, рабочего раствора связующего и целевой добавки, обработке заполнителя рабочим раствором с последующим подсушиванием, формированием в брикеты и горячим прессованием, рабочий раствор готовят следующим образом: смешивают структурированный водный раствор органических оснований с амидной связью с неорганическими полимерами, такими как металлофосфаты с катионами Al⁺⁺⁺, Cr⁺⁺⁺, В⁺⁺, Mg⁺⁺ и анионами PO₄ ^---, и целевую добавку, полученную смесь нагревают до температуры 40-75°С, поддерживают эту температуру раствора в течение 5-20 минут до получения вязкости раствора 16-27 сП, после чего полученным раствором обрабатывают заполнитель.

Эта задача будет также решена, если эти же неорганические полимеры модифицированы растворами оксидов алюминия или растворами тригидрата окиси алюминия или эти же неорганические полимеры модифицированы смесью растворов органических оснований с амидной связью, оксидов и тригидрата окиси алюминия.

Эта задача будет также решена, если в качестве связующего использованы модифицированные растворами неорганические полимеры, такие как металлосиликаты с катионами Na⁺, или K⁺, или Li⁺ и анионами SiO₃ ^-, или такие же неорганические полимеры, модифицированные растворами оксидов алюминия или растворами тригидрата окиси алюминия, или эти же неорганические полимеры, модифицированные смесью растворов органических оснований с амидной связью, оксидов и тригидрата окиси алюминия.

При этом, если используют в качестве неорганических полимеров в связующем металлофосфаты, а в качестве целевой добавки гидрофобизатор, то заполнитель обрабатывают связующим и целевой добавкой совместно, а если используют в качестве связующего металлосиликаты, а качестве целевой добавки отвердитель, то заполнитель обрабатывают связующим и отвердителем одновременно, но раздельно.

Для усиления защиты от внешнего электромагнитного излучения структуризацию неорганического полимера производят путем нагревания до 75°С или воздействия постоянного электрического тока напряжением до 36 В в течение 12 часов или подвергают воздействию переменного магнитного поля.

Сравнение заявленного технического решения с известными решениями из уровня техники не выявило аналогичных решений, что позволяет установить его соответствие критерию «новизна».

Предложенная пресс-композиция является промышленно применимой, разработанные технические средства соответствуют критерию «изобретательский уровень», так как они явным образом не следуют из уровня техники.

При этом из последнего не выявлено каких-либо преобразований, характеризуемых отличительными существенными признаками, для достижения указанного технического результата.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Известно, что полимерные композиционные материалы (ПКМ) характеризуются прежде всего наличием в их составе армирующей части и матрицы - связующего. В качестве матрицы в ПКМ, как правило, применяются термореактивные и термопластичные полимеры. Существенным недостатком связующих на базе органических полимеров и ПКМ на их основе является их недостаточная химическая активность, приводящая к малой устойчивости их к действию дестабилизирующих факторов (ДФ) внешней среды, таких как огонь, микробные объекты, высокие температуры, внешняя атмосфера, условия космического пространства, радиационные поля.

Сами органические полимеры, условия их производства, продукты их горения отличаются высокой токсичностью и горючестью. С этой точки зрения большой интерес представляет возможность создания безвредных, не отравляющих атмосферу, недра, подземные и поверхностные воды, устойчивых к действию ДФ ПКМ, обладающих к тому же высокими защитными и конструкционными характеристиками.

С позиций этих принципов в рамках поисковых исследований были апробированы новые полифункциональные связующие вещества на базе неорганических полимеров, [В.В.Станцо. Неорганические полимеры. - М.: Знание, 1965, с.12 и Ю.Д.Семчиков. Неорганические полимеры. http:/pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/183.html], не содержащие в своем составе, а также в продуктах их горения и переработки вредных веществ, распространяющихся на рабочие места, в окружающую среду. При этом эти ППС устойчивы к действию различных ДФ.

