Способ получения связующего на основе фенолформальдегидной смолы резольного типа для слоистого материала, связующее и слоистый материал на основе связующего и армирующей волокнистой основы



Способ получения связующего на основе фенолформальдегидной смолы резольного типа для слоистого материала, связующее и слоистый материал на основе связующего и армирующей волокнистой основы
Способ получения связующего на основе фенолформальдегидной смолы резольного типа для слоистого материала, связующее и слоистый материал на основе связующего и армирующей волокнистой основы
Способ получения связующего на основе фенолформальдегидной смолы резольного типа для слоистого материала, связующее и слоистый материал на основе связующего и армирующей волокнистой основы

 


Владельцы патента RU 2594014:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") (RU)

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам, которые могут быть использованы для изготовления изделий конструкционного назначения в авиационной, автомобильной, бытовой и других областях техники. Способ получения связующего на основе фенолформальдегидной смолы резольного типа для слоистого материала заключается в смешении компонентов. Смолу и фосполиол берут в растворителе, представляющем собой смесь этилового спирта и диметилформамида, при соотношении компонентов, мас.%: этиловый спирт - 98, диметилформамид - 2. При этом смолу, фосполиол и растворитель берут при соотношении компонентов, мас.%: смола - 23,7, растворитель - 75,3, фосполиол - 1,0. В полученную смесь компонентов диспергируют наномодификатор, в качестве которого берут механоактивированные в шаровой мельнице при соотношении масс шаров и исходного детонационного наноалмаза, или алмазной шихты, или углеродных нанотрубок 20:1, соответственно, при скорости вращения шаров мельницы 900 об/мин в течение 5-10 минут. Полученное связующее содержит смолу с фосполиолом в растворителе и наномодификатор при следующем соотношении, мас.%: смола с фосполиолом в растворителе - 99,9985-99,7, наномодификатор - 0,0015-0,3. Слоистый материал на основе связующего и армирующей волокнистой основы из бумаги на основе ароматического полиамида имеет аппретирующий слой из состава, содержащего полиамид, этиловый спирт и воду. Указанное связующее нанесено равномерно на поверхность аппретирующего слоя в количестве, равном массе волокнистой основы. Техническим результатом является получение связующего на основе фенолформальдегидной смолы без использования легковоспламеняющейся жидкости и высокотоксичных веществ, повышение значения напряжения сдвига при сжатии изделий из слоистого материала в 3 раза и понижение их горючести в 1,3 раза. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 8 пр.

 

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам, которые могут быть использованы для изготовления изделий конструкционного назначения в авиационной, автомобильной, бытовой и других областях техники. В частности, для изготовления сотовых заполнителей сэндвич-панелей для полов, перегородок и других конструкционных деталей.

Известен композиционный материал для изготовления деталей интерьера в авиации, судостроении, автомобилестроении и других отраслях народного хозяйства, в том числе и при изготовлении изделий сложной конфигурации, выполненных на основе армирующего волокнистого наполнителя, пропитанного отверждаемым фенолформальдегидным связующим резольного типа, в котором в качестве армирующего наполнителя содержит наполнитель на основе гетероциклического полиамида, стеклянных волокон и их сочетаний, в качестве фенолформальдегидного связующего он содержит азотсодержащую фенолформальдегидную смолу резольного типа, модифицированную полиэтиленгликолем и фосдиолом, дополнительно содержит растворитель водно-ацетоновую смесь в соотношении 1:1, а в качестве армирующего волокнистого наполнителя содержит наполнитель на основе гетероциклического полиамида, стеклянных волокон и их сочетаний при следующем соотношении компонентов материала, мас. ч.:

азотсодержащая фенолформальдегидная
смола резольного типа, модифицированная
полиэтиленгликолем и фосдиолом 140
растворитель водно-ацетоновая смесь
в соотношении 1:1 10-40
армирующий наполнитель на основе
гетероциклического полиамида, стеклянных
волокон и их сочетаний 3-180

Преимущественное выполнение композиционного материала, когда связующее дополнительно содержит вспенивающий агент оксалат железа (III) в количестве 0,5-5,0 мас. ч., а в качестве армирующего наполнителя материал содержит трикотажное полотно объемной структуры на основе гетероциклического полиамида, см. RU Патент 2104875, МПК B32B 27/42, C08L 61/14, C08K 13/04, C08K 13/04, C08K 3:18, C08K 5:07, C08K 7:00, 1998.

