СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕНОПЛАСТОВ Советский патент 1971 года по МПК C08J9/04 

Известен способ получения пенопластов путем поликонденсации предконденсата из ацетон-формальдегидных смол в присутствии раствора щелочи, причем вспенивают предполимеры, полученные с соотношением ацетона к формальдегиду 1 : 2.

Для получения менее окрашенных продуктов с улучшенными прочностными свойствами вспенивают предполимеры с соотношением ацетона к формальдегиду от 1 : 3,5 до I : 4,5, а количество катализатора берут от 2 до 8% в виде 10-60%-кого водного раствора щелочи.

Получаемые пенистые пластические материалы имеют почти белый цвет, нерастворимы в обычных растворителях и стойки к действию растворов кислот и щелочей. Вспенивание происходит при использовании каталитических количеств 10-60%-ного раствора едкого кали, который должен быть очень тонко распределен в продукте, что достигается соответствующим перемешиванием.

Плотность необработанного сырья (объемная плотность) регулируется изменением концентрации и количества катализатора.

При добавлении конденсатов с соотношением ацетон : формальдегид, равным 1:5 и 1 : 6, также меняются плотность необработанного сырья (объемная плотность) и показатели прочности. Плотность необработанного сырья может быть значительно снижена добавлением низкокипящих вспенивающих агентов, преимущественно таких, которые не растворяются в продуктах конденсации ацетона с формальдегидом, например фторированных углеводородов.

Дополнительное вспенивание пенистых пластических материалов достигается введением

соединений, которые под действием растворов едкого кали (катализатора) или тепла отщепляют газ, например алюминий, цинк в порошке, производные гидразина. Такими способами можно получить плотность необработанного сырья в пределах от 7,5 до 1000 кг/м. Структура пенистых пластических материалов равномерна, но она может быть еще улучшена добавлением регуляторов вспенивания, например поверхностно-активных соединений