Полимерные композиционные материалы (ПКМ) на базе неорганических полимеров (ППС) обладают этими же свойствами: они экологически чисты, устойчивы к действию огня и высоких температур, атмосферных условий, домовых грибов, не гигроскопичны, имеют высокие физико-механические и теплофизические свойства, радиационную стойкость, обладают свойствами ослабления электромагнитного излучения в СВЧ-диапозоне, шумопоглощения и т.д..

Процесс образования ППС основан на реакции взаимодействия гидрата окиси алюминия, хромового ангидрита и ортофосфорной кислоты с органическим основанием с амидной связью в две стадии.

На первой стадии получают металлосодержащие неорганические полимеры (полифосфаты), способные в полимерном растворе распадаться на мономерные катионы металлов с высоким ионным потенциалом и высокомолекулярные анионы. Введение в такой полимер растворов органических оснований с амидной связью и специальных целевых добавок приводит к формированию упорядоченной структуры нового полимера в силу близкого расположения указанных групп кулоновских и химических взаимодействий. В результате этих взаимодействий образуется новый реакционноспособный полифункциональный полимер с высокой химической активностью.

Структуризация водного раствора приводит к появлению новых потребительских качеств и свойств неорганических полимеров и материалов на их основе.

Структурированный раствор - это раствор, в котором вода имеет измененную кристаллическую решетку, которая получается в результате воздействия магнитного поля и/или электрического тока, и/или дистилляции, и/или таяния, и/или конденсации, и/или в результате термической обработки (нагреванию или охлаждению), и/или воздействию ультрафиолетового или ультразвукового или СВЧ-излучения.

Структурированный раствор - это и раствор, который в готовом виде подвергнут любым вышеперечисленным воздействиям.

Химическая активность ППС связана с наличием в их структуре катионов металлов с высоким ионным потенциалом Al⁺⁺⁺, В⁺⁺⁺, Cr⁺⁺⁺, Mg⁺⁺, Na⁺, K⁺, Li⁺ и анионов с большим ионным радиусом PO₄ ^---, SiO₃ ^---, активных функциональных групп - типа ОН и NH₂, реакционноспособных по отношению к наполнителю. Это обеспечивает выгодные условия формирования структуры ПКМ, обусловленное протеканием параллельных реакций в системе - синтеза нового полимера, его отверждения и физико-химических взаимодействий активных составляющих неорганических полимеров с компонентами заполнителя.

Как оказалось, неорганический полимер обладает одновременно свойствами и связующего, и антипирена, и антисептика и придает материалу устойчивость к действию огня, биологических объектов.

Исходя из вышеизложенного для улучшения достигаемых качеств нового полимера дополнительно, перед второй стадией, с целью увеличения количества (запаса) и структуризации заряженных частиц ППС нагревают и подвергают воздействию постоянного электрического тока (по типу электрофореза) напряжением до 36 В не более 12 часов. Продолжительность воздействия определяется концентрацией, объемом и наличием добавок в полимере.

Дополнительно для увеличения энергии движения и взаимодействия заряженных частиц на второй стадии получения нового полимера рабочий раствор подвергают воздействию переменного магнитного поля.

Так как неорганический полимер является диамагнетиком, его частицы приобретают магнитный момент лишь под воздействием внешнего магнитного поля.

Всякое излучение и прием электромагнитных волн, так же как и их распространение в веществе, связаны с взаимодействием электромагнитного поля (ЭМП) и среды. Взаимодействие переменного ЭМП с веществом сопровождается движением зарядов в атомах и молекулах. Возбуждение колебаний электронов приводит к излучению собственного микрополя. ЭМП в веществе (внутреннее поле) - это результат взаимодействия внешнего переменного макроскопического поля с совокупным полем микроизлучателей (электронов, атомов, молекул). В результате возникает магнитная поляризация и заряженные частицы в веществе переходят с одного энергетического уровня на другой.

Измерение электрофизических параметров, в частности электропроводимости ПКМ с заполнителем из природного углеродосодержащего материала, показали их схожесть по этому параметру с полупроводниками. Так для полупроводников электропроводимость 10²-10⁶ Ом·см, а для заявленных ПКМ≈10⁴ Ом·см.

Электромагнитные свойства полупроводников обусловлены в большинстве случаев взаимодействием свободных носителей зарядов с ЭМП.