Недостатком известного композиционного материала является то, что он обладает высокими значениями оптической плотности дыма, а при его получении в качестве растворителя используют легковоспламеняющуюся жидкость - ацетон.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения связующего для слоистого материала на основе фенолформальдегидной смолы резольного типа путем смешения компонентов, в котором фенолформальдегидную смолу смешивают с эпоксидной смолой, при соотношении компонентов по сухим смолам, мас. %:

фенолформальдегидная смола резольного типа 85
эпоксидная смола 15

с последующим смешением с аминоэтоксифосфазеном в растворителе, представляющим собой смесь спирта и ацетона, аминоэтоксифосфазен и растворитель берут при соотношении, мас. %:

аминоэтоксифосфазен 50
спиртоацетоновая смесь 50

при соотношении сухой фенолформальдегидной смолы и аминоэтоксифосфазена, мас. %:

сухая фенолформальдегидная смола 90
аминоэтоксифосфазен 10

полученное связующее доводят до плотности 0,9-1,1 г/см3 диметилформамидом, при этом соотношение компонентов составляет, мас. %:

сухой остаток по смолам 30
спиртоацетоновая смесь и диметилформамид 70

При плотности связующего выше 0,925 г/см3, используют для его разбавления абсолютированный этиловый спирт.

Слоистый материал выполнен на основе связующего и армирующей волокнистой основы из бумаги на основе ароматического полиамида, в котором армирующая волокнистая основа из ароматического полиамида пропитана связующим на основе фенолформальдегидной смолы резольного типа следующего состава компонентов, мас. %:

фенолформальдегидная смола резольного типа 51-61
эпоксидная диановая смола 4,98-5,98
аминоэтоксифосфазен 3,15-3,77
диметилформамид 1,81-2,17
органический растворитель 27,08-39,06

при соотношении связующего и волокнистой основы (35-40):(65-60), соответственно, с последующей термической обработкой, см. SU Авторское свидетельство №892938, МПК 5 C08L 61/14, B32B 27/42, B32B 3/12, 1994.

Недостатком известного слоистого материала является использование при получении связующего легковоспламеняющейся жидкости - ацетона и высокотоксичного вещества - аминоэтоксифосфазена. Изделия из слоистого материала обладают низким значением напряжения при сжатии и повышенной горючестью.

Задачей изобретения является получение связующего на основе фенолформальдегидной смолы резольного типа без использования легковоспламеняющейся жидкости и высокотоксичных веществ. Повышение значения напряжения при сжатии изделий из слоистого материала на основе связующего и армирующей волокнистой основы из ароматического полиамида и понижение его горючести.

Техническая задача решается способом получения связующего на основе фенолформальдегидной смолы резольного типа для слоистого материала путем смешения компонентов, в котором фенолформальдегидную смолу и фосполиол берут в растворителе, представляющем собой смесь этилового спирта и диметилформамида, при соотношении компонентов, мас. %:

этиловый спирт 98
диметилформамид 2

фенолформальдегидную смолу, фосполиол, указанный растворитель, берут при соотношении компонентов, мас. %:

фенолформальдегидная смола 23,7
растворитель 75,3
фосполиол 1,0

в полученную смесь компонентов диспергируют наномодификатор, в качестве которого берут механоактивированные в шаровой мельнице при соотношении масс шаров и исходного детонационного наноалмаза, или алмазной шихты, или углеродных нанотрубок 20:1, соответственно, при скорости вращения шаров мельницы 900 об/мин в течение 5-10 минут.

