Двухкомпонентный клей на основе фенолформальдегидной смолы


 


Владельцы патента RU 2451708:

Никонов Сергей Юрьевич (RU)
Никонов Александр Сергеевич (RU)

Изобретение относится к клеящим полимерным веществам и может найти широкое применение для склеивания различных материалов: древесины, древесных пластиков, полимеров, металлов, а также материалов, имеющих неровные поверхности, в частности пенопластов, пеноситаллов и других пористых материалов. Клей на основе фенолформальдегидной смолы состоит из отвердителя, включающего фенольную смолу новолачного типа и толуолсульфокислоту, а также композиции смол, включающей (мас.ч.): фенольную смолу резольного типа 34,3-23,0; карбамидоформальдегидную смолу 10-20; петролейный эфир 3,0-4,6; ОП-10 1,25-1,4; спирт фурфуриловый 1,45-1,0. Соотношение отвердителя и указанной композиции смол составляет (мас.ч): 50:50. Обеспечивается повышение жизнеспособности и прочности. 4 пр.

 

Изобретение относится к клеящим полимерным веществам и может найти широкое применение для склеивания различных материалов: древесины, древесных пластиков, полимеров, металлов, а также материалов, имеющих неровные поверхности, в частности пенопластов, пеноситаллов и других пористых материалов.

Фенолформальдегидные клеи характерны тем, что они обеспечивают образование наиболее прочных и водостойких клеевых соединений. Опыт промышленного применения фенольных клеев показывает, что материалы, склеенные этими клеями, приобретают способность хорошо переносить переменные воздействия влажности и температуры окружающей среды. Особое место среди указанной группы составов занимают клеи, увеличивающиеся в объеме в процессе отверждения за счет частичного вспенивания (подвспенивания). Указанные клеи обладают несомненными преимуществами благодаря такому технологическому свойству, как зазоропроницаемость при сохранении высоких прочностных показателей.

Число веществ, предложенных для ускорения отверждения и модификации составов на основе фенолформальдегидных смол, достаточно велико (Д.А.Кардашов. Синтетические клеи. - М.: Химия, 1976 г.). Однако для получения клеящих составов высокого качества необходимо точное согласование его жизнеспособности, скоростей первоначального набора прочности и полного набора прочности клеевого соединения. Специфика отвердителей, катализаторов и некоторых целевых добавок, предназначенных для получения клеев на основе фенолформальдегидных смол, состоит в том, что в качестве таковых должны быть выбраны комплексные многофункциональные системы, с помощью которых можно было бы регулировать указанные технологические и эксплуатационные показатели в достаточно широких пределах, а саму реакцию отверждения клеевого соединения проводить при возможно более низких температурах

Клеи на основе немодифицированных фенолформальдегидных смол получают главным образом на основе фенолформальдегидных смол резольного типа, отверждаемых при нормальных условиях с помощью кислых катализаторов (там же, стр.34-38).

Известен клеящий состав, предназначенный для склеивания фанеры и других материалов, получаемых горячим прессованием по патенту РФ №2154651 (опубл. в 2000 г.), включающий фенолформальдегидную смолу резольного типа, полученную конденсацией дифенилолпропана с формальдегидом в присутствии едкого натра при нагревании. Полученный состав имеет повышенные прочностные свойства при склеивании древесины и пониженную токсичность, однако имеет низкие прочностные показатели при склеивании других материалов, в частности металлов, а также высокую продолжительность первоначального набора прочности и общую продолжительность полного набора прочности. Кроме того, указанный состав имеет монолитную структуру после отверждения, что ухудшает его технологические показатели при применении для склеивания неровных поверхностей.

Известен пенообразующий состав из жидких фенолформальдегидных смол по патенту РФ №2237516 (опубл. в 2004 г.), представляющий собой жидкую новолачную фенолформальдегидную смолу, в которой мольное соотношение формальдегида и фенола составляет (0,5-0,8):1, сульфоароматическую кислоту в количестве, соответствующему кислотному числу от 80 до 210 мг КОН/г и воду в количестве не более 16%. Из вспенивающихся композиций с применением указанного катализатора получают фенолформальдегидные пенопласты с повышенной механической прочностью. Недостатком указанного решения является высокая кратность вспенивания, что ухудшает его прочностные свойства при применении в качестве клеящего вещества, а также низкая жизнеспособность.

