Ордена Ленина институт химической физики АН СССР и Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строи тельный институт (71) Заявители (54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОПЛАСТА

Изобретение относится к области получения пенопластов заливочного типа на основе резольных Feнолформальдсгидных смол холодного отверждения. Изобретение !ожет быть использовано в тех областях техники, где тре- 5 буются облегченные полимерные материалы и конструкции, устойчивые к длительным воздействиям высоких температур и окислительпых газовых сред (авиация, космонавтика, судостроение, машиностроение, гражданское и 1р промы пленное строительство, транспорт) .

Фе!!ольные пеногласты давно и широко при!!ен!!ются в технике в качестве теплоизоляционных материалов, обладая достаточно высокой термоокислителы;ой стабильностью по сравнени!о с промышленными пенопластами на основе других полимеров и смол. Однако в настоя!цее время термостабильность фенольных пснопластов уже не удовлетворяет требованиям современной техники. В связи с этим проблема повьппенпя термоокислительной стабильности фенольнь!х пенопластов является актуальной и имеет большое народнохозяйственное значение.

Известны композиции для получения фенольных пенопластов, в состав которых в качестве стабилизатора введены болыпие количества минеральных мелкодисперсных или волокнистых иаполнителей, например мел, тальк, асбест, стекловолокно и др (1). Недостатками таких композиций является заметное увеличение веса конечного материала, ухудшение макроструктуры пенопласта и недостаточная эффективность повышения термоокислительной стабильности.

Также известна композиция на основе фенольной смолы, химически модифицированной эпоксидной смолой (2), Недостатком такой композиции является резкое удорожание и усложнение технологии получения пенопластов.

Наиболее близкой по технической сущности к данному изобретению является композиция для получения пенопласта, включающая фенолформальдегидную смолу резольного типа, вспенивающе-отверждающий агент, поверхностно-активное вещество и стабилизатор. В качестве стабилизатора она содержит ароматические аминоазосоединения (3).

Недостатком указанной композиции является то, что используемые в ней в качестве стабилизатора соединения мигрируют из полимерной матрицы в процессе длительного теплового гоздействия окислительной среды, что привод; т в конечном итоге к снижению термоокислптельной стабильности пенопласта.

Кроме того, введение стабилизатора осутцествляется через раствор.

535323

В результате, в процессе вспенивания необходимо затрачивать дополнительное количество теплоты для удаления растворителя из системы, что уменьшает кратность вспенивания и увеличивает долю открытых ячеек в структуре пеноматериала. Еще один недостаток данной композиции состоит в том, что для полного удаления паров растворителя (например, ацетона) из готового пенопласта, возникает необходимость в дополнительном прогреве материала при температуре выше температуры кипения растворителя. Такая операция удлиняет технологический цикл попри следующем соотношении компонентов, вес. ч.:

Фенолформальдегидная смола резольного типа 100

Вспенивающе-отверждающий агент 3 вЂ” 10

Поверхностно-активное вещество 4 вЂ” 10

Стабилизатор 0,25 вЂ” 5,0

Это соединение вЂ” нетоксичное мелкодисперсное вещество, практически не плавящееся и разлагающееся при температуре выше

400 С. В настоящее время оно выпускается в промышленном масштабе. Введение стабилизатора осуществляется путем непосредственного смешения ее с фенолформальдегидной смолой вручную (при небольших объемах, до 0,5 л) или в смесителях различного типа (роторного, лопастного). Добавка может быть введена в смолу как непосредственно перед процессом вспенивания, так и задолго до него. После тщательного смешения смолы со стабилизатором в смеситель добавляют другие ингредиенты смоляной части композиции. В качестве фенолформальдегидных смол, подлежащих вспениванию, могут быть использованы различные резольные смолы холодного отверждения, например

ВИАМ-Б и ФРВ-1А. B композицию могут быть введены наполнители. В качестве минеральных наполнителей могут быть использованы мел, тальк, слюда, зола, асбест, стекловолокно и др.

