Композиция для получения пенопласта

Изобретение относится к области авиационной техники, машиностроению, а именно к легким, ударопрочным, трудносгорающим пеноматериалам, которые могут быть использованы в качестве конструкционных и теплоизоляционных заполнителей, а также для изготовления элементов «непотопляемых» конструкций с малым коэффициентом водо- и топливопоглощения, например поплавков уровнемеров топливных баков двигательных установок. Предложена композиция для получения пенопласта, имеющая следующий химический состав, мас.ч.: новолачная фенольная смола 20-40, резольная фенольная смола 60-80, нитрильный каучук 20-40, уротропин 3-10, порофор 15-20, антипирен нитрилотриметилфосфонат алюминия 3-10. Технический результат - повышенная ударная вязкость и низкая величина топливопоглощения пенопласта. Применение предлагаемого пенопласта позволит повысить надежность работы изделий авиационной техники и расширить области его использования. 2 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к области авиационной техники, машиностроению, а именно к легким, ударопрочным, трудносгорающим пеноматериалам, которые могут быть использованы в качестве конструкционных и теплоизоляционных заполнителей, а также для изготовления элементов «непотопляемых» конструкций с малым коэффициентом водо- и топливопоглощения, например поплавков уровнемеров топливных баков двигательных установок.

Известна серия легких, упругоэластичных пеноматериалов, получаемых на основе продуктов совмещения фенольных смол с эластомерами - пенопласта ФК-20 и ФК-40 (Попов В.А. Пласт. массы. - 1960, 10. - С.20-25).

Указанные пенопласты имеет величину ударной прочности 0,5-2,0 кДж/м2 и выше, рабочую температуру до 120-150°C, однако не являются («замкнуто-ячеистыми», содержат значительное количество открытых пор, что ограничивает возможность их использования в качестве водо- и особенно топливостойких пеноматериалов, и так как при большом содержании эластомера не содержат антипиренов, относятся к категории «сгораемых» пенопластатов.

Известны закрыто-ячеистые пенопласты «жесткие» (без эластомеров) с низкой величиной водо- и топливопоглощения, полученные на основе модифицированных эпоксиноволачных олигомеров (Мат-лы краткоср. науч.-техн. семинара 16-17 сент. 1988 - Л., ЛДНТП, 1988 - С.48-52, ТУ 2254-149-02068474-2005).

Известен пенопласт на основе фенольных смол, содержащий специально подготовленный наполнитель мергель, прошедший дополнительную обработку, который является одновременно и вспенивающим агентом (Патент РФ №2156781).

Известные пенопласты являются «трудносгораемыми» и характеризуются низкой плотностью и высокой теплостойкостью, однако существенным недостатком пенопластов является повышенная жесткость (величина ударной вязкости не превышает 0,4 кДж/м2).

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является композиция для получения пенопласта, имеющая следующий химический состав, мас.ч.:

Фенольная смола 80-120
Нитрильный каучук 10-30
Уротропин 8-12
Сера 0,2-0,5
Порофор 3-7
Фосфорсодержащий антипирен
в оболочке из карбамида 12-35,5

(Патент РФ №2213752)

Пенопласт-прототип относится к «трудносгорающим» пенопластам, имеет недостаточно высокую ударную вязкость, повышенную величину топливопоглощения, не является замкнуто-ячеистым, и в связи с этим не может быть использован для изготовления «непотопляемых» конструкций.

Технической задачей изобретения является создание легкого теплостойкого, «трудносгорающего» пенопласта, характеризующегося повышенной ударной вязкостью и низкой величиной топливопоглощения.

Поставленная задача достигается тем, что предложена композиция для получении пенопласта, включающая фенольную смолу, нитрильный каучук, уротропин, порофор и антипирен, которая в качестве фенольной смолы содержит новолачную и резольную фенольную смолу, а в качестве антипирена - нитрилотриметилфосфонат алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Новолачная фенольная смола ГОСТ 18694-80 20-40
Резольная фенольная смола ГОСТ 18694-80 60-80
Нитрильный каучук ТУ 38.3013-94 20-40
Уротропин ГОСТ 1381-73 3-10
Порофор ТУ 113-03-365-82 15-20
Нитрилотриметил фосфонат
алюминия 3-10

Антипирен - нитрилотриметилфосфонат алюминия получен в результате взаимодействия водных растворов шестиосновной нитрилотриметилфосфоновой кислоты (H6L, где L - кислотный остаток) и хлорида алюминия (AlCl3·6H2O) в соотношении из расчета равного количество молей H6L количеству молей AlCl3·6H2O в растворе хлорида алюминия.