Известна композиция для получения пенопласта на основе фенолформальдегидных смол «Пенорезол-НТ» по патенту РФ №2140942 (опубл. в 1999 г.), включающая (мас.ч.): фенолформальдегидную смолу резольного типа (100) и вспенивающее-отверждающий агент - продукт конденсации сульфофенилмочевины с формальдегидом и ортофосфорной кислотой марки ВАГ-3 (15-50), а также хлористое олово (0,01-4,0). Полученный пенопласт обладает низкими токсичностью и горючестью, высокими физико-механическими показателями, но низкой прочностью при использовании его в качестве клеящего вещества, а также низкой жизнеспособностью.

Наиболее близким решением в отношении заявляемой композиции является состав для получения резольно-новолачного фенолформальдегидного пенопласта по авторскому свидетельству СССР №519442 (опубл. в 1976 г.), предназначенный для напыления, обладающий повышенными огнестойкостью и пониженной токсичностью. В соответствии с решением прототипа могут быть использованы (мас.ч.): смесь жидкой резольной смолы (20-80) и жидкой новолачной смолы (20-80), кислотный агент отверждения (10-50), ПАВ - ОП-7, алюминиевую пудру и петролейный эфир. Недостатком решения прототипа является его недостаточно высокие технологические показатели, в частности большая кратность вспенивания, что приводит к низким прочностным показателям при использовании его в качестве клеящего вещества, а также низкая жизнеспособность состава.

Суть изобретения заключается в следующем.

Технической задачей заявляемого изобретения является разработка качественного и количественного состава ингредиентов для получения нетоксичного двухкомпонентного клея на основе фенолформальдегидной смолы.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение технологических и эксплуатационных характеристик получаемого клея, повышение жизнеспособности и прочности.

Технический результат изобретения в отношении заявляемого двухкомпонентного клея на основе фенолформальдегидной смолы достигается за счет применения в его составе отвердителя, включающего фенольную смолу новолачного типа и толуолсульфокислоту, и композицию смол следующего состава (мас.ч.):

Фенольная смола резольного типа - 34,3-23,0;

Карбамидоформальдегидная смола - 10-20;

Петролейный эфир - 3,0-4,6;

ОП-10 - 1,25-1,4;

Спирт фурфуриловый - 1,45-1,0,

при этом соотношение отвердителя и композиции на основе фенольной смолы составляет (мас.ч.): 50:50.

Исследования, проведенные заявителем, позволили создать двухкомпонентный клей с высокими технологическими показателями, способный к пенообразованию с высокими прочностными показателями. Используемый для подвспенивания клея в процессе его отверждения петролейный эфир, усиленный действием ОП-10, взятые в заданном соотношении, в сочетании с используемым отвердителем, обладающим одновременно и каталитическими свойствами, позволили стабилизировать процессы пенообразования, жизнеспособности и набора первоначальной прочности получаемого клея. Использование смеси фенольных смол с карбамидформальдегидной смолой позволило усилить адгезионные и когезионные свойства композиции, что объясняется синергетическим эффектом. Дополнительное введение фурфурилового спирта позволило нейтрализовать остаточный фенол в композиции, что способствовало решению технической задачи.

Отвердитель для двухкомпонентного клея на основе фенолформальдегидной смолы готовят в реакторе, снабженном высокоскоростной мешалкой, путем добавления к фенольной смоле новолачного типа толуолсульфокислоты, расплавленной при температуре 100-105°С в заданном соотношении. Композицию смол готовят в реакторе, снабженном высокоскоростной мешалкой, путем последовательного введения фенольной смолы резольного типа и карбамидформальдегидной смолы с последующим добавлением петролейного эфира и ОП-10 в заданном соотношении.

Двухкомпонентный клей на основе фенолформальдегидной смолы готовится путем прибавления отвердителя к композиции смол при постоянном высокоскоростном перемешивании в соотношении (мас.ч.): 50:50.

В соответствии с заявленным изобретением получают клей на основе фенолформальдегидной смолы «Тизорен» с жизнеспособностью от 30 мин до 1,5 ч; продолжительностью первоначального набора прочности 2,0-4,0 ч, полного набора прочности при температуре помещения 24-48 ч и при температуре 70-80°С 1-2 часа; термостойкостью - до 260°С (термостойкость оценивали по ГОСТ 26589-94 п.3.12.3). Отвержденный клей увеличивается в объеме на 150-230%, является нетоксичным веществом. Расход клея при его использовании составляет 200-350 г/м2.

