Способ получения пенопласта

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Сфюз Советских

Сфцмаимстмчвсяпк

Республни

l (61) Дополнительный к патенту (22),Заявлено 23.08.74 (21) 2057388/05 (23) ПриоритЕт — (32) 01.09.73 (31) 98370/73 (33) япония

Опубликовано 050679. БюллЕтень № 21

Дата опубликования описания 050679 (51) М. Кл.

С 08 .У 9/04

Государствеяный комитет

СССР по .делам изобретений и открытий (53) УДК 678. 743..22:162-405.8 (088. 8) Иностранец

Токуцо Фудзимори. (Япония) (72) Автор изобретения

Pl) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОПЛАСТА

Изобретение относится к получению пенопластов на основе поливинилхлорида, имеющих небольшой удельный,вес и повышенную механическую прочность, добавлением большого количества неорганических порошкообразиых веществ, которые могут использоваться в каче- стве предотвращающих возгорание материалов.

В качестве теплоиэоляционного ма.териала применяют вспененные основы поливинилхлорида из-за их отличного свойства,ингибировать воспламенения химического сопротивления и механической прочности. Однако вспененные основы етносительно чувствительны к нагреванию — уменьшают объем при воздействии высокой температуры или дают газообразный хлористый водород при воздействии огня. Кроме того, они дорогостоящи в производстве по .сравнению с другими вспененными пластическими материалами, такими как пенополиуретан. Поэтому их применяют в относительно специфической области, независимо от их отличных свойств

Известен способ получения пенопласта путем смешения поливинилхлорида с карбонатом кальция и/или силикатом магния и вспенивания полученной

2 смеси. Наполнитель - карбонат кальция и/или силикат магния используют а количестве, в 0,1-1,2 раза превышающем количество поливинилхлорида

5 IIo в ес у (Ц"..

Однако всЛедствие свободного всПенивания формование материалов невозможно, если колйчество добавляемых неорганических порошкообраэиых ве10 ществ превышает эту величину. Кроме того, трудно предотвратить выделение хлористого водорода иэ-эа наличия поливинилхлорида, выделение дыма и повреждения в результате обгораиия, 16 когда хлористый винил подвергают термической обработке, даже если количество испситьэуежх неорганических порошкообраэных веществ в 1,2 раза превышает количество поливинилхлори20 да. Пенопласт, полученный по этому способу, имеет недостаточно высокую механическую прочность.

Целью изобретения является повышение механической прочности и термо25 стойкости пенопласта.

Эта цель достигается тем, что в исходную смесь вводят асбест в количестве, в. 0,16-1,0 раэ превышающем количество поливинилхлорида по весу.

З0 и органический растворитель, нагре66 7150 вают смесь в закрытом смесителе при а

60-80 С, добанляют сжиженный бутан и органический растворитель с последующим нагреванием и нспенинанием в

Пресс-форме, причем карбонат кальция и/или силикат магний используют н количестве, н 1, 5-5 раз превышающем количестно поливинилхлорида по несу.

Применяют полининилхлорид, имеющий небольшой Размер частиц, чтобы лучше обеспечить смешивание с неорганическими порошкообразными нещест- 10 вами, равномерность образования геля (при нагревании) и равномерное вспенинание, так как гелеобразование не выполняют при интенсивном сдвиге, например посредством пластициронания 15 горячими роликами (в случае применения полининилхлоридной пасты). Лучший результат получают, используя полининилхлорид, имеющий размер частиц не более нескольких микрон, т,е. так называемую пастоббразную смолу.

Чтобы улучшить свойства получаемого вспенинающего продукта, например равномерное нспенивание, механическую прочность, используют неорганическое порошконидное вещество, имеющее небольшой размер частиц, предпочтительный размер частиц, не менее 90% которых подходит через сито

200 мещ. Если количество неорганического вещества меньше низшего пре- @ дела, трудно получить хорошую механическую прочность и теплостойкость.

Когда количество превышает верхний, предел, трудно достаточно осуществить вспенивание и получающийся вспенен- 35 ный продукт будет хрупкий.

В качестве растворителя используют. ксилол или толуол, один или в смеси.

Количество растворителя 30-40 вес.ч. в случае смешения с неорганическим 40 порошкообразным веществом, и 3040 нес.ч. в случае смешения с ожиженным бутаном н качестве вспенивающего агента, считая на 100 вес.ч. основных кОмпОнентОв сОстОящих из сме» 45 си полининилхлорида и неорганического .порошкообразного вещества.

Сжиженный бутан в качестве вспенинающего,агента добавляют в колйчестве 10-20 вес.ч.,считая на 100 вес.ч. 50 основных компонентов. Вэтом случае сжи» женный бутан добавляют s количестве нескольКо большем,чем требуется для вспенивания,потому что он испаряется.

КрОме того, можно добавлять в небольшом количестве .стимулятор,вспени- + вания. В качестве стимулятора вспе нийания используют азобисизобутиронйтРйл, азодикарбойамйд, углекислый аммоний и хлористый аммоний. Таким образом, после. того, как жидкий бу-. Qj тан вызывает первоначальное нспенивание, стимулятор вызывает вторичное .вспенивание путем нагревания, чтобы равномерно диспергировать бутан-газ, ;тем- самым пены стабилизируются.