Образование антипирена Al3H3L2·9H2O описывается следующим химическим уравнением:

2H6L+3AlCl3+9H2O→Al3H3L2·9H2O↓+9H+↑+9C-

Резольную фенольную смолу вводят для повышения теплостойкости, т.к. в сочетании с новолачной фенольной смолой она повышает ударную вязкость и способствует повышению теплостойкости.

Установлено, что в результате присутствия в композиции для пенопласта аминного модификатора-уротропина, химически активного к фенолу, и повышенного количества газообразователя - порофора создается определенный синергетический эффект, действие которого приводит к повышению ударной вязкости и созданию замкнуто-ячеистого пенопласта.

В процессе термообработки аминный модификатор (уротропин) повышает вязкость расплава вспениваемой композиции и упрочняет поверхностные слои образующегося блок-сополимера, а увеличенное количество газообразователя (порофора) способствует равномерному вспениванию всей массы и снижению объемной плотности пенопласта.

В результате многократно улучшается «вспениваемость» смесей, что приводит к получению легких, ударопрочных пенопластов, характеризующихся замкнуто-ячеистой структурой.

В качестве фенольной смолы в заявляемом изобретении используют фенолформальдегидные смолы по ГОСТ 18694-40, получаемые в результате поликонденсации фенолов с формальдегидом. При поликонденсации в кислой среде при молярном избытке фенола получают новолачные смолы таких марок, как СФ-010, СФ-0122, СФ-121 с температурой каплепадения 95-105°C и с динамической вязкостью 90-180 МПа·с.

При поликонденсации в щелочной среде при молярном избытке фенола получают резольные смолы таких марок, как СФ-340, СФ-342, СФ-381, с временем желатинизации в пределах 75-125 с и с содержанием массовой доли воды не более 2%.

Другим основным компонентом композиции для получения пенопласта является нитрильный каучук. В качестве этого каучука используют бутадиеннитрильные каучуки с массовым содержанием нитрила акриловой кислоты от 18 до 40% с показателем жесткости по Дефо не менее 800 Гс.

Примеры осуществления

Пример 1

Композицию, содержащую, мас.ч.: новолачной фенольной смолы СФ-010 - 30, резольной фенольной смолы СФ-340 - 70, порофора - 15, уротропина - 3, смешивают в шаровой мельнице в течение 2-3 час, после чего полученную смесь совмещают на охлаждаемых фрикционных вальцах с 20 мас.ч. нитрильного каучука СКН-18.

После вальцевания полученную вальцованную пленку каландрируют. Из полученного листа вырезают «заготовку», на которую наносят антипирен - нитрилотриметилфосфонат алюминия, полученный указанным в описании способом.

Полученную «заготовку» помещают в пресс-форму и проводят термический режим вспенивания при температуре 155-160°C.

Аналогичным способом получают композиции по примерам 2 и 3.

Составы композиций предлагаемого пенопласта и пенопласта - прототипа приведены в таблице 1, сравнительные свойства - в таблице 2.

Предлагаемый пенопласт по сравнению с прототипом является более легким - плотность ниже в 1,2-2 раза, теплостойким - рабочая температура 150°C, ударопрочным - ударная вязкость выше в 1,2-2,7 раз, «трудносгорающим» пеноматериалом с замкнуто-ячеистой структурой, с величиной топливопоглощения более чем в 10 раз ниже прототипа.

Применение предлагаемого пенопласта позволит повысить надежность работы изделий авиационной техники и расширить области его использования.