Для осуществления изобретения могут быть использованы следующие вещества:

Фенольная смола новолачного типа;

Толуолсульфокислота;

ОП-10 - вещество вспомогательное по ГОСТ 8433-81 - неионогенное ПАВ;

Фенольная смола резольного типа;

Карбамидоформальдегидная смола;

Петролейный эфир;

Спирт фурфуриловый.

Преимущества заявленного изобретения доказываются путем сравнения технологических показателей получаемого клея и его эксплуатационных свойств, а именно жизнеспособности, первоначального набора прочности при температуре помещения, полного набора прочности при температуре помещения, полного набора прочности при температуре 80°С и прочностью при сдвиге на стальных образцах СТ3 в соответствии с ГОСТ 14579-69 «Клеи. Метод определения прочности при сдвиге».

Реализация изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В соответствии с вышеописанным способом получали клей следующего состава (мас.ч.): отвердитель - жидкая фенольная смола новолачного типа 40,0, толуолсульфокислота 10,0; отвердитель использовали в соотношении (мас.ч.): 50:50 в смеси с композицией смол, включающей (мас.ч.): фенольную смолу резольного типа 34,3; карбамидоформальдегидную смолу 10,0, петролейный эфир 3,0; ОП-10 1,25; спирт фурфуриловый 1,45. Получали фенолформальдегидный клей со следующими технологическими показателями: жизнеспособность 1 ч; первоначальный набор прочности при температуре помещения 2,0 ч, полный набор прочности при температуре помещения 30 ч, полный набор прочности при температуре 80°С 1,5 ч, и эксплуатационными свойствами: прочность при сдвиге 25 МПа.

Пример 2. В соответствии с вышеописанным способом получали клей следующего состава (мас.ч.): отвердитель - жидкая фенольная смола новолачного типа 42,5; толуол-сульфокислота 7,5; отвердитель использовали в соотношении (масс.ч.): 50:50 с композицией смол, включающей (мас.ч.): фенольную смолу резольного типа 28,6; карбамидоформальдегидную смолу 15, петролейный эфир 3,8; ОП-10 1,4, спирт фурфуриловый 1,2. Получали фенолформальдегидный клей со следующими технологическими показателями: жизнеспособность 1 ч 40 мин; первоначальный набор прочности при температуре помещения 2, 5 ч, полный набор прочности при температуре помещения 36 ч, полный набор прочности при температуре 80°С 2 ч, и эксплуатационными свойствами: прочность при сдвиге 23 МПа.

Пример 3. В соответствии с вышеописанным способом получали клей следующего состава (мас.ч.): отвердитель - жидкая (фенольная смола новолачного типа 45,0; толуолсульфокислота 5,0; отвердитель использовали в составе композиции смол, включающей (мас.ч.): фенольную смолу резольного типа 23,0; карбамидоформальдегидная смола 20,0, петролейный эфир 4,6; ОП-10 1,4; спирт фурфуриловый 1.0. Получали фенолформальдегидный клей со следующими технологическими показателями: жизнеспособность 2,0 ч; первоначальный набор прочности при температуре помещения 4,0 ч, полный набор прочности 48 ч, полный набор прочности при температуре 80°С 3 ч, и эксплуатационными свойствами: прочность при сдвиге 18 МПа.

Пример 4 (в соответствии с прототипом). В соответствии с решением прототипа получали клеящий состав (мас.ч.): отвердитель - фенольная смола новолачного типа (60); толуолсульфокислота (40); отвердитель использовали в составе композиции следующего состава (мас.ч.): фенольная смола резольного типа (100); ОП-7 (1,2); петролейный эфир (15). Получали пенообразующий состав со следующими технологическими показателями; жизнеспособность 5 мин; первоначальный набор прочности при температуре помещения 1 ч 10 мин; полный набор прочности 18 ч; полный набор прочности при температуре 80°С 1 ч 20 мин, и эксплуатационными свойствами: прочность при сдвиге 9 МПа.

Источники информации

1. Д.А.Кардашов. Синтетические клеи. Москва: Химия. 1978, с.144-145.

2. Патент РФ №2154651 (опубл. в 2000 г.).

3. Патент РФ №2237516 (опубл. в 2004 г.).

4. Патент РФ №2140942 (опубл. в 1998 г.).

5. Авторское свидетельство СССР №519442 (опубл. в 1976 г.) - прототип.