Пример.

Комбинация 1

Количество, нес.ч.

Полининилхлорид 30

Карбонат кальция 15

Силикат магния

Гли на.

Асбест

Азодикарбонамид

Стеарат свинца

Удельный нес 0,13 г/смЗ

Комбинация 2 Количество, нес.ч.

Полининилхлорид 30

Карбонат кальция 35

Силикат магния 35

Асбест

Стеарат свинца

Хлорированный парафин

Азодикарбонамид

Удельный вес 0,15 г/см .

Комбинация 3 - Количество, вес.ч.

Поливинилхлорид ъ

Силикат магния

Карбонат кальция 30

Глина 10

Асбест 15

Азодикарбонамид 1,5

Стеарат свинца 2

Удельный вес 0,25 r/cM

В этих комбинациях содержатся частицы поливинилхлорида следующих разМЕРОВ, МК

Средний диаметр 1 Максимальный диаметр 1,5

Минимальный диаметр 0,3

Компоненты загружают в закрытую мешалкУ, нагревают до 60-80 С и добавляют толуол или ксилол, или их смесь в качестве растворителя в количестве 30-40 вес.ч., считая на

100 вес.ч.. основных компонентов.

Затем полученную смесь пластицируют двуосными роликами 10 мин, чтобы образовался гель. Во время гелеобразования поливинилхлорид растворяется в растворителе при нагревании. Мелкие частицы неорганических веществ тонко покрываются на поверхности ра667150

Определяемые параметры

Образец, Р (з

Количество неорганического порошка в смоле

Длительность пребывания в месильной машине, мин

10

Большое количество (измерение невозможно) 26-32 CA

Количество НС1 газа, выделившегося с единицы поверхности

65-70 CA

Большое количество (измерение невозможно) 197х198х хl8 мм

Тонкая пластинка

50х60 мм

Тонкая 190х180х пластинка х130 мм

110х130 мм

Изменение в объеме

Большая усадка, остался дедеформированный шлак

То же

Небольшая ус едка

Не бол ьша я усадка без растрескивания деформации, отпадения кусков и разрушения

Внешний вид створенной смолой и сцепляЮтся один с другим смолой. Получают гелеобразный материал, в котором большое количество неорганических порошкообраэных веществ покрыто небольшим количеством поливинилхлорида.

Затем полученный гелеобразный материал перемешивают с 10-15 вес.ч. жидкого бутана и 30-40 вес.ч, растворителя, считая на 100 вес.ч. основных компонентов, в течение 15 мин в смесителе, в котором через кожух прохо« дит холодная вода. Давление в закрытом смесителе повышают до определенного наполнителя (5-10 кг/см ) вследствие испарения растворителя и сжиженного бутана. Во время этого процесса, однако, испарение растворителя и жидкого бутана предотвращают, хотя сжиженный бутан равн4мерно рассеян и растворен в растворителе. Этим самым гелеобраэный материал, состоящий из поливинилхлорида и неорганических порошкообраэных веществ, раз.мягчают беэ отделения материала, чтобы образовать эоль, в .котором жидкий бутан равномерно диспергирован.

Затем полученный таким образом золь загружают через пресс в металлическую форму с повышенным давлением до 200 кг/см и нагревают с па- ром до 15-190 С в.течение 60 мин, чтобы осуществить гелеобраэование. С этого времени массу охлаждают до комнатной температуры в форме под давлением и удаляют оттуда.

Далее полученное вспененное вещество нагревают s приборе с циркулирующим горячим воздухом при 90 †110 в течение 60 мин, чтобы осуществить вторичное вспенивание для получения вспененного продукта. В этом случае бутан-гаэ, диспергированный в веществе при первоначальном вспенивании, 10 равномерно диспергируют и стабилизируют при вспенивании азодикарбонами- . дом в качестве вспенивающего стимулятора при вторичном вспенивании.

Испытание сжиганием. !

l

Образец 1. Пенопласт иэ поливинил, хлорида размерами 200х200х15, имеющий удельный вес 0,13 г/см и полученный иэ комбинации l.

Образец 2. Пенопласт иэ поливиннлхлорида размерами 200х200х15 мм, имеющий удельный вес 0,13 г/см и полученный иэ комбинации 1.

Образец 3. Пенопласт из поливинилхлорида размерами 200х200х15 мм, имеющий удельный вес 0,15 г/см, полученный из комбинации 2, Образец 4. Пенопласт иэ поливинилхлорида размерами 200х200х15 мм, полученный из комбинации 3.

В табл.1, приведены результаты.

