Способ получения пористых пластических материалов из ненасыщенных полиэфирных смол

Изобретение относится к технологии пенопластов и может быть использовано при производстве стеклопластиковых "сэндвичевых" конструкций. Описан способ получения пористых пластических материалов из ненасыщенных полиэфирных смол посредством их вспенивания углекислым газом, выделяющимся при взаимодействии карбоната натрия с кислотой, в присутствии стеарата цинка, аэросила, отвердителя - пероксида циклогексанона и ускорителя - нафтената кобальта, в котором в не содержащую воды смесь исходных реагентов вводят в качестве кислотного компонента газообразователя раствор уксусной кислоты в безводном диметилформамиде.

 

Изобретение относится к технологии пенопластов и может быть использовано при производстве стеклопластиковых "сэндвичевых" конструкций.

Промышленные способы производства пенопластов основываются на двух основных методах вспенивания:

- нагревание термопластичного полимера, содержащего вспениватели (газообразователи), до температуры, превышающей температуру стеклования полимера и температуру разложения или испарения газообразователя;

- вспенивание вязкожидких полимерных композиций газообразными продуктами, выделяющимися при химических превращениях введенных в систему газообразователей [Химическая энциклопедия. - М.: Большая российская энциклопедия, 1992. Т.3, с.886].

Выбор метода вспенивания и реагентов-газообразователей определяется, в первую очередь, составом полимерных композиций и назначением получаемого пенопласта.

При производстве стеклопластиковых изделий в качестве связующего часто используют смолы, представляющие собой смеси ненасыщенных полиэфиров с сополимером - стиролом. В этом случае существенный интерес представляет возможность вспенивания таких связующих с целью изготовления облегченных "сэндвичевых" панелей из материалов с близкими физическими характеристиками.

Известны процессы изготовления пористого пенного материала из полимерных композиций с использованием таких газообразующих компонентов, как диазотолуидин, бикарбонат аммония, сухой лед. При нагревании смесей до 100-140°С выделяется углекислый газ и проходит отверждение образующейся пены [US 2,498,621].

Эти процессы, связанные с нагреванием, достаточно сложны в исполнении и дороги.

При обычных температурах получен вспененный материал посредством добавления к смеси ненасыщенного полиэфира и сополимера воды, аминного ускорителя, органического пероксида, твердого газообразующего агента (карбонат щелочного металла), органической кислоты и наполнителя [GB 652,770].

Удовлетворительные результаты получены только в случае использования в качестве наполнителя алюминия, взаимодействие которого с кислотой приводит к выделению водорода и создает возможность образования взрывоопасной смеси с воздухом.

Затруднения, имеющие место при вспенивании смол, связаны с тем, что растворы ненасыщенных полиэфиров в стироле с трудом удерживают введенные инертные газы и воздух. По мнению авторов патента [US 4,151,335], для получения вспененного продукта удовлетворительной плотности необходимо ввести в смолу не менее 10% (масс.) поверхностно-активных веществ. Чтобы полиэфирная смола была способна образовывать устойчивые пены, предлагают модифицировать полиэфир, внедрив в каждое его звено от 0,1 до 20% (моль) амидных или аминных групп.

Модификации эфиров, улучшив характеристики пены, приведет к значительному удорожанию вспененного продукта.

Предложен способ изготовления пористого материала из ненасыщенной полиэфирной смолы с использованием анионных ПАВ. Для отверждения вспененных композиций использованы катализатор и ускоритель [US 3,260,683].

Получены хрупкие пены, не пригодные для изготовления прочных изделий.

В патенте США [US 3,479,303] описан процесс изготовления вспененного материала с использованием в качестве газообразующих агентов карбонатов щелочных и щелочно-земельных металлов и органических кислот. Карбонаты вводят в эмульсию, образованную примерно равными количествами ненасыщенной полиэфирной смолы и воды, добавляют в смесь отвердитель, ПАВ и раствор в стироле ангидрида органической кислоты и ускорителя. Авторы считают целесообразным использовать в качестве отвердителя пероксид бензоила и в качестве ускорителя третичные амины. Не пригодной для данного процесса признана отверждающая система кетон-пероксид / кобальт.

К основным недостаткам данного процесса следует отнести большое содержание воды в отвержденной пене, требующее ее высушивания. Вследствие этого становится невозможным получение пены в пространстве, ограниченном стеклопластиковыми оболочками.