Для процесса перехода пресс-композиции, состоящей из смешанных заполнителей и рабочего раствора (связующего и целевой добавки) в жидком и/или гелеобразном состоянии, в твердую фазу при горячем прессовании или сушке появляется возможность получения ПКМ как материалов с постоянным электрическим моментом. Им свойственна асимметрия распределения электрических зарядов и способность создавать внешнее ЭМП. Для этого требуется обеспечить затвердевание неорганических полимеров в сильном электрическом поле. После затвердевания изменение установившейся ориентации затруднено, а поляризация как бы замораживается и остается в метастабильном состоянии.

Проведенные исследования лабораторных образцов плитных материалов с заполнителем из углеродсодержащих материалов на взаимодействие с электромагнитным излучением в диапазоне частот 800-2000 МГц показали существенное ослабление интенсивности электромагнитного излучения в ближайшей зоне за таким экраном (до 90%) в основном за счет поглощения энергии.

Результаты испытаний указали еще ряд областей использования таких ПКМ. Они могут быть использованы в качестве защитных поверхностей в квартире (комнате) в виде декоративных и/или строительных, встроенных внутренних или наружных элементов конструкции, прикрепленных к стене, перегородке и т.п., для защиты от СВЧ-излучений компьютеров, радиотелефонов (в том числе мобильных), для защиты от несанкционированного доступа к информации, для защиты от излучения радиолокаторов, стационарных станций мобильной связи в ближней зоне и т.д.

Использование, например, шунгита в такой панели позволяет не только ослабить ЭМИ, но и снизить воздействие геопатогенных зон, придать этим панелям уникальные целебные свойства.

Для решения задачи придания материалу необходимых теплоизоляционных свойств были привлечены известные теоретические представления: теплоизолирующая способность материала достигается, главным образом, за счет низкой теплопроводности воздуха, заполняющего поры наполнителя. Чем больше закрытых и сквозных пор в материале, тем больше в нем воздуха. Это достигается применением высокопористых материалов в качестве заполнителей и низкой плотностью конечного продукта.

Технология производства неорганических полимеров проста и сводится к совмещению твердого и жидкого компонентов в реакторе с мешалкой и рубашкой для нагрева, т.е. по принципам классической химической технологии. В частности, она состоит из следующих стадий:

а) подготовка сырья и материалов;

б) приготовление реакционной смеси;

в) получение полупродукта;

г) конденсация полупродукта с раствором органического основания;

д) стабилизация готового связующего.

Процесс получения связующего в виде неорганического полимера можно представить в виде следующих уравнений. Для металлофосфатных связующих:

В продуктах конденсаций по уравнению (2) содержатся фрагменты высокомолекулярной структуры типа:

Металлофосфаты, образующиеся по реакции (1), относятся к классу неорганических полимеров; связующее, образующееся по реакции (2), относится к амидометаллофосфатам.

Процесс получения ППС на базе металлосиликатов можно представить следующими уравнениями:

Как в случае применения фосфатных, так и в случае применения металлосиликатных полимеров, происходит внедрение в их структуру активных -NH-групп, что способствует усилению связующих свойств ППС. Отверждение ППС можно представить на примере алюмохромфосфатного связующего:

Пресс-композиция для изготовления ПКМ на базе ППС готовится следующим образом.

Предварительно приготавливают заполнитель, например, из порошкового и/или волокнистого, и/или стружечного материала путем расщепления или размола предварительно протестированных образцов материалов, их фильтрацией (разделением по фракциям, длине, толщине волокон), дозированием необходимых компонентов и их подачу одновременно или раздельно в заданной последовательности в смеситель.

Затем готовят рабочий раствор: смешивают обычный или структурированный водный раствор органических оснований с амидной связью и/или оксида или тригидрата окиси алюминия или их смесей со структурированными или неструктурированными неорганическими полимерами, такими как металлофосфаты с катионами Al⁺⁺⁺ и Cr⁺⁺⁺, или Al⁺⁺⁺ и В⁺⁺⁺, или Mg⁺⁺, Al⁺⁺⁺ и В⁺⁺⁺, и анионами PO₄ ^---, или металлосиликаты с катионами Na⁺, или K⁺, или Li⁺ и анионами SiO₃ ^-- и целевую добавку, полученную смесь нагревают до температуры 40-75°С, поддерживают эту температуру раствора в течение 5-20 минут до получения вязкости раствора 16-27 сП.