Преимущественное выполнение, когда частицы наномодификатора не превышают 1 мкм.

Связующее, полученное вышеуказанным способом и способом с преимущественным выполнением, содержит фенолформальдегидную смолу резольного типа с фосполиолом в растворителе и наномодификатор, при следующем соотношении, мас. %:

фенолформальдегидная смола
с фосполиолом в растворителе 99,9985-99,7
наномодификатор 0,0015-0,3

Слоистый материал на основе связующего и армирующей волокнистой основы из бумаги на основе ароматического полиамида имеет аппретирующий слой из состава, содержащего полиамид, этиловый спирт и воду, а связующее, содержащее фенолформальдегидную смолу резольного типа с фосполиолом в растворителе и наномодификатор, при соотношении компонентов, мас. %:

фенолформальдегидная смола
с фосполиолом в растворителе 99,9985-99,7
наномодификатор 0,0015-0,3

нанесено равномерно на поверхность аппретирующего слоя в количестве, равном массе волокнистой основы.

Решение технической задачи позволяет получить связующее на основе фенолформальдегидной смолы без использования легковоспламеняющейся жидкости и высокотоксичных веществ, повысить значения напряжения при сжатии изделий из слоистого материала на основе указанного связующего и армирующей волокнистой основы из бумаги на основе ароматического полиамида в 3 раза и понизить их горючесть в 1,3 раза.

Характеристика веществ, используемых в заявляемом объекте.

Для получения связующего используют фенолформальдегидную смолу резольного типа с вязкостью не более 900 мПа·с.

Диметилформамид - химически чистый по ТУ 2636-110-44493179-07, массовая доля основного вещества диметилформамида не менее 99,9 мас. %, массовая доля воды не более 0,05 мас. %.

Фосполиол - вязкая, малотоксичная, гигроскопичная, нелетучая жидкость от светло- до темно-коричневого цвета. Плотность при 20°C 1,25-1,36 г/см2, согласно ТУ 6-02-863-85.

Исходный наноалмаз, получаемый детонационным способом по технологии фирмы «Алит», монофазный материал с кристаллической решеткой, относящейся к кубической сингонии с параметрами а, равного 0,357 нм. Черный порошок в состоянии поставки представляет собой агломераты размером 0,5-50 мкм, состоящие из сферических частиц с преимущественным размером 15-20 нм. Величина удельной поверхности порошка, полученная методом низкотемпературной адсорбции, составляет 200 м2/г, согласно ТУ 28.5-05417377-094-2003.

Алмазная шихта марки АШ-А (ТУ РБ 1000561800.003-2003), синтезированная по технологии завода «Синта», общий процент углерода не менее 87 мас. %, алмазного углерода не менее 32-55 мас. %, окисляемого углерода не более 55 мас. %.

Углеродные нанотрубки, синтезированные по технологии фирмы «Алит», содержат аморфный углерод не более 7,2%, имеют удельную площадь поверхности не менее 113,62 м2/г, наружный диаметр трубки 20-50 нм, длина трубки не менее 2 мкм.

Полиамид спирторастворимый, предпочтительно полиамид марки 54/10, продукт поликонденсации капролактама и соли гексаметилендиамина и адипиновой кислоты, число вязкости не менее 136 см /г, массовая доля воды не более 4%.

В качестве армирующей волокнистой основы слоистый материал содержит бумагу на основе ароматического полиамида, например, марки Nomex-1150.

В примерах использована бумага Nomex-1150, характеристики которой приведены в таблице 1.

Пример 1

Связующее получают на основе фенолформальдегидной смолы резольного типа путем смешения компонентов. Фенолформальдегидную смолу и фосполиол берут в растворителе, представляющим собой смесь этилового спирта и диметилформамида при соотношении компонентов, мас. %:

этиловый спирт 98
диметилформамид 2

фенолформальдегидную смолу, фосполиол, указанный растворитель, берут при соотношении компонентов, мас. %:

фенолформальдегидная смола 23,7
растворитель 75,3
фосполиол 1,0

в полученную смесь компонентов диспергируют наномодификатор, в качестве которого берут механоактивированный наноалмаз, полученный в шаровой мельнице при соотношении масс шаров и исходного детонационного наноалмаза 20:1 соответственно, при скорости вращения шаров мельницы 900 об/мин в течение 5 минут.