Получение пенопласта осуществляют путем смешения двух смесей: смоляной (смола, стабилизатор, поверхностно-активное вещество и кислотной (контакт Петрова, соляная кислота или ВАГ-3 вЂ” продукт конденсации сульфенилмочевины с формальдегидом и ортофослучения пенопластов, а в ряде случаев делает вообще невозможным практическое использование заливочных пенопластов холодного отверждения (например, в строительных

5 и авиационных конструкциях больших габаритов) .

С целью повышения устойчивости к термоокислительному старению и снижения воспламеняемости пенопЛаста предлагается ком10 позиция в качестве стабилизатора содержит медный комплекс азотсодержащего макроциклического соединения общей формулы форной кислотой); вспенивание осуществля15 ется за счет водорода, выделяющегося при взаимодействии металла и кислоты.

П р и м ер 1. Смешивают 100 вес, ч. фенолформальдегидной смолы ВИАМ-6 и 0,25вес.ч. стабилизатора (1). После получения однород2р ной массы добавляют 1,6 вес. ч. алюминиевой пудры, 8 вес. ч. продукта ОП-7 (смесь полиэтиленгликолевых эфиров моно- и диалкилфенолов), смоляная часть композиции. Отдельно смешивают 5 вес. ч. контакта Петрова с

25 5 вес. ч. (27 />) соляной кислоты (кислотная часть).

Для получения пенопласта сливают вместе смоляную и кислотные части, перемешивают их и выливают в ограничительную форму.

Примерно через 10 мин процесс свободного вспенивания заканчивается. Полученный материал имеет темно-.коричневый цвет и объемный вес 160 кг/м . Устойчивость к термоокислительной стабильности оценивают с помощью дериватографа МОМ-4 (Венгрия) по температуре начала разложения (Т,р) и по температуре, соответствующей 30 / потери веса образца при нагревании его на воздухе со скоростью 5 град/мин (Тзс:; ). Для сравне4р ния готовят и испытывают образцы без стабилизатора.

Испытаниями установлено, что при введении стабилизатора в количестве 0,25 вес. ч.

Т„р не меняется и составляет 240 С, а Тзо>„

45 увеличивается с 440 до 460 С.

Пример 2. Готовят композицию для вспенивания по примеру 1. В исходную смолу добавляют 0,5 вес. ч. стабилизатора. Последующие операции получения фенольного пенопласта и испытания на термоокислительную стабильность аналогичны примеру 1; коэффициент вспенивания (К„,) композиции опреде535323

До старения а,кг. . см/см

После старения

200 С, 100 ч на воздухе

Пенопласт а,кг см/сх1 падение, 39

0,08

0,13

Исходный (без добавки)

С добавкой

1 вес. ч. стабилизатора

0,15

0,12

65 ляют стандартным образом, измеряя отношение высоты подъема аликвоты композиции после вспенивания в мерном стеклянном цилиндре к высоте невспененной композиции; скорость отвер?кдения оценивают по изменению жесткости материала.

Испытаниями установлено, что при введении 0,5 вес. ч. стабилизатора Т„р возрастает на 40 С (до 280 С), à Тзе,составляет 450 С.

Коэффициент вспенивания данной композиции возрастает в 3,1 раза по сравнению с нестабилизированной композицией от К,«.=7 до Квсп. =22).

Вводимая добавка не снижает скорости отверждения материала; через 80 мин после завершения процесса вспенивания образцы пенопласта с добавкой и без добавки стабилизатора достигают оптимальной жесткости и могут быть готовы к употреблению.

Пример 3. Готовят композицию для вспенивания по примеру 1. В исходную смолу добавляют 1,0 вес. ч. стабилизатора. Последующие операции получения фенольного пенопласта и испытания на термоокислительную стабильность аналогичны примеру 1. Удельную ударную вязкость образцов до и после старения определяют по стандартной методике (2). Результаты приведены в таблице.

Для сравнения готовят и испытывают образцы по способу вЂ” прототипу с добавкой стабилизатора 1 вес. ч. 2-(фепилазо)-1,3-фенилендиамина (соединение 2) на 100 вес. ч. смолы.