Приготовленный заполнитель обрабатывают рабочим раствором в смесителе с интенсивным перемешиванием, после достижения заданной однородности выгружают из смесителя, подсушивают, далее формируют полученный материал в брикеты и подвергают горячему прессованию или термообработке в туннельных печах.

При этом, если в качестве связующего используются металлофосфаты, а в качестве целевой добавки гидрофобизатор, то заполнитель обрабатывают рабочим раствором связующего и целевой добавкой совместно.

Если в качестве связующего используют металлосиликаты, а в качестве целевой добавки отвердитель, то заполнитель обрабатывают связующим и целевой добавкой раздельно в силу специфики протекания химической реакции.

Например, волокнистый заполнитель загружают в скоростной смеситель, куда через пневматическую форсунку подают и распыляют связующее, целевую добавку - вспенивающий агент в виде карбамида. Полученную смесь подсушивают в пневматических или тоннельных сушилках до влажности 8-9%, затем сырьевую смесь формируют в брикеты и подвергают горячему прессованию или сушке при температурах 160-3000°С. Компоненты используются в соотношении:

неорганический полимер - 4,5-41,5 целевая добавка - 0,5-15,0 заполнитель остальное.

В процессе этих воздействий пресс-композиция поликонденсируется и принимает заданные форму и свойства.

Примеры полученных таких композиций представлены в таблице 1 (см. приложение).

Физико-механические и другие характеристики ПКМ, соответствующих указанным в таблице 1 пресс-композициям, приведены в таблице 2.

Сравнительные испытания известных, используемых в настоящее время ПКМ в виде древесно-плитных материалов, в которых в качестве связующего используются карбамидоформальдегидные смолы, и опытных образцов материалов заявленной пресс-композиции на основе древесной стружки и природных минералов приведены в таблице 3.

Кроме указанных выше в таблице преимуществ заявленная пресс-композиция и ПКМ на ее основе обладают рядом потребительских свойств, таких как экологическая и пожарная безопасность, био- и радиационная стойкость, защита от электромагнитного излучения.

При этом производство таких ПКМ не сопровождается выделением вредных веществ, в производстве не используются вредные компоненты. Эксплуатация таких ПКМ в различных условиях (нагревание, воздействие химических реагентов и т.п.) не приводит к выделению агрессивных токсичных реагентов.

Приложение.

В табл.1, 2 в числителе - значения для теплоизоляционных плит, в знаменателе - для конструкционных.

Таблица 2 Наименование показателей Величина физико-механических показателей изделий и материалов по примерам в соответствии с табл.1 1 2 3 4 5 Аналог/прототип Плотность (кг/м³) 100/1100 100/1100 100/1100 100/1100 100/1100 350/1100 Толщина(мм) 0,01-16,0 0,01-16,0 0,01-16,0 0,01-6,0 0,01-16,0 16,0/16,0 Предел прочности 2,0/32,0 2,5/35,0 2,5-/31,5 1,3/15,0 1,5/18,0 2,2/30,2 при статическом изгибе (МПа)             Предел прочности 0,7/1,2 1,5/,2,8 0,8/3,1 0,6/3,0 0,5/3,1 1,1/3,0 при сжатии (МПа)             Разбухание в воде 13/0.0 16/0.1 20/0.0 25/0.1 30/0.2 26,6/18,6 за 24 часа (%)             Показатели горючести:             - приращение температуры 35/41 34/38 33/35 36/84 45/53 - (°С),             потеря массы(%) 45/58 44/51 43/49 59/92 57/61 - Коэффициент 0,038/ 0,04/ 0,045/ 0,06/ 0,07/   теплопроводности (Вт/М К) 0,041 0,0045 0,05 0,065 0,08   Содержание вредных веществ отсутствует отсутствует отсутствует отсутствует отсутствует 0,09/0,8 (мг/100 г²)           >10

