СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОПЛАСТОВ НА ОСНОВЕ ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНОЙ СМОЛЫ НОВОЛАЧНОГО ТИПА Советский патент 1973 года по МПК C08J9/00 C08K5/07 

1

Изобретение относится к получению пенопласта из фенолформальдегндной смолы новолачного типа.

Известны способы получения фенолформальдегндных пенопластов на основе твердых новолачных с.мол, вспениваемых и отверждасмых в присутствии гексаметилентетрамина при температурах выше 100°С.

Недостатками известных способов являются большая продолжительность (3-5 час), высокие температуры прон.есса вспенивания и отверждения и связанные с этим громоздкость и низкая производительность применяемого оборудования.

С нелью повышения эффективности пронесса в предлагаемом способе новолачные Слюлы берут в внде растворов, эмульсий или днснерснй, в качестве сшивающего агента используют формальдегид, например, в виде формалина и вспепиваипе осуществляют в присутствии катализаторов кислотного характера при температуре ииже 100°С.

При смещении скидкой новолачной смолы с формальдегидом в присутствии катализаторов кислотного характера и целевых добавок нри темнературе ниже 100°С в течение 5- 40 мин получается ненопласт светло-красного цвета, по физико-механическим показателям не уступающий пенопласту, полученному известным способом.

Предлагаемый способ позволяет резко сократить продолжительность вспенивания и отверждения пенопласта, снизить температуру процесса вспенивания и повысить эффективность процесса в целом.

Согласно изобретению в качестве основы вспенивающейся композипии применяют растворы, эмульсии или дисперсии новолачных , т. е. жидкие HOBOvTa4Hb e смолы,

которые получают путем конденсации избытка фенола с формальдегидом при рН ннже 5,5. Полученные смолы нри необходимости растворяют, эмульгируют или диспергируют в соответствующих растворителях (вода, спирты,

кетоны, углеводороды алифатического и арол атического ряда и их галогенпроизводные и др.). В качестве сщивающего агента для новолачных смол можно применять формальдегид в любой известной его форме (собственно формальдегид, его водные, спиртовые и другие растворы, полимеры и т. п.).

Из-за технических трудностей предпочтительно примепять формальдегид в виде его растворов в особенности в виде водных растворов, постуиающих в продажу под иазваннем «формалин. Формальдегид вводят в

комнозицию в количестве 10-40 вес. ч. на

100 вес. ч. жидкой новолачной смолы.

Предлагаемое изобретение предусматривает

проведение вспенивания композиций в присутствии катализаторов кислотного характера, к которым относятся любые вещества, создающие при введении в композицию рН ср-еды 7. Примерами таких катализаторов являются минеральные кислоты (соляная, серная, ортоборная и т. п.); органоминеральные кислоты (комплексные кислоты типа эфиров борной кислоты с многоатомными спиртами или соединений ее с оксикислотами, арилсульфокислоты и т. п.); органические кислоты (уксусная, хлоруксусные, растворимые в жидком новолаке и т. п.); ангидриды и соли минеральных кислот, образующие кислоты в результате взаимодействия с водой, содерл ащейся в жидком иоволаке или в формалине (ВаОз, PaOs, хлориды А1, Са, Ti, Fe, Sn, соли сульфонгидразидов и фенилдиазония и т. п.). Кал-сдое из перечисленных соединений может быть применено в отдельности или в смеси друг с другом. Эти катализаторы применяют в количестве 1,5-30.вес. ч., предпочтительно 2-15 вес. ч., на 100 вес. ч. жидкой новолачной смолы, считая на сухие вещества.

Вспенивание кислых композиций на основе жидких иоволачных смол и формальдегида приводит к получеиию пенонластов сравнимо высокого ( 100 кг/мз) объемного веса, который не возможно регулировать в широком диапазоне. С целью устранения этого недостатка в композицию целесообразно вводить (совместно или раздельно) поверхностно-активные вещества и жидкости, кипящие или интенсивно испаряющиеся при температурах 100°С (атмосферное давление).

Водорастворимые неионогенные поверхностно-активные вещества применяют в количестве 0,1 -10 вес. ч., предпочтительно 1 - 3 вес. ч., на 100 вес. ч. жидкой новолачной смолы. Примерами поверхностно-активных веществ подобной природы являются силиконовые масла; продукты обработки окисью этилена фенолов или высших жирных кислот; сложные эфиры целлюлозы (метилцеллюлоза, ацетобутират целлюлозы); эфиры фосфатидов (лецитин, кефалин) и др.

