Клеевая композиция
Изобретение относится к составу клеевой композиции, используемой для склеивания изделий из древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит, огнеупоров и керамики, ремонта футеровок тепловых агрегатов. Технический результат - получение клеевой композиции с высокими эксплуатационными показателями и сокращенным временем твердения. Клеевая композиция, включающая алюмохромфосфатное связующее, модифицированное на стадии синтеза 0,6-1,1 мас.% метилолмочевин общей формулы H2(OCH2)nNCON(CH2О)mH2, где n=1; 2, m=1; 2, ускоритель твердения, воду и тонкодисперсный наполнитель - комбинацию, содержащую компоненты - высокоглиноземистый мертель, кремнезем и керамическую массу, содержит в качестве ускорителя твердения - аминный модификатор АМ-1, а указанный наполнитель включает указанные компоненты при соотношении соответственно 10-20:30-50:2-10, при следующем содержании компонентов, мас.%: указанное алюмохромфосфатное связующее 15-28, указанный ускоритель твердения 0,5-5, указанный наполнитель 55-75, вода остальное. 1 табл.
Изобретение относится к составу клеевой композиции, используемой для склеивания изделий из древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит, огнеупоров и керамики, ремонта футеровок тепловых агрегатов и пр. Для ее изготовления применяют различные связующие, однако наибольший практический интерес представляют алюмохромфосфаты благодаря многофункциональному спектру действия. Они не только повышают клеящую способность композиции, но и являются антисептиками, антипиренами и акцепторами формальдегида.
Известен [SU 1365637, А1, кл. С 04 В 28/34, 12/02] состав клея, включающий, мас.%:
фосфатное связующее 26-39
высокоглиноземистый мертель 22-28
отработанный катализатор нефтехимического производства 14-20
керамзитовая пыль 5-8
технический глицерин 0,8-1,6
вода остальное
Его недостатком является повышенная продолжительность твердения при комнатной температуре и непригодность для склеивания изделий из древесины.
Наиболее близкой по технической сущности является огнеупорная композиция, описанная в RU №2235078, кл. С 04 В 28/34, включающая алюмохромфосфатное связующее, ускоритель твердения, воду и тонкодисперсный наполнитель - комбинацию, содержащую высокоглиноземистый мертель, причем алюмохромфосфатное связующее модифицировано на стадии синтеза 0,6-1,1 мас.% смеси метилолмочевин общей формулы Н2[ОСН2]n NCON[CH2O]mH2, где n=1; 2 и m=1; 2, в качестве ускорителя твердения взят сульфат натрия, а указанный наполнитель дополнительно содержит керамическую массу и кремнезем, при соотношении высокоглиноземистый мертель: кремнезем: керамическая масса, равном 20-30:15-25:2-10 при следующем содержании компонентов, мас.%:
| Указанное алюмохромфосфатное связующее | 20-40 |
| Указанный наполнитель | 37-65 |
| Сульфат натрия | 1-4 |
| Вода | остальное |
К ее недостаткам следует отнести замедленную скорость твердения и, как результат, длительную липкость нанесенного покрытия.
Технической задачей изобретения является оптимизация состава клеевой композиции с одновременным сохранением на высоком уровне адгезионной и механической прочности клеевого соединения.
Поставленная задача достигается тем, что в качестве фосфатного связующего используется алюмохромфосфатное связующее, модифицированное на стадии синтеза 0,6-1,1 мас.% смеси ди-, три- и тетраметилолмочевин общей формулы H2(OCH2)nNCON(CH2O)mH2, где n=1; 2, m=1; 2 при мольном соотношении ди-: три-: тетраметилолмочевина, равном 1:4,2:2,5, а в роли тонкодисперсного наполнителя выступает высокоглиноземистый мертель в сочетании с кремнеземом и керамической массой, применяемой для изготовления облицовочных плиток, а ускорителем твердения является аминный модификатор АМ-1.
Его добавление снижает кислотность клеевой композиции и способствует протеканию отверждения алюмохромфосфатного связующего аналогично реакциям поликонденсации с образованием нерастворимой полимерной сетки. При склеивании изделий из древесины наблюдается также взаимодействие фосфатных групп с функциональными фрагментами древесины, улучшающее огнестойкость.
В случае огнеупоров рост температуры клеевой композиции приводит к образованию пирофосфата кремния, который препятствует кристобалитизации AlPO4 и превращается в тридимит. При достижении температуры 1000-1200°С в композиции присутствует достаточное количество аморфных фосфатов, обеспечивающих высокую прочность отвержденной композиции в данном температурном диапазоне. Дальнейший рост температуры (1200-1400°С) вызывает спекание и кристаллизацию AlPO4-тридимита.
Присутствие в алюмохромфосфатном связующем ди-, три- и тетраметилолмочевин обусловливает протекание реакции этерификации и образование полимерных эфиров фосфорной кислоты, оказывающих пластифицирующее действие и регулирующих скорость твердения и поверхностное натяжение клеевой композиции. В результате улучшается смачивающая способность и адгезия алюмохромфосфатной композиции к древесине и огнеупорным материалам.