Испытаниями установлено, что при введении 1,0 вес. ч. соединения 1 Т„р составляет

240 С, а Тзо;; 470 С; при введении соединения

2Т„р 240 С, а при температуре 440 С образец теряет 50% исходного веса.

Таблица 1.

Изменение удельной ударной вязкости «а» пенопласта (р= 1б0 кг/м ) при старении

Пример 4. Готовят композицию для вспепивания по примеру 1. В исходную смолу добавляют 3 вес. ч. стабилизатора. Последующие операции получения фенольного пенопласта и испытания на термоокислительную стабильность аналогичны примеру 1.

Испытаниями установлено, что Т„р стабилизированных образцов составляет 250 С, а

Тзю,; =470 С. Замечено, что при помещении свежеприготовленного нестабилизированного пенопласта в воздушный термошкаф при

270 вЂ” 300 С наблюдается его самовоспламенение и полное сгорание. Напротив, стабилизи5

50 рованные образцы в аналогичных условиях не пocll;Iaменяютсг и не обугливаются.

Пример 5. Готовят композицию для вспенпвания по примеру 1. В исходную смолу добавляют 5 вес. ч. стабилизатора. Последующие операции получения пенопласта и испытания на термоокислительную стабильность аналогичны примеру 1.

Испытаниями установлено, что T„р составляет 240 С, à Тзо. 460 С. В процессе длительного термоокисления (200 С, 100 ч) в объеме и на поверхности стабилизированных образцов не обнаруживаются трещины и изломы, которые всегда образуются при выдер?кке в аналогичных условиях нестабилизированных образцов.

П р и м ер 6. Смешивают 0,8 вес. ч. стабилизатора и 50 вес. ч. фенолформальдегидной смолы ФРБ-1А, затем добавляют 40 вес. ч. золы (отходы тепловых ТЭЦ) и 9,2 вес. ч. вспенивающе-отверждающей смеси ВАГ-З.

После перемешивания компонентов и получения однородной массы композицию выливают в металлическую кассету, закрывают, вспенивают и подвергают материал термообработке в течение 30 мин при 90 вЂ” 120 С. Объемный вес образцы составляют 120 кг/м .

Термоокислптельную стабильность оценивают по примеру 1 и по изменению веса при нагревании на воздухе в изотермических условиях прн 255 Ñ па весах АТВ-2.

Испытания показали, что T„р стабилизированного образца возрастает на 20 С и составляет 285;С; Тзе;;возрастает на 15 С и составляет 405 С.

Потери веса при нагревании на воздухе при

255 С в течение 24 ч снижаются в 3 раза по сравненшо с нестабилизпрованным образцом и составляют б,0%.

Полученные результаты свидетельствуют, что использование композиции по изобретению для получения фенолформальдегидных пенопластов холодного отвер?кдения позволяет существенно повысить термоокислительную стабильность данных пенопластов. Помимо повышения стабильности применение данного соединения позволяет, не изменяя технологическои схемы получения пенопластов, одновременно повысить коэффициент вспенивания, снизить воспламеняемость при высоких температурах и трещинообразование в процессе длительного теплового старения.

Формула изобретения

Композиция для получения пенопласта, включаюгцая фенолформальдегидную смолу резольного типа, вoïåíèâàþùå-отверждающий агент, поверхностно-активное вещество и стабилизатор, отличающаяся тем, что, с целью повышения устойчивости к термоокислительному старению и снижения воспламеняемости пенопласта, в качестве стабилизатора она содержит медный комплекс азотсодержащего макроциклпческого соединения общей формулы

535323

Х, Х вЂ” Сндсоо, ОН » компонентов, 100

3 вЂ” 10

4 вЂ” 10

0,25 вЂ” 5,0

Составитель Л. Кириллова

Редактор Л. Новожилова Техред М, Семенов Корректор Т. Добровольская

Заказ 367/2 Изд. № 242 Тираж 630 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, »К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 при следующем соотношении вес. ч.:

Фенолформальдегидная смола резольного типа