Легкокипящие жидкости обеспечивают возможность регулирования объемного веса получаемых пеноцластов в диапазоне 20-120кг/мз. Они вводятся в композицию в количестве 0,5-30 вес. ч., предпочтительно 2-10 вес. ч., на 100 в. ч. жидкой новолачной смолы. Для целей предлагаемого изобретения пригоден широкий круг соединений, например, низшие спирты (от метанола до «-бутанола включительно); алифатические эфиры (от диэтилового до дибутилового включительно); хлоруглеводороды (дихлорэтан, хлороформ, четыреххлористый углерод и т. ц.); алифатические углеводороды (отн-нентапа до н-гептана включительно, легкие фракции нефти); ацетон, окись этилена, тетрагидрофуран, винилацетат и т. д. Предпочтительно применять соединения ряда хлорфторалканов (фреоны) с температурой кипения не выше 80°С.

При вспенивании желательно также добавлять с целью активирования композиции и улучп.1ения теплового баланса процесса соединения, выделяющие тепло в результате взаимодействия с водой или кислотными катализаторами. Для этого пригоден широкий круг соединений, например, карбонаты,, бикарбонаты и нитритЕл щелочных и щедочно-земельных металлов, а также карбонат аммония;

гидриды и карбиды металлов И и ПГгрупн; порошки металлов, стоящих в ряду напряжений выше водорода; ангидриды кислот типа ВоОз и PaOs; алкилхлорсиланы (трихлорметилсилан и т. п.). Указанные вещества вводят

в композицию в количестве 0,1-20 вес. ч., предпочтительно 0,5-10 вес. ч., на 100 вес. ч. жидкой новолачной смолы.

Предпочтительно применять тонкодисперсные (не более 200 меш.) порошки металлов,

стоящи.х в ряду напряжений выше водорода, например железа, алюминия, магния. Важным преимуществом этих добавок является то, что их взаимодействие с кислотным катализатором сопровождается не только выделением

тепла, но и переводом части активных в коррозионном отношении кислот в их соли.

Таким образом, предлагаемый способ получения фенолформальдегидных пенопластов состоит в нриготовлении смеси из жидкой

новолачной смолы, формальдегнда и нредцочтительио новерхностно-актив.ных веществ и легкокипящих жидкостей, подкнслеиии смеси и самопроизвольном вспенивании этой смеси при температуре ниже 100°С. Параллельно

с вспениванием смеси происходит ее отверждепие и формование в форме, задающей размеры и конфигурацию будущего изделия из пенопласта. Правильный подбор количественных соотношений между составными компонентами позволяет получать пенопласты (и изделия из них), не дающие технологической усадки (усадки при отверждении пены), т. е. изобретение позволяет получать пенопласты непосредственно на местах их применения. Общая нродолжительность цикла получения пенопласта но предлагаемому способу не превышает 1 час- и как правило составляет 5- 10 мин. Смешение компонентов и заливка

комнозиции могут осуществляться иенрерывным методом с помощью автоматизироваиных установок, аналогичных по конструкции тем, которые широко применяются для заливки пенополиуретанов. Получаемые по предлагаемому способу иепонласты предназначены для целей тенлохладонзоляции в строительстве, судо- и вагоностроении, в холодильной технике и в ряде других отраслей промышленности.

Пример 1. Для нолучення пенопласта нагревают при 50-60°С композицию, образуюн1;ук)ся при смешении 70 г 60%-иого спир тового раствора промышленной новолачнок смолы маркн 18 с 20 г 37%-ного формалина,

10 г /г-фенолсульфокислоты и 5 г 1,1,2-трихлор-1,2,2-трифторэтана (фреон-113). Кратность вспенивания композиции в этих условиях составляет 5-7. Продолжительность процесса, включая стадию смешения компонентов, 9 мин.

Пример 2. Дисперсию, полученную введением 50 г смолы 18 в 10 г этилового спирта, смешивают при 50°С с 25 г 37%-ного формалина, после чего в полученную смесь при комнатной температуре добавляют 5 г хлороформа и 11 г п-фенолсульфокислоты. Вспенивание композиции осуществляют при 50-60°С в течение 12 мин. Кратность вспенивания в этих условиях составляет 5-7. Пример 3. Состав комиозиции, вес. ч.: Водоэмульсионная иоволачная

смола100

Ацетон6

Формалин 37%-ный40

Толуолсульфокислота24

Такая композиция при 50-60°С имеет кратность вспенивания, равную 8--9.