Сущностью предлагаемого технического решения является клеевая композиция, включающая алюмохромфосфатное связующее, модифицированное на стадии синтеза 0,6-1,1 мас.% смеси метилолмочевин общей формулы H2(OCH2)nNCON(CH2O)mH2, где n=1;2, m=1;2, ускоритель твердения, воду и тонкодисперсный наполнитель - комбинацию, содержащую компоненты - высокоглиноземистый мертель, кремнезем и керамическую массу, в качестве ускорителя твердения взят аминный модификатор АМ-1, а наполнитель содержит указанные компоненты при соотношении соответственно 10-20:30-50:2-10, при следующем содержании компонентов, мас.%:
| указанное алюмохромфосфатное связующее | 15-28 |
| указанный ускоритель твердения | 0,5-5 |
| указанный наполнитель | 55-75 |
| вода | остальное |
Предлагаемое изобретение иллюстрируется примерами, приведенными в описании и таблице.
В качестве алюмохромфосфатного связующего использовали продукт, отвечающий требованиям ТУ 2149-012-00206492-99, модифицированный на стадии синтеза 0,9 мас. % смеси ди- (n=1, m=1), три- (n=1, m=2 или n=2, m=1) и тетраметилолмочевин (n=m=2) при мольном соотношении ди-: три: тетраметилолмочевин, равном 1:4,2:2.5.
Аминный модификатор АМ-1 соответствовал требованиям ТУ 2423-017-00206492-02 и имел состав, мас.%:
| массовая доля аминоспиртов | 15-70 |
| массовая доля продуктов превращения | 50 |
| оксазолидона в 1-(2-оксиэтил)имидазо- | |
| лидон-2 и 1-(2-оксиэтил)этилендиамин, | |
| не более | |
| вода | остальное |
Пример 1. Для приготовления клеевой композиции состава, мас.%:
| алюмохромфосфатное связующее (АХФС) | 20,7 |
| ускоритель твердения (AM-1) | 1,1 |
| наполнитель | 66,7 |
| вода | остальное |
в быстроходный смеситель загружают 15 кг мертеля МШ-28, 40 кг кремнезема и 3 кг керамической массы. В полученную смесь добавляют раствор 8 кг алюмохромфосфатного связующего в 5 кг воды.
Композицию перемешивают в течение 2 мин и в нее вводят вторую порцию алюмохромфосфатного связующего в количестве 10 кг. Содержимое смесителя гомогенизируют и вводят 1 кг аминного модификатора, состава, мас.%:
| массовая доля аминоспиртов | 60,2 |
| массовая доля продуктов превращения | 25,4 |
| оксазолидона в 1-(2-оксиэтил)имидазолидон-2 | |
| и 1-(2-окиэтил)этилендиамин | |
| вода | остальное |
в 5 кг воды.
Компоненты перемешивают до получения однородной сметанообразной массы и смесь наносят на поверхность древесно-стружечной плиты толщиной 1-2 мм. Склеиваемые изделия прижимают друг к другу для удаления излишка клеевой композиции и выдерживают при температуре 20-25°С в течение суток.
Пример 2. Аналогично примеру 1 готовят клеевую композицию состава, мас.%:
| алюмохромфосфатное связующее | 20,2 |
| ускоритель твердения | 3,4 |
| наполнитель | 65,2 |
| вода | остальное |
Из описания изобретения и таблицы видно, что по заявленному техническому решению удается получить клеевую композицию с высокими эксплуатационными показателями и сокращенным временем твердения.
| Таблица Характеристика огнеупорных клеев по примерам осуществления предлагаемого способа и прототипу. | |||
| Показатель | Прототип | Примеры | |
| 1 | 2 | ||
| 1. Состав клеевой композиции, мас.% | |||
| АХФС Наполнитель АМ-1 Сульфат натрия Na2SO4 Вода | 20-40 37-65 - 1-4 Остальное | 20,7 66,7 - 1,1 11,5 | 20,2 65,2 - 3,4 11,2 |
| 2. Свойства клеевой композиции | |||
| Время устранения липкости покрытия, мин | 200 | 70 | 30 |
| Время полного высыхания, сут. | 2 | 2 | 2 |
| Наличие трещин на покрытии | отсутствие | отсутствие | отсутствие |
| Характер разрыва склеенных древесно-стружечных плит | по плите | по плите | по плите |
| Вязкость по ВЗ-3, с | - | 190 | 185 |
Клеевая композиция, включающая алюмохромфосфатное связующее, модифицированное на стадии синтеза 0,6-1,1 мас.% метилолмочевины общей формулы H2(OCH2)nNCON(CH2О)mH2, где n=1; 2, m=1; 2, ускоритель твердения, воду и тонкодисперсный наполнитель - комбинацию, содержащую компоненты: высокоглиноземистый мертель, кремнезем и керамическую массу, отличающаяся тем, что она содержит в качестве ускорителя твердения аминный модификатор АМ-1, а указанный наполнитель включает указанные компоненты при соотношении соответственно 10-20:30-50:2-10 при следующем содержании компонентов, мас.%:
| Указанное алюмохромфосфатное связующее | 15-28 |
| Указанный ускоритель твердения | 0,5-5 |
| Указанный наполнитель | 55-75 |
| Вода | Остальное |