После активации размер частицы наномодификатора не превышает 1 мкм.

Фенолформальдегидную смолу резольного типа с фосполиолом в растворителе и наномодификатор берут при следующем соотношении, мас. %:

фенолформальдегидная смола
с фосполиолом в растворителе 99,9985
наномодификатор 0,0015

Предварительно на армирующую волокнистую основу из бумаги на основе ароматического полиамида наносят аппретирующий слой из состава, содержащего полиамид, этиловый спирт и воду, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

полиамид 6,7
этиловый спирт 70,5
вода 22,8

Аппретирующий состав предварительно нагревают до 70°C, а затем бумагу с нанесенным аппретирующим составом сушат при температуре 120°C в течение 15 мин.

Связующее, содержащее фенолформальдегидную смолу резольного типа с фосполиолом в растворителе и наномодификатор, при соотношении компонентов, мас. %:

фенолформальдегидная смола
с фосполиолом в растворителе 99,9985
наномодификатор 0,0015

наносят равномерно на поверхность волокнистой основы из бумаги, на основе ароматического полиамида с аппретирующим слоем в количестве, равном массе волокнистой основы, и подвергают воздушной сушке в течение 12 часов. Далее проводят последовательно термообработку: нагрев до 60°C с выдержкой в течение 30 мин, нагрев до 90°C - 45 мин, нагрев до 120°C - 1 час, нагрев до 160°C - 2 часа, нагрев до 190°C - 2 часа.

Пример 2 аналогичен примеру 1. Фенолформальдегидную смолу с фосполиолом в растворителе берут в количестве 99,7 мас. %, наномодификатор, в качестве которого берут механоактивированный детонационный наноалмаз, в количестве 0,3 мас. %.

Пример 3 аналогичен примеру 1. Механоактивацию детонационного наноалмаза осуществляют в течение 10 минут.

Пример 4 аналогичен примеру 1. Механоактивацию детонационного наноалмаза осуществляют в течение 10 минут. Фенолформальдегидную смолу с фосполиолом в растворителе берут в количестве 99,7 мас. %, наномодификатор, в качестве которого берут механоактивированный детонационный наноалмаз, в количестве 0,3 мас. %.

Пример 5 аналогичен примеру 1, в качестве наномодификатора берут механоактивированные нанотрубки.

Пример 6 аналогичен примеру 1, фенолформальдегидную смолу с фосполиолом в растворителе берут в количестве 99,7 мас. %, наномодификатор, в качестве которого берут механоактивированные нанотрубки, в количестве 0,3 мас. %.

Пример 7 аналогичен примеру 1, в качестве наномодификатора берут механоактивированную алмазную шихту.

Пример 8 аналогичен примеру 1, в качестве наномодификатора берут механоактивированную алмазную шихту. Фенолформальдегидную смолу с фосполиолом в растворителе берут в количестве 99,7 мас. %, наномодификатор, в качестве которого берут механоактивированную алмазную шихту, в количестве 0,3 мас. %.

Из полученного слоистого материала по примерам 1-8 готовят образцы сотопласта аналогично прототипу, представляющие собой куб с длиной ребра 100 мм. Испытания на сжатие проводят на разрывной машине со скоростью перемещения активного захвата 10 мм/мин, см. Руководство по физико-химическим испытаниям строительных сотопласт. М.: Стройиздат, 1974. с. 59.

Свойства изделий из слоистого материала по примерам 1-8 приведены в таблице 2.