Двухкомпонентный клей на основе фенолформальдегидной смолы, состоящий из отвердителя, включающий фенольную смолу новолачного типа и толуолсульфокислоту, а также композицию смол, отличающийся тем, что композиция смол дополнительно содержит карбамидформальдегидную смолу и спирт фурфуриловый при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

фенольная смола резольного типа 34,3-23,0
карбамидоформальдегидная смола 10,0-20,0
петролейный эфир 3,0-4,6
ОП-10 1,25-1,4
спирт фурфуриловый 1,45-1,0,

при этом соотношение отвердителя и указанной композиции смол составляет, мас.ч: 50:50.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к клеевой композиции на основе хлоропренового каучука, которая может быть использована в резиновой промышленности при склеивании вулканизованной резины на основе различных каучуков друг с другом.
Изобретение относится к клеевой композиции холодного отверждения, используемой при изготовлении резино-металлических соединений, склеивании проволочных спиралей из стальной или алюминированной проволоки и приклеивании к ним электрокорунда.
Изобретение относится к клеевой композиции для склеивания металла, стекла, дерева, бумаги, тканей и пластмасс. .
Изобретение относится к клеевой композиции на основе хлоропренового каучука для склеивания вулканизованной резины между собой. .

Изобретение относится к способу крепления вулканизованных резин друг к другу и может быть использовано в резиновой промышленности. .
Изобретение относится к полимерным композициям для клеевых паст. .
Изобретение относится к способу крепления вулканизованных резин друг к другу и может быть использовано в резиновой промышленности. .
Изобретение относится к способу крепления вулканизованных резин друг к другу и может быть использовано в резиновой промышленности. .

Изобретение относится к составам клеевых композиций на основе бутадиен-нитрильного или хлоропренового каучука и может быть использовано в резиновой, обувной, автомобильной, мебельной промышленности, сторойиндустрии и в других областях техники.

Изобретение относится к клеевым композициям и может быть использовано, например, в производстве углеродных материалов и изделий из них. .

Изобретение относится к клею-компаунду для использования в производстве углеродных, углерод-карбидокремниевых композиционных материалов и изделий из них
Изобретение относится к клеевой композиции на основе фенольной смолы и ее использованию для форм и стержней форм
Изобретение относится к получению клеев на основе фенолформальдегидных смол, используемых в деревообрабатывающей промышленности при изготовлении костроплит. В состав клея на основе водорастворимой фенолформальдегидной смолы СФЖ-3014 100 мас.ч. при смешивании вводят дополнительно поливинилацетатную дисперсию 10-20 мас.ч. Дисперсия поливинилацетата содержит пластификатор-дибутилфталат. Изобретение позволяет создать клей, обеспечивающий равномерное осмоление частиц костры льна при изготовлении костроплит, повысить пластичность клеевого соединения и увеличить физико-механические характеристики готовой продукции. 4 табл.
Изобретение относится к клеевым композициям на основе хлоропренового каучука и может быть использовано в резиновой промышленности при склеивании вулканизованной резины. Клеевая композиция содержит полихлоропреновый каучук наирит НТ, бутилфенолформальдегидную смолу 101К, тиурам, оксид цинка, оксид магния, органический растворитель, представляющий собой смесь этилацетата и нефраса, модифицированное измельченное поликапроамидное волокно марки 23 КНТС, полученное путем его предварительной обработки неравновесной низкотемпературной плазмой тлеющего низкочастотного разряда переменного тока в вакуумной камере в течение 2 минут. Изобретение обеспечивает увеличение прочности при склеивании вулканизованной резины между собой. 2 табл.
Изобретение относится к клеевой композиции на основе хлорсодержащих полимеров для проклеивания швов защитных костюмов, плащей, палаток, спальных мешков, изготовленных из прорезиненных материалов. Клеевая композиция включает полихлоропреновый каучук наирит НТ, хлорированный бутилкаучук ХБК-139, низкоплавкий сополимер этилена с винилацетатом, диоксид кремния, вулканизующие агенты - альтакс и молекулярный комплекс резорцина с уротропином РУ-Д и органический растворитель - смесь нефраса и этилацетата. Клеевую композицию, нанесенную на текстильную подложку или на прорезиненный материал, используют в виде проклеечной ленты для герметизации горячим воздухом швов изделий, изготовленных из прорезиненных материалов. Клеевая композиция обеспечивает высокую прочность связи между проклеечной лентой и швом, сохранение огне- и химзащитных свойств в зоне соединения деталей специальной защитной одежды, изготовленной из прорезиненного материала с огне- и химзащитными свойствами. 2 табл., 5 пр.
Наверх