Таблица 3 Показатели Ед. измер. Заявляемый ПКМ Наименование аналога фирмы Наименование аналога фирмы       Акрон (РФ) Raute 1 2 3 4 5 Состав:         ППС %, 4,5-41,5 - - карбамид по 0,5-15 33-36 35-38 вода товарной 5,0-13,5 - - формальдегид Концен- - 63,5-66,0 61,5-63,5 аммиак трации - 0,5-1,0 0,5-1,5 Концентрация по сухому % 50-55 58-63 62-64 веществу         Массовая доля свободного % - 0,15-0,20 0,11-0,15 формальдегида         Вязкость по В3-4, при с 17-19 50-80 47-78 25°С         Время желатинизации при с 35-49 50-70 53-75 100°С         Показатель преломления   1,43-1,44 1,464-1,472 1,44-1,45 Концентрация водородных РН 2,5-3,0 7,5-8,5 7,1-8,0 ионов         Жизнеспособность ч неограниченно 7,5-8,0 7,0-7,5 Стабильность при месяц неограниченно 2,0-3,0 1,5-2,5 хранении в течение         Плотность г/см³ 1,39-1,45 1,26-1,36 1,23-1,31 Разрушающее напряжение         при скалывании по МПа 1,6-5,5 1,5-1,6 1,45-1,55 клеевому слою после выдержки в воде 24 ч         Термостойкость продуктов отверждения °С 150-1500 150-200 150-200 Экологическая опасность   безопасен опасен опасен ПКМ на основе ППС   Плотность ПКМ кг/м³ 100-2400 600-1100 600-1100 Толщина мм 1-50 3-30 3-30 Предел прочности при статическом изгибе МПа 2,0-55,0 12-40 12-35 Предел прочности при         растяжении перпендикулярно плоскости плиты МПа 0,4-0,7 0,3-0,4 0,3-0,4 Удельное сопротивление         нормальному отрыву наружного слоя МПа 0,4-0,5/0,8-0,99 0,45-0,55 0,4-0,5 Разбухание по толщине за 24 ч в воде % 0-20/0 20-30 22-33 Содержание вредных веществ мг/100 г отсутствует формальдегид 10-60 формальдегид 10-30 Класс горючести   негорючие горючие горючие Экологическая опасность   не опасны опасны опасны Био- и радиационная стойкость   имеют не имеют не имеют Экономическая безопасность руб./м³ до 500    

Изобретение относится к пресс-композициям для плитных материалов, используемых в промышленности строительных и конструкционных материалов, в частности в производстве тепло-, огнезащитных изделий, предназначенных для промышленного и жилищного строительства, авиа-, судо-, вагоностроения, электро- и радиотехнике и быту. Пресс-композиция содержит заполнитель из углеродсодержащего измельченного волокнистого материала растительного и/или синтетического происхождения, связующее из неорганических полимеров, целевую добавку. В качестве неорганических полимеров композиция содержит металлофосфаты с катионами алюминия, хрома, бора, магния и анионами РО₄ ^--- или металлосиликаты с катионами натрия, калия, лития и с анионами SiO₃ ^--, предварительно модифицированные растворами органических оснований с амидной связью и/или оксидов или тригидратов окиси алюминия или их смесями. Целевая добавка является гидрофобизатором или отвердителем, или поверхностно-активным веществом. Готовят предварительно заполнитель, рабочий раствор связующего и целевой добавки. Заполнитель обрабатывают рабочим раствором, подсушивают, формируют в брикеты. Получают экологически чистые, нетоксичные, негорючие плитные материалы, стойкие к агрессивным средам. 2 н. и 39 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Пресс-композиция для плитных материалов защитного и конструкционного назначения, включающая заполнитель, изготовленный из волокнистого материала, связующее и целевую добавку, отличающаяся тем, что заполнитель выполнен из углеродосодержащего измельченного волокнистого материала, выбранного из группы волокон растительного и/или синтетического происхождения, в качестве связующего использованы неорганические полимеры, выбранные из группы металлофосфатов с катионами Al⁺⁺⁺, Cr⁺⁺⁺, В⁺⁺⁺, Mg⁺⁺ и анионами PO₄ ^---, или металлосиликатов с катионами Na⁺, K⁺, Li⁺ с анионами SiO₃ ^--, предварительно модифицированные растворами органических оснований с амидной связью, выбранных из группы таких веществ, как карбамид, акриламид, меламин, оксид, тригидрад окиси алюминия, или их смеси, а целевая добавка выполнена из гидрофобизатора, выбранного из группы парафин и кубовые остатки перегонки нефти, или из отвердителя, выбранного из группы феноло- или аминоформальдегидная смола, хлориды металлов, аммония, минеральные кислоты, или из поверхностно-активных веществ, выбранных из группы, включающей кремнийорганическую смолу, метилсиликонат калия, многоосновные органические кислоты при следующем соотношении компонентов (% по сухой массе):
связующее 4,5-41,5 целевая добавка 0,5-15,0 заполнитель остальное