Канадский патент [СА 1,125,468] (прототип) для вспенивания ненасыщенных полиэфирных смол наряду с карбонатами предлагает использовать сильные минеральные кислоты - фосфорную и соляную, поскольку, по мнению авторов патента, эффективное выделение углекислого газа при взаимодействии органических кислот с карбонатами возможно лишь в сильно разбавленных водных растворах, а с минеральными кислотами допустимо введение существенно меньших количеств воды. В процессе пенообразования участвуют ненасыщенные полиэфирные смолы, карбонатные газообразующие агенты, поверхностно-активные вещества, используемые в качестве эмульгаторов, зародышеобразователи. Отверждение пены обусловлено добавкой отвердителя - пероксида бензоила, и ускорителя - третичного амина. Кислотные газообразующие агенты в виде водных растворов неорганических кислот эмульгируют в смоле.

Полученные отвержденные пены имеют приемлемые физические характеристики, однако используемая технология вспенивания предполагает введение в систему воды с водными растворами кислот. Вода, образующаяся также при химическом взаимодействии кислот с карбонатами, может существенно влиять на прочность вспененного изделия и способствовать его разрушению при температурных колебаниях.

Целью изобретения является разработка технологии вспенивания ненасыщенных полиэфирных смол с применением карбонатных и кислотных газообразующих агентов, обеспечивающая возможность связывания реакционной воды какими-либо водопоглотителями.

Для решения поставленой задачи в качестве кислотного компонента - газообразователя, используют раствор уксусной кислоты в безводном диметилформамиде, который поддерживает кислотно-основные взаимодействия с участием слабых органических кислот

[Петере Д. и др. Химическое разделение и измерение. - М.: Химия, 1978. Кн.1, с.162].

Проводят следующие операции:

- диспергируют карбонатный агент и зародышеобразователь в полиэфирной смоле;

- вводят в смолу ПАВ и ускоритель;

- вводят в безводную систему разбавленную уксусную кислоту.

Уксусная кислота, разбавленная диметилформамидом, смешивается со смолой и не требует эмульгирования.

В качестве карбонатного агента используют безводный карбонат натрия. Выбор данного реагента обусловлен тем, что при взаимодействии с водой он образует моногидрат, устойчивый до температур выше 100°С, и при определенном избытке по отношению к кислотному агенту может поглотить всю реакционную воду.

В качестве эффективного зародышеобразователя применяют гидрофильный аэросил (ГОСТ 14922-77), который благодаря развитой поверхности является дополнительным водопоглощающим компонентом.

Для отверждения пены применяют отвердитель - пероксид циклогексанона (ПЦГ) с содержанием активного кислорода 6,8%, и ускоритель - нафтенат кобальта (УНК), содержащий 1,29% кобальта. Плотность (при 20°С) ПЦГ - 1,275 г/см3, УНК - 0,921 г/см3.

Вспениванию подвергают три вида смол, являющихся растворами в стироле ортофталатных ненасыщенных полиэфиров.

Смола А - "Камфэст-01", ТУ 2226-001-48427630-99.

Смола нетиксотропная, непредускоренная, содержание стирола 41%. Производство ОАО "Пермские полиэфиры".

Смола Б - "ТС-2", ТУ 2226-001-48426406-01.

Смола пониженной вязкости, нетиксотропная, непредускоренная, содержание стирола 33%. Производство ОАО "Камтэкс полиэфиры".

Смола В - NORPOL 440-V850.

Смола тиксотропная, предускоренная, содержание стирола 43%. Производство компании REICHHOLD.

Пример 1

200 г смолы А смешивают с 5 см3 УНК, добавляют

25 г карбоната натрия,

3 г аэросила,

1 г стеарата цинка.

Все компоненты тщательно перемешивают в диспергаторе в течение 10 минут, вводят в смесь 3 см3 ПЦГ и 20 г 70%-го раствора уксусной кислоты в диметилформамиде, перемешивают в течение 15 секунд и переносят содержимое диспергатора в форму - цилиндрическую емкость.

Пенообразование началось сразу после добавления кислоты и продолжалось в течение 3 минут. Отвержденный продукт представлял собой крупноячеистую массу с размером ячеек около 5 мм.

Пример 2

200 г смолы А смешивают с 5 см3 УНК, добавляют

30 г карбоната натрия,

3 г аэросила,

4 г стеарата цинка.

Все компоненты тщательно перемешивают в диспергаторе в течение 10 минут, вводят в смесь 3 см3 ПЦГ и снова перемешивают в течение 1 минуты. Через 4 минуты добавляют 20 г 50%-го раствора уксусной кислоты в диметилформамиде, перемешивают в течение 15 секунд и переносят содержимое диспергатора в форму.

Пенообразование продолжалось в течение 5 минут, температурный пик (80°С) был достигнут через 10 минут. Получена мелкоячеистая пена с размерами пузырьков менее 1,5 мм. Плотность отвержденной пены 0,21 г/см3.

Пример 3

200 г смолы А смешивают с 2 см3 УНК, добавляют

20 г карбоната натрия,

3 г аэросила,

4 г стеарата цинка.