Пример 4. Состав пенопласта, вес. ч.: Водоэмульсионная новолачная

смола100

Параформ14

н-Гептан10

Смесь п-фенолсульфокислоты и

серной кислоты (4:1)20

Полученная смесь вспенивается при в течение 14 мин, увеличивая свой первоначальный объем в 3-4 раза.

Пример 5. Влияние неионогенного поверхностно-активного вещества ОП-7 (продукт конденсации окиси этилена и алкилфенолов) на кратность вспенивания композиции.

Готовят композицию состава: 100 г водоэмульсионной новолачной смолы, 20 г фреона-11 (трихлорфторметан) и 30 г смеси нафталинсульфокислоты с серной кислотой (3:1). В отсутствие ОП-7 композиция, вспениваемая при 50°С, имеет кратность вспенивания 9-10. При добавлении OYI-7 в количестве 3 г кратность вспенивания композиции в этих условиях повышается до 24-25.

Пример 6. Композицию, имеющую при 50°С кратность вспенивания 10, готовят смешением 100 г водоэмульсионной новолачиой смолы, 50 г 37,5%-ного формалина, 14 г диизопропилового эфира и 32 г 40%-ного водного раствора беизолсульфокислоты. Вспенивание и отверждение такой комиозиции протекают за G-7 мин.

П р и м е р 7. Введение в состав композиции примера 6 1.5 г силиконового масла позволяет Повысить кратность ее вспенивания до 22 и одновременно улучшить однородность структуры получаемого пенопласта.

Пример 8. 100 вес. ч. водоэмульсионной новолачной смолы, 40 вес. ч. 37,5%-ного формалина п 24 вес. ч. трихлоруксусиой кислоты смешивают при комнатной температуре в течение 2 час до загустевания и побеления. Затем в получениую композицию добавляют при перемешнваиии 10 вес. ч. фреона-113 н

иомещают ее в термошкаф при 60-70°С, где

происходтгг вспенивание н отверладение в течеиие 40 мин. Кратность всиениваиия 3-4.

Пример 9. Регулироваиие объемного веса

пеноиластов.

При введении в композицию состава, вес. ч.: 100 водоэмульсионной новолачной смолы, 3 поверхностно-активного вещества ОП-7, 40 37%-иого формалина, 16 36%-иой соляиой кислоты, фреона-113 в количестве 5,10 и 15 вес. ч. объемиый вес пенопласта составляет соответственно 127,84 и 51 кг/мз. Таким образом, варьированием количества фреоиа-113, вводимого во всиенивающуюся композицию, регулируют объемный вес иеиопласта. Вспеннвание всех композиций приведеииого состава осуществляют при 55±1°С в течение 6- 8 мин.

Пример 10. Композицию для получения иеиопласта готовят смещением, вес. ч.: Водоэмульсиоиная новолачная

смола100

ОП-103

Фреоиа-1136

Формалина 37%-ного20

«-Толуолсульфокислоты18

Соляной кислоты1

Разогрев такой композиции от 16,5 до 35°С (иачало вспениваиия) настуиает за 6 мин. При добавлении в такую композицию 1 вес. ч. бикарбоната натрия вспенивание ироисходит через 2,5 мин. Образующийся при этом пенопласт имеет объемный вес порядка 80 кг/мз. Пример 11. Для получения пенопласта с объемным весом 50 кг/мз нагревают до 50°С композицию состава, вес. ч.:

Водоэмульсионная новолачная

смола100

ОП-72

Формалин 38,4%-ный22

п-Фенолсульфокислота20

Алюминиевая пудра1

Такая комиозиция вспеинвается через 1,5 мии после окончания смешения составляющих ее комиоиентов. В отсутствии алюминиевой пудры всиенивание композиции ироисходнт не ранее, чем через 4,5 мии.

Предмет и з о б р е т е и н я

1.Способ получения пенопластов на основе фенолформальдегидной смолы новолачного типа в присутствии вспенивающего и сшивающего агентов, а также добавок целевого

назначения, отличающийся тем, что, с целью иовыщепня эффективностн процесса, новолачные смолы берут в виде растворов, эмульсий или дисперсий, в качестве сшивающего агеита используют формальдегид, например, в виде водных растворов н вспенивание осуи1ествляют в присутствии катализаторов кислотного характера при 10-100°С, предпочтительио 20-80°С.

2.Способ ио п. 1, отличающийся тем, что в качестве целевых добавок берут веще7ства, взаимодействующие с водой или кислотным катализатором с выделением теила, например, тонко дисперсные порошки металлов, 8 стоящих в ряду напряжений выше водорода, в количестве 0,1-20 вес. ч. из расчета на 100 вес. ч. жидкой новолачной смолы.