Таблица 1
Составы по примерам Прототип
1 2 3
Фенольная новолачная смола 20 30 40 100
Фенольная резольная смола 80 70 60 -
Нитрильный каучук 20 30 40 20
Порофор 15 18 20 5
Сера - - - 0,3
Уротропин 3 7 10 10
Антипирен нитрилотриметилфосфонат алюминия (покрытие) 3 7 10 -
Антипирен фосфорсодержащий в оболочке из карбамида 20
Таблица 2
Примеры по изобретению Прототип
1 2 3
Плотность, кг/м3 50 80 90 100
Ударная вязкость, кДж/м2 2 3 4 1,5
Пористость замкнуто-ячеистый пористый
Топливопоглощение за 3 мес, мас.% до 3 до 2,5 до 1,5 40
Горючесть (время остаточного горения, сек) 0 0 0 <1

Композиция для получения пенопласта, включающая фенольную смолу, нитрильный каучук, уротропин, порофор и антипирен, отличающаяся тем, что в качестве фенольной смолы содержит новолачную и резольную фенольную смолу, а в качестве антипирена - нитрилотриметилфосфонат алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Новолачная фенольная смола 20-40
Резольная фенольная смола 60-80
Нитрильный каучук 20-40
Уротропин 3-10
Порофор 15-20
Нитрилотриметилфосфонат алюминия 3-10


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к композиционным полимерным материалам на основе бутадиен-акрилонитрильного эластомера с высокой технологичностью переработки, который может найти применение при получении вулканизатов с повышенной прочностью при растяжении, сопротивлением раздиру, хорошими динамическими показателями и сопротивлением тепловому старению.

Изобретение относится к композиционным полимерным материалам на основе бутадиенового эластомера с высокой технологичностью переработки. .

Изобретение относится к композиционным полимерным материалам на основе бутадиен-акрилонитрильного эластомера, которые находят широкое применение в производстве кабельной продукции, в обувной промышленности.

Изобретение относится к резиновым смесям на основе бутадиен-акрилонитрильного каучука. .

Изобретение относится к нитрильным каучукам, сокращенно обозначаемым как «NBR». .
Изобретение относится к средствам защиты, а именно к композиционным слоистым резинотканевым защитным материалам на основе бутадиен-нитрильного каучука с барьерным слоем, и может быть использовано для защиты от отравляющих и химических веществ.
Изобретение относится к области получения прессовочной композиции, предназначенной для изготовления изделий общепромышленного назначения. .
Изобретение относится к области получения резиновых смесей на основе эпихлоргидриновых и нитрильных каучуков для изготовления резинотехнических изделий, в частности топливных шлангов, работающих в условиях воздействия топлива, и может быть использовано в автомобильной промышленности.
Изобретение относится к полимерной композиции и может быть использовано в резинотехнической промышленности. .

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к процессам модификации полимеров и получения ингибитора деструкции полимеров. .
Изобретение относится к получению фрикционных пресс-материалов, которые могут использоваться при изготовлении тормозных накладок, дисков сцепления, а также при изготовлении высокопрочных конструкционных материалов для машиностроения, электротехники и других целей.
Изобретение относится к смоляной дисперсии, способу ее приготовления и продукту. .
Изобретение относится к технологическим процессам и может быть использовано для изготовления прессованных изделий конструкционного и электротехнического назначения.
Изобретение относится к полимерным огнепреградительным материалам и может быть использовано для защиты конструкций от теплового воздействия. .
Изобретение относится к созданию полимерного антифрикционного композиционного материала для подшипников и опор скольжения различного назначения. .
Изобретение относится к полимерной композиции для изготовления фенопластов, используемых в качестве конструкционных материалов для изготовления тонкостенных деталей сложной конфигурации.
Изобретение относится к способу получения полимерной композиции и материалам, пропитанным ей. .
Изобретение относится к области создания новых композиционных материалов для машиностроения и транспорта. .

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения термостабилизаторов хлорсодержащих углеводородов, а именно к способу получения стеаратов двухвалентных металлов, применяемых в полимерных композициях на основе хлорсодержащих полимеров, таких как поливинилхлорид, сополимеры винилхлорида, хлорированный поливинилхлорид и др.

Изобретение относится к области авиационной техники, машиностроению, а именно к легким, ударопрочным, трудносгорающим пеноматериалам, которые могут быть использованы в качестве конструкционных и теплоизоляционных заполнителей, а также для изготовления элементов «непотопляемых» конструкций с малым коэффициентом водо- и топливопоглощения, например поплавков уровнемеров топливных баков двигательных установок

Наверх