на основе производных окиси этилена, т. е. полиэтиленгликолей и их производных, взятых в количестве 0,2-1,0%. При использовании большего количества добавки, например 1,0-5,0%, преимущественно получают пенистые пластические матераилы волокнистой структуры. Такие пенопласты особенно выгодно могут быть использованы в качестве звукоизоляционных материалов. Добавлением соответствующих наполнителей можно улучшить структуру, теплостойкость под нагрузкой и пределы прочности. При этом можно получать открыто-ячеистую или смешаино-ячеистую пену. Однако при вспенивании в более мягких условиях можно получать в основном закрыто-ячеистые пенистые пластические материалы. Придание водоотталкивающих свойств обычно гидрофильным звукоизоляционным материалам может быть осуществлено введением соответствующих соединений, например длинноцепных спиртов жирного ряда, Ci2-С аминов жирного ряда, которые целесообразнее добавлять до процесса вспенивания. Пенистые пла стические материалы, в частности с малой плотностью необработанного сырья (объемной плотностью), получаются горючими или тлеющими. Дополнительной пропиткой, например, известными огнезащитными средствами, обычно применяемыми для пропитки бумаги, древесины или текстильных изделий, можно получать пенопласты с пониженной горючестью и самогасящиеся. Однако если для таких пен предусмотреть добавку соответствующих соединений перед вспениванием, то можно получить пенопласты сами по себе с пониженной горючестью и самогасящиеся. Для таких целей хорошо использовать комбинации из мочевины или из других в нагретом аммиаке отщепляющихся соединений с фторсиликатом. Путем добавления хлорпарафинов, эфиров фосфорных кислот или подобных соединений этот эффект может быть усилен. Полученные пенистые материалы могут найти применение как звуко-, тепло- или холодоизоляционные материалы. Они могут быть изготовлены в виде блоков, а затем разрезаны в соответствии с заданными размерами. При использовании соответствующих смесей также возможно формование в закрытых формах с обеспечением полного заполнения полых пространств в форме, далее возможно изготовление сложных фигур с заделанными во внутрь деталями. Очень быстрое вспенивание, а также быстрое отверждение пены позволяют проводить работы на месте. Вспенивание происходит почти сразу же после внесения пены на место. Длительность отверждения может быть подобрана так, -что оно будет происходить, в течение долей секунды. Предконденсаты для изготовления пенистых пластических материалов можно получать следующими способами: 1. Для получения 135 кг предконденсата I- цродукта конденсации ацетона с формальдегидом, взятых в мольном отношении 1 : 4, представляющего собой почти бесцветную, прозрачную, вязкую жидкость, растворяющуюся в воде в любом соотношении, - смешивают 34,8 кг ацетона с 240,0 кг 30%-ного раствора формальдегида, добавляют 8 л 10%-ного натрового щелока (рП 10,5) при 18°С. После индукционного периода (около 10 мин) температура постепенно начинает повышаться и через 55 мин достигает максимума 73°С. От олученного раствора после отделения катализатора с помощью ионитового фильтра в вакууме при 40 мм рт. ст. отгоняют 140 кг воды. 2. Предконденсат II - продукт конденсации ацетона с форм-альдегидом при мольном отношении 1 :5, представляющий собой вязкую, бесцветную, растворимую в воде жидкость, - получают при смещивании 870 г ацетона с 7500 г 30%-ного раствора формальдегида и последующем введении раствора 250 г поташа в 450 г воды. Температура смеси повыщается до 70°С и на таком уровне ее поддерживают в течение 5 час. Затем раствор нейтрализуют, вводя около 250 мл 35%-ной НС, и упаривают в вакуу.ме при 40 мм рт. ст. до 3500 г. 3. Предконденсат III - продукт конденсации ацетона с формальдегидом, взятых в мольном отношении 1 : 6, представляющий собой бесцветную, вязкую жидкость, смещивающуюся с водой в любом отношении. Для его получения 870 г ацетона смещивают с 900 г 30%-ного раствора формальдегида, добавляют 375 мл 10%-ного натрового щелока. Температура смеси через зД час повышается до максимума (68°С), эту температуру поддерживают в течение 5 час. Полученный раствор после отделения катализатора на ионитозом фильтре упаривают до г. Пример 1. 500 г предконденсата I, 10 г этоксилированной смеси Се-С12-спирта Жирного ряда (около 20 единиц этиленоксида) и 150 мл 10%-ного натрового щелока быстро смещивают в эмульсоре и переливают в открытую форму емкостью 1 л. Смесь нагревается, и ее объем увеличивается на 50-60%. Получается очень вязкий блок с плотностью необработанного сырья (объемная плотность) 900 /сг/.из. Пример 2. Аналогично примеру 1, но используя 50 мл 33%-ного натрового щелока, получают очень вязкий блок с плотностью необработанного сырья (объемная плотность) 220 /сгДмз. П р и м е р 3. Действуя в том же порядке. что и в примере 1, но используя 12 мл 50%-ного натрового щелока, получают пеноблок со средней плотностью необработанного сырья (объемная плотность) 40 кг/мз. Пример 4. 120 г предконденсата I, 3 г этоксилированной смеси спирта жирного ряда, 0,6 г алюминия в порощке, 3 г метиленхлорида, 6 мл 50%-ного натрового щелока в качестве катализатора перемешивают в эмульсоре, быстро цомещают в закрытую форму общей емкостью 3 л, которую затем закрывают. В фор.ме масса вспучивается, -нагревается по истечении 1 мин и, расширяясь, заполняет полностью всю форму. Через I мин пена твердеет и может быть удалена из формы. щелока перед вспениванием охлаждают до 15°С. После добавки катализатора смесь вспучивается за 2-3 мин до объема больше чем 3 л и твердеет приблизительно через 10 мин. Плотность необработанного сырья (объемная плотность) кг/м, предел прочности на сжатие прИ 10%-ном относительном сжатии равен 1,2-1,5 кг/см, пена закрыто-ячеистая. Пример 6. Аналогично примеру 5, но используя вместо 200 г предконденсата I, 140 г предконденсата I и 60 г предконденсата П, получают пеноблок с плотностью необработанного сырья (объемная плотность) 75-80 кг/мз и пределом прочности на сжатие при 10%-ном относительном сжатии 1,6-1,8 кг/см, пена закрыто-ячеистая. Пример 7. Действуют в таком же порядке, как в примере 5, .используя вместо 200 г предконденсата I 140 г предконденсата I и 60 г предконденсата 111. Предел плотности необработанного сырья (объемная плотность) составляет 120 кг/м. Прочность на сжатие при 10%-ном относительном составляет 0,2-0,3 кг/мз, пена закрыто-ячеистая, упругая. Пример 8. Смесь из 140 г предконденсата I, 60 г предконденсата П, 14 г мочевины тонкого помола, 8 г фторсиликата натрия, 7 мл трифторхлорметана, 12 мл 50%-ного натрового щелока переливают в плоскую форму диаметром 25 см, в которой аналогично примеру 5 протекает процесс вспенивания. Из полученной пены вырезают диск толщиной 5 см, кладут его на треножник диаметром 18 см и высотой 18 см. Под диском зажигают горелку Теклю с полным уничтожением свечения пламени. Через 10 мин горелку тущат. На пене не наблюдаются ни явления горения, ни явления тления. Сторона диска, обращенная к пламени горелки, обуглена и образует защитный слой. Пример 9. Смесь, подлежащую вспениванию, составляют так же, как в примере 8, причем дополнительно вводят 3 г амина жирного ряда, полученного в расплавленном виде из кислоты жирного ряда, при окислении парафина со средней длиной цепи Ci8-С4о, и после этого соответственно прибавленного к yi азанной смеси. Из готовой пены вырезают плоский цилиндр, опускают его в воду и при плавании в воде в течение многих дней не наблюдают никакой смачиваемости. Пример 10. Действуют в таком же порядке, как описано в примере 5. однако с той разницей, что к смеси добавляют 60 г каолина в качестве наполнителя. Плотность необработанного сырья (объемная плотность) 120 кг/м. Предел прочности на сжатие пены составляет 5-6 кг/см. По сравнению с пеной, полученной в примере 5, имевшей усадку (уменьшение в объеме) около 5%, в данном случае форма была полностью заполнена. Эта пена также обладает самогасящими свойствами. Пример 11. Смесь из 100 ч. предконденсата I, 4 ч. этоксилированной смеси спирта жирного ряда, 4 ч. трифторхлорметана,3ч. метиленхлорида, 0,5 ч. алюминия в порощке с помощью зубчатого насоса со скоростью 3 л/мин подают в смесительное устройство, в качестве которого используют центробежный насос. Малым зубчатым насосом (прядильным насосом) со скоростью 225 мл/мин в это же смесительное устройство подают 50%-ный натровый щелок. Смесь выходит под небольщим давление.м, имея сливкообразную консистенцию, вспучивается и затвердевает. Средняя плотность необработанного сырья (объемная плотность) 7,5-10 кг/м. Предмет изобретения 1.Способ изготовления пенопластов на основе композиции, состоящей из ацетон-формальдегидного форполимера и катализатора, отличаюш,ийся тем, что, в качестве форполимера используют продукт реакции ацетона с формальдегидом в соотнощении соответственно от 1 : 3,5 до 1 : 4,5. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество катализатора берут от 2 до 8% в виде 10-60%-ного раствора щелочи в воде.