2. Пресс-композиция по п.1, характеризующаяся тем, что использовано связующее, содержащее в мас.%:
металлофосфаты или металлосиликаты 73,0-90,0 органическое основание с амидной связью 5,0-13, вода 5,0-13,5

3. Пресс-композиция по п.1, характеризующаяся тем, что в связующее добавлена феноло- или аминоформальдегидная смола в количестве 49-69% общей массы связующего.

4. Пресс-композиция по п.1, характеризующаяся тем, что в качестве волокнистого материала использовано древесное волокно.

5. Пресс-композиция по п.1, характеризующаяся тем, что в качестве волокнистого материала использовано целлюлозное волокно.

6. Пресс-композиция по п.1, характеризующаяся тем, что в качестве волокнистого материала использовано синтетическое полимерное волокно.

7. Пресс-композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве волокнистого материала использовано стекловолокно.

8. Пресс-композиция по п.1, характеризующаяся тем, что в качестве волокнистого материала использовано углеродное волокно.

9. Пресс-композиция по п.1, характеризующаяся тем, что в качестве волокнистого материала использовано волокно волластанита.

10. Пресс-композиция по п.1, характеризующаяся тем, что в качестве волокнистого материала использованы волокна измельченных отходов однолетних растений (льнотресты, соломы и т.п.).

11. Пресс-композиция по п.1, характеризующаяся тем, что в качестве заполнителя использована древесная стружка.

12. Пресс-композиция по п.7, характеризующаяся тем, что в качестве волокнистого материала использована смесь волокнистых материалов по пп.5-11.

13. Пресс-композиция по п.1, характеризующаяся тем, что в качестве заполнителя использована ткань.

14. Пресс-композиция по п.13, характеризующаяся тем, что в качестве заполнителя использована стеклоткань.

15. Пресс-композиция по п.13, характеризующаяся тем, что в качестве заполнителя использована углеродная ткань.

16. Пресс-композиция по п.1, характеризующаяся тем, что в качестве заполнителя использован дисперсный материал.

17. Пресс-композиция по п.16, характеризующаяся тем, что в качестве дисперсного материала использован измельченный шунгит.

18. Пресс-композиция по п.16, характеризующаяся тем, что в качестве дисперсного материала использованы измельченные алюмо магнийсиликаты.

19. Пресс-композиция по п.16, характеризующаяся тем, что в качестве дисперсного материала использован перлит и/или вермикулит, и/или флогопит, и/или аэросил, и/или диатомит, и/или измельченное базальтовое волокно, и/или цеолит, и/или тальк, и/или мусковит, и/или корунд, и/или мел.

20. Пресс-композиция по п.1, характеризующаяся тем, что заполнитель состоит из смеси древесной стружки и дисперсных материалов по любому из пп.16-19.

21. Пресс-композиция по любому из пп.1-20, характеризующаяся тем, что заполнитель выполнен многослойным.

22. Пресс-композиция по пп.1-20, характеризующаяся тем, что слои заполнителя выполнены из материала однородной дисперсности.

23. Пресс-композиция по п.21, характеризующаяся тем, что слои заполнителя выполнены из материалов различной дисперсности.