Все компоненты тщательно перемешивают в диспергаторе в течение 10 минут, вводят в смесь 3 см3 ПЦГ и 20 г 50%-го раствора уксусной кислоты в диметилформамиде, перемешивают в течение 15 секунд и переносят содержимое диспергатора в форму.

Пенообразование продолжалось в течение 9 минут, температурный пик был достигнут через 15 минут. Размер пузырьков составил 0,5-2 мм, плотность отвержденной пены 0,13 г/см3.

Пример 4

200 г смолы А смешивают с 2 см3 УНК, добавляют

30 г карбоната натрия,

3 г аэросила,

2 г стеарата цинка.

Все компоненты тщательно перемешивают в диспергаторе в течение 10 минут, вводят в смесь 2 см3 ПЦГ и 25 г 50%-го раствора уксусной кислоты в диметилформамиде, перемешивают в течение 15 секунд и переносят содержимое диспергатора в форму.

Пенообразование продолжалось в течение 10 минут, температурный пик был достигнут через 20 минут. Получен вспененный продукт с плотностью 0,085 г/см3.

Изменение исходных параметров, определяющих скорости химических взаимодействий и влияющих на поверхностное натяжение на границе раздела газ - смола, позволяют изменять характеристики получаемого вспененного продукта. Интервал плотностей получаемого продукта (от 0,1 до 0,25 г/см3) вполне приемлем для его использования при изготовлении "сэндвичевых" конструкций. Измеренный предел прочности при сжатии изменяется в зависимости от плотности материала от 30 до 70 кг/см2.

Пример 5

200 г смолы Б смешивают с 6 см3 УНК, добавляют

20 г карбоната натрия,

2 г аэросила,

1,5 г стеарата цинка.

Все компоненты тщательно перемешивают в диспергаторе в течение 10 минут, вводят в смесь 2 см3 ПЦГ и 20 г 50%-го раствора уксусной кислоты в диметилформамиде, перемешивают в течение 15 секунд и переносят содержимое диспергатора в форму.

Получен крупноячеистый (ячейки около 5 мм) продукт с плотностью около 0,15 г/см3.

Пример 6

К 200 г смолы В добавляют

20 г карбоната натрия,

1,5 г стеарата цинка.

Все компоненты тщательно перемешивают в диспергаторе в течение 10 минут, вводят в смесь 3 см3 ПЦГ и 20 г 50%-го раствора уксусной кислоты в диметилформамиде, перемешивают в течение 15 секунд и переносят содержимое диспергатора в форму.

Пенообразование продолжалось в течение 20 минут, температурный пик достигнут через 25 минут. Вспененный продукт однородный с размерами ячеек менее 3 мм, плотность отвержденной пены 0,25 г/см3.

Как видно из приведенных данных, предлагаемый способ позволяет производить вспенивание ортофталатных смол с получением качественного продукта.

Способ получения пористых пластических материалов из ненасыщенных полиэфирных смол посредством их вспенивания углекислым газом, выделяющимся при взаимодействии карбоната натрия с кислотой, в присутствии стеарата цинка, аэросила, отвердителя - пероксида циклогексанона и ускорителя - нафтената кобальта, отличающийся тем, что в не содержащую воды смесь исходных реагентов вводят в качестве кислотного компонента газообразователя раствор уксусной кислоты в безводном диметилформамиде.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии получения композиционных материалов, в частности к композициям, содержащим нанокомпозит, обладающим защитными свойствами, и к изделиям, изготовленным из этих композиций.
Изобретение относится к эпоксидному связующему для получения стеклопластиков на основе армирующего наполнителя стеклоткани, стекломата, стеклоровинга и т.д., применяемых преимущественно в качестве конструкционной арматуры, работающей в условиях воздействия агрессивных сред, а также для получения высокопрочных стеклопластиков для различных отраслей машиностроения, судостроения и т.д.

Изобретение относится к связующему для армированных пластиков, которое может быть использовано в качестве строительных покрытий для защиты бетонных, железобетонных, металлических и других поверхностей от воздействия агрессивных сред и абразивного износа, а также для изготовления литьевых изделий общетехнического назначения, используемых в химически агрессивных средах.
Изобретение относится к полимерной композиции для фиксации радионуклидов, в том числе 133Ва, 134Eu и 36Cl, которая может быть использована в ядерной технике с целью недопущения их выхода в окружающую среду с последующим ее заражением.
Изобретение относится к эпоксидному связующему, к препрегу на его основе, которое может быть использовано для изготовления конструкционных материалов, а также к изделию, выполненному из препрега, которое может быть использовано в авиации, такого как стабилизатор, руль высоты, киль и других, а также в космической промышленности, судостроении и других областях техники.