Как видно из примеров конкретного выполнения, заявляемый объект по сравнению с прототипом позволяет получить связующее на основе фенолформальдегидной смолы без использования легковоспламеняющейся жидкости и высокотоксичных веществ, жизнеспособность связующего составляет 12 месяцев против 6-ти месяцев по прототипу. Заявляемый объект позволяет повысить значение напряжения сдвига при сжатии изделий из слоистого материала на основе указанного связующего и армирующей волокнистой основы из бумаги на основе ароматического полиамида в 3 раза и понизить их горючесть в 1,3 раза.

1. Способ получения связующего на основе фенолформальдегидной смолы резольного типа для слоистого материала путем смешения компонентов, отличающийся тем, что фенолформальдегидную смолу и фосполиол берут в растворителе, представляющем собой смесь этилового спирта и диметилформамида, при соотношении компонентов, мас.%:

этиловый спирт 98
диметилформамид 2

фенолформальдегидную смолу, фосполиол, указанный растворитель берут при соотношении компонентов, мас.%:
фенолформальдегидная смола 23,7
растворитель 75,3
фосполиол 1,0

в полученную смесь компонентов диспергируют наномодификатор, в качестве которого берут механоактивированные в шаровой мельнице при соотношении масс шаров и исходного детонационного наноалмаза, или алмазной шихты, или углеродных нанотрубок 20:1, соответственно, при скорости вращения шаров мельницы 900 об/мин в течение 5-10 минут.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что частицы наномодификатора не превышают 1 мкм.

3. Связующее, полученное способом по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно содержит фенолформальдегидную смолу резольного типа с фосполиолом в растворителе и наномодификатор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

фенолформальдегидная смола
с фосполиолом в растворителе 99,9985-99,7
наномодификатор 0,0015-0,3.

4. Слоистый материал на основе связующего и армирующей волокнистой основы из бумаги на основе ароматического полиамида, отличающийся тем, что поверхность волокнистой основы имеет аппретирующий слой из состава, содержащего полиамид, этиловый спирт и воду, а связующее, представляющее собой связующее по п.3, нанесено равномерно на поверхность аппретирующего слоя в количестве, равном массе волокнистой основы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к полимерным композициям для получения теплоизоляционного материала, который может быть использован при создании наружных теплоизоляционных и защитных покрытий при возведении и реконструкции зданий и сооружений, теплоизоляции жилых и производственных зданий, магистральных и локальных нефте- и газопроводов и иных энергонеэффктивных конструкций.

Изобретение относится к композиции для получения радиозащитного фенолформальдегидного пенопласта заливочного типа на основе резольных фенолформальдегидных смол холодного отверждения и может быть использовано в тех областях техники, где требуются облегченные негорючие теплоизоляционные радиозащитные материалы, устойчивые к длительным воздействиям высоких температур и агрессивных газовых сред, например авиация, космонавтика, судостроение, машиностроение, транспорт, гражданское и промышленное строительство.
Изобретение относится к области получения органических гелей и органических пен на их основе и может быть использовано при создании мишеней для диагностики плазмы, в производстве катализаторов, сорбентов и носителей.

Изобретение относится к пенопласту на основе фенольной смолы, который может быть использован в качестве теплоизоляционного и огнестойкого материала для строительного и общепромышленного назначения.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при изготовлении фенолоформальдегидного олигомера, применяемого при производстве фанеры и древесностружечных плит.
Изобретение относится к композиции, предназначенной для получения катионообменного волокнистого материала, используемого в процессах водоподготовки и при очистке промышленных сточных вод.

Изобретение относится к получению композиционных материалов для абразивного инструмента и может применятся в производстве жестких отрезных кругов. Связующее содержит, мас.ч.: фенольный новолачный олигомер, смешанный с 8-13% гексаметилентетрамина - 100, бензойную кислоту - 0,5-1,0, порошковый вспученный перлит - 0,5-1,0.
Изобретение относится к композиционным фрикционным неметаллическим материалам на основе полимеров, а именно к материалам на основе фенолформальдегидной смолы, и может быть использовано при изготовлении амортизаторов, муфт сцепления, тормозных узлов и т.п.