24. Пресс-композиция по п.21, характеризующаяся тем, что слои заполнителя выполнены из любого материала по пп.22 и 23 с одинаковой и/или с различной удельной плотностью.

25. Пресс-композиция по п.21, характеризующаяся тем, что заполнитель выполнен в виде одного или нескольких слоев из измельченных волокон, остальные слои выполнены из неразрывных волокон с длиной, соответствующей длине плиты пресс-композиции и распределенных по всей ее ширине.

26. Пресс-композиция по любому из пп.1-25, характеризующаяся тем, что в заполнитель добавлен порошок шунгита в объеме до 33% массы сухого вещества.

27. Пресс-композиция по любому из пп.1-25, характеризующаяся тем, что в заполнитель добавлена сажа в объеме до 33% массы сухого вещества.

28. Пресс-композиция по пп.1-25, характеризующаяся тем, что в заполнитель добавлены металлические волокна в количестве до 33% массы сухого вещества.

29. Пресс-композиция по п.8 или 13, характеризующаяся тем, что в заполнителе использована смесь углеродных волокон, графитизированных при температуре 950-1700°С.

30. Пресс-композиция по п.27, характеризующаяся тем, что в заполнителе использована сажа, графитизированная при температуре 1200°С.

31. Пресс-композиция по любому из пп.1-30, характеризующаяся тем, что для приготовления предварительно структуированного модифицированного раствора использована структурированная вода.

32. Пресс-композиция по п.31, характеризующаяся тем, что растворе связующего использована магнито- или электроструктурированная вода.

33. Пресс-композиция по п.31, характеризующаяся тем, что в растворе связующего использована вода, подвергнутая термообработке, и/или воздействию ультразвукового или ультрафиолетового, или СВЧ-излучению

34. Пресс-композиция по п.31, характеризующаяся тем, что в растворе связующего использована дистиллированная или талая, или дождевая вода.

35. Пресс-композиция по п.31, характеризующаяся тем, что использованы готовые растворы, предварительно подвергнутые структуризации.

36. Пресс-композиция по п.1, характеризующаяся тем, что использованы полимеризированные в электрическом поле связующее, заполнитель и целевая добавка.

37. Способ изготовления пресс-композиции для плитных материалов защитного и конструкционного назначения, заключающийся в предварительном приготовления заполнителя, рабочего раствора связующего и целевой добавки, обработке заполнителя рабочим раствором с последующим подсушиванием, формированием в брикеты и горячим прессованием, отличающийся тем, что рабочий раствор готовят следующим образом: смешивают водный раствор органических оснований с амидной связью и/или оксида или тригидрата окиси алюминия или их смесями с неорганическими полимерами, выбранными из группы металлофосфатов с катионами Al⁺⁺⁺, Cr⁺⁺⁺, B⁺⁺, Mg⁺⁺, и анионами PO₄ ^---, или металлосиликатов с катионами Na⁺ или K⁺ или Li⁺ и анионами SiO₃ ^-- и целевую добавку, полученную смесь нагревают до температуры 40-75°С, поддерживают эту температуру раствора в течении 5-20 мин до получения вязкости раствора 16-27 с, после чего полученным раствором обрабатывают заполнитель.

38. Способ по п.37, характеризующийся тем, что если используют в качестве связующего металлосиликаты, а в качестве целевой добавки - отвердитель, то при одновременной обработке заполнителя рабочим раствором связующее и целевую добавку подают (впрыскивают) раздельно.

39. Способ по любому из пп.37 или 38 для изготовления пресс-композиции по п.31, отличающийся тем, что используют предварительно структурированные модифицированные растворы.

40. Способ по п.38, отличающийся тем, что в модифицированных растворах используют воду, которую предварительно структурируют путем воздействия магнитным полем или электрическим током, или ультразвуком, или ультрафиолетовым, или СВЧ-излучению, или подвергнутой термообработке.

41. Способ по п.38, отличающийся тем, что структуризацию неорганического полимера производят путем нагревания до 75°С или воздействия постоянного электрического тока напряжением до 36 В в течении 12 ч или предварительно подвергают воздействию переменного магнитного поля.