Изобретение относится к вариантам состава эпоксибисмалеимидного связующего, к вариантам способа его получения, к препрегу и к выполненному из него изделию, применяемому в авиакосмической технике.
Изобретение относится к области ракетной техники и касается разработки эпоксидной литьевой композиции для бронирования вкладных зарядов диаметром от 300 до 700 мм из смесевого твердого ракетного топлива методом заливки, работающей в широком диапазоне температур.
Изобретение относится к способу получения антифрикционных эпоксидных пресс-материалов, предназначенных для изготовления изделий, применяемых в качестве вставок в подшипниковых втулках с бинарной поверхностью трения, то есть смазывающих элементов, а также в качестве конструкционного и электроизоляционного материала в электротехнике и других отраслях техники.
Изобретение относится к композиции на основе эпоксидной смолы, предназначенной для герметизации полупроводниковых приборов. .

Изобретение относится к области получения эпоксидных связующих для производства композиционных материалов, применяемых в электротехнической, авиационной, автомобильной, аэрокосмической, железнодорожной и других отраслях промышленности, а также применяемых в качестве пропиточного состава электроэлементов, клеев, покрытий.

Изобретение относится к производству эластомерной композиции на основе бутадиен-нитрильных каучуков, используемых для изготовления формовых уплотнительных резинотехнических изделий, работоспособных в контакте с различными автомобильными маслами и смазками при температурах до 130°С.

Изобретение относится к полиэтиленовой композиции для изоляции проводов и кабелей, обладающей улучшенным сопротивлением подвулканизации, и состоит из полиэтилена и ингибитора подвулканизации с температурой плавления под атмосферным давлением ниже 50°С, представляющего собой соединение формулы I, в которой R1 обозначает C1-С20 алкил или C1-С20алкил, который замещен фенилом, С2-С 20алкенил, С3-С20 алкинил, С5-С9циклоалкил, фенил или толил; R2 и R 3 каждый независимо друг от друга обозначает C 1-С20алкил или С1 -С20алкил, который замещен следующими радикалами: фенилом, одним или двумя гидроксилами, цианогруппой, формилом, ацетилом, -О-COR5; R5 обозначает C1-С20 алкил; С3-С20алкенил; С3-С20алкинил; С 5-С7циклоалкил или С 5-С7циклоалкил, который замещен гидроксилом; фенил, 4-хлорфенил, 2-метоксикарбонилфенил, п-толил, 1,3-бензтиазол-2-ил или -(CHR6)nCOOR 7 или -(CHR6)n CON R8R9, где n обозначает 1 или 2, R6 обозначает водородный атом или C1-С6алкил, R 7 обозначает С1-С 20алкил, С1-С20 алкил, прерываемый 1-5 атомами О или S, С5 -С7циклоалкил, фенил, бензил, толил, R 8 и R9 каждый обозначает водородный атом или C1-С6алкил; R4 обозначает водородный атом или метил и органический пероксид; где композицию можно экструдировать с минимумом предварительной сшивки, даже при достаточной скорости сшивания.
Изобретение относится к водной эмульсии органической перекиси, содержащей антифриз, защитный коллоид и от 0,5 до 3 мас.% пластификатора в расчете на общую массу эмульсии.

Изобретение относится к способу приготовления порошкообразных товарных форм пероксидных инициаторов, которые используются в процессах вулканизации каучуков, деструкции полиолефинов.

Изобретение относится к полимерной композиции, содержащей один или несколько галогенированных термопластичных полимеров. .

Изобретение относится к композициям пероксида метилпропилкетона, с которыми можно безопасно работать при температуре окружающей среды. .

Изобретение относится к маслонаполненному 1,2-полибутадиену, который можно использовать в качестве различных формованных изделий, к способу его получения, его композиции и формованному изделию, материалу подошвы для обуви.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где необходимо применение электрических проводов, т.е.

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано в агрессивной среде, в частности в системе связи для изготовления вкладышей для подвески самонесущих волоконных оптических кабелей.

Изобретение относится к области получения полимерных композиций, а именно композиций на основе химически сшитого полиэтилена, и может найти применение при получении изделий, получаемых методами термоформования, в частности, различных профильных изделий: труб, фитингов, фланцев, применяемых для систем горячего водоснабжения в тепловых сетях.

Изобретение относится к технологии получения добавок для термопластичных материалов, обеспечивающих их контролируемое разложение и придание очень светлой окраски, и может быть использовано при переработке термопластов экструдированием с раздувом для получения пленки, экструдированием и литьевым формованием.

Изобретение относится к технологии пенопластов и может быть использовано при производстве стеклопластиковых "сэндвичевых" конструкций

Наверх