Изобретение относится к композиционным высокомолекулярным теплоизоляционным строительным материалам, а именно к композициям заливочного типа для получения композиционного ячеистого теплоизоляционного материала, и может быть использовано в области гражданского и промышленного строительства, а также в авиации, транспортной промышленности, машиностроении.
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.

Изобретение относится к огнестойким расширяющимся полимеризатам, содержащим в качестве системы антипиренов комбинацию из, по меньшей мере, одного фосфорного соединения в качестве антипирена и, по меньшей мере, одного сернистого соединения в качестве дополнительного антипирена или огнезащитного синергиста, а также к способам получения таких полимеризатов и полимерных пенопластов.

Изобретение относится к композициям огнезащитного действия, содержащим (a) по меньшей мере один интеркалированный триазином фосфат металла, имеющий открытую каркасную структуру, содержащую по меньшей мере одно мономерное звено следующей общей формулы (I): , и (b) по меньшей мере один компонент огнезащитного действия, отличающийся от (a), где данный дополнительный компонент (b) представляет собой соединение металла, которое не является фосфатом металла из компонента (а), и/или по меньшей мере одно не содержащее металла соединение фосфора.

Изобретение относится к композитным материалам, которые содержат в качестве полимерной матрицы цианатную сложноэфирную смолу. Указанные высокопрочные композиты являются подходящими для использования в качестве основных конструкций в авиации и в других несущих нагрузку применениях.

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов, касающихся составов смесей для изготовления асфальтобетонов, которые могут быть использованы при устройстве покрытий автомобильных дорог, аэродромов, мостового полотна, искусственных сооружений и т.п.

Настоящее изобретение относится к связующему, полученному на основе фосфорсодержащей эпоксивинилэфирной смолы. Описано связующее, содержащее композицию эпоксивинилэфирной смолы, содержащую соединение формулы I 100 м.ч. ускоритель НК-2 или ОК-1 1-15 м.ч. гидропероксид изопропилбензола 1-15 м.ч. ацетилацетонат марганца 1-2 м.ч. ацетилацетонат ванадия 0,015-0,020 м.ч. Также описан полимерный конструкционный материал, выполненный из указанного выше связующего и армирующего материала.

Изобретение относится к стойким к воздействию ионизирующего излучения полимерным композициям на основе полиолефинов и может быть использовано в производстве волокон и нетканых материалов для изготовления изделий медицинского назначения.

Изобретение относится к способу изготовления формовочных масс с улучшенными оптическими и колористическими свойствами, состоящих из полимеризата со структурными единицами формулы (I), в которой R1 и R2 соответственно означают водород и метил, и R3 означает водород, алкил с 1-18 атомами углерода, циклоалкил с 5-8 атомами углерода, арил с 6-10 атомами углерода, арилалкил с 6-10 атомами углерода в ариле и 1-4 атомами углерода в алкиле, причем указанные остатки могут содержать до трех заместителей, выбранных из группы, включающей алкокси с 1-4 атомами углерода и галоген, полученного в реакционном экструдере в соответствии с реакцией имидирования, по завершении которой к полимеризату для его колористической стабилизации добавляют эффективное количество одного или нескольких фосфорных соединений с восстанавливающим действием.
Изобретение относится к огнезащитным силиконовым покрытиям, предназначенным для противопожарной защиты кабельного хозяйства, несущих металлоконструкций, вентиляционных коробов, в том числе на АЗС и ТЭС, а также огнестойкой и влагозащитной отделки конструкций промышленных и строительных, в том числе на АЭС и ТЭС.

Изобретение относится к композиции для заготовок, содержащей окисляемое фосфорное соединение, полиамидный полимер и иономерный сложный полиэфир. .

Изобретение относится к битумной композиции для применения в области битумов, дорожного строительства и промышленности. .

Изобретения могут быть использованы в химической и металлургической промышленности. Сначала исходные нанотрубки или нановолокна обрабатывают кислотой при 20-100°C, промывают и сушат.
Наверх