Т а б л и ц а 1

Полутора- Двукратное Трехкратное кратное и более и более

7150

Таблица 2 шина

15,4

1,2

12,4

7,8

12,6

1,9

11,4

12,8

13,5 12,9

15,3

М ч

4о

7,3

1,6

15,4

8,1

11,8

12,0

15,1

8,9

1,4

l 5, 3

12,3

1,9

11,5

Среднее значение

8,00

81,4

12,46

15 3 12,16

12,3

1,60

0,119

0,122

0,102

0,104

30,5

55,1

8,9

1,5

2,к1 12 6

1,9 . 12,9

30,3

4?,6

7,0

30 2

52,9

8,7

7,3

30,3

12,5 0,126

12,5 0,125

44,4

30,2

44,3

7,3

1,6

Среднее значенйе

5l 4 47,86

30,30

7,84

Как видно иэ табл.1 при увеличе-нии количества неорганического порошкообраэного вещества выделение газообразного хлористого водорода и деформация уменьшились. Однако при,добавлении большого количества неорганического порсаакообразного продукта образец теряет форму после сжигания.

Ниже приводятся методы исследования и данные свойств образцов пенопластов, полученных по предлагаемому способу.

Для исследования берут образцы пенопласта, полученного из смеси

15 вес.% поливинилхлорида, 75 вес.Ъ карбоната кальция и 10 вес.% асбес1

Э к

2 ф о е

- 3

9 0)

1 П оо,4 ое и о

Э".

)1. Исследование по чередованию

-нагревания и охлаждения: а) Способ исследования, Нагревание и охлаждение исследуемого образца производят с использованием.холодильной и плавящей испытательной машины, а изменение усилия изгиба исследовалось для определенйя разрушения расслоения, усадки. б) Условия исследования, ТемператУра охлаждения и время -20 С, 12 ч

8 та. Удельный вес пенопласта 0,13 г; =и . з

T.Èçãèáàþùåå усилие, изгибание, содержание влаги и удельный вес. а) Способ испытания

Испытание выполнено в соответствии со способом испытания досок на изгиб, 5 принятым в строительной технике.

Размеры исследуемого образца

Исследуемый образец 1 500 мм х 400 мм х 15 мм

10 Исследуемый образец 2 500 мм х 400 мм х 30 мм б) Результаты исследования

Результаты приведены в табл.2.

0,135

0,102

0,124

0,130

0,104

1,76 12,56 0,1158

Температура Н агрева и время 40 С, 12

Нагревание и охлаждение следуют друг за другом 100 раз при вышеука эанных условиях.

c) Состояние исследуемого образца

В начале испытания исследуемый образец насыщен водой, и содержание влаги во время испытания не контролйруется. д) Результаты испытания

65 Результаты приведены в табл.3.

Таблица 3

667150

S 2

8,0

25

Растворение, разрушение и расслоение не обнаружено

7,3

7,8

6,8

7„6

Ф °

6,6

7,4

6 °

l °

6,1

7,3

100

® образец таким образом, что содержание влаги в исследуемом образце принимает предопределенное значение.

Испытуемый образец хранится в герметически эакрытой емкости. После 24 ч

28 выдержки замеряют расстояние между двумя маркировочными линиями.

Степень изменения длины исследуемого образца (Ъ) из-за абсорбции воды рассчитана с точностью до одной

30 сотой по следующей формуле е-е

- — -. юо й( б) Результаты исследования

Результаты исследования прнведвЯ5 ны в табл.4.

Таблица 4

8 12 (насыщен (водой) .Степень удлинения, Ф

0,03 .„0,08 0,10

3Ф щ.Степень изменения длииЫ, обус-. ловленная действием температуры и влажности. а) Исследуемый образец длиной

160, шириной 40 и толщиной 15 мм по- 50 мещают в устройство, управляющее температурой и влажностью. Условия по этим параметрам приведены ниже. После недельной выдержки образец вынимают иэ устройства и замеряют степень,ц изменения длины.

На образец наносят на расстоянии около 140 мм одна от другой две маркировочные линии. Расстояние Й между этими линиями замеряют сравнивающим .

5 устройством с точностью," превМшаЫщей

1/500 мм. Затем испытуемый образец помещают в устройство, управляющее температурой и влажностью, где он находится при предписанной температуре и относительной влажности. 65

ГП.Исследования изменения длины вследствие абсорбции воды. а) Методика исследования.

- Исследуемый образец длиной 160, шириной 40 и толщиной 15 мм помещают в воздушный сушильный шкаф с мешалкой, где нагревают 24 ч при 60+2 С.

После этого переносят в эксикатор и охлаждают до нормальной температуры.

На испытуемый образец наносят две линии в продольном направлении, удаленные одна от другой на 140 мм.

Расстояние, между этими линиями измеряется сравнивающим устройством с точностью более, чем 1/500 мм.

Чистую воду распыляют на испытуемый Степень абсорбции 4 воды, Ъ

Расстояние (между двумя маркировочными линиями замеряют после почти недельной выдержкй. Степень изменения длины (%), обусловленная. действием температуры и относительной влажности, рассчитана с точностью до одной сотой по формуле

4- 2< х 00. .б) Условия исследования

Исследуемый образец выдерживают неделю при 20,40,60 или 80 С с влажностью атмосферы 30%. Затем выдерживают при тех же температурах с влажностью атмосф-Ьры 90% в течение еще одной недели. После этого измеряют степень изменения длины. б) Результаты исследований.

Результаты приведены в табл.5.

66 7150

Таблица 5

Температура, С

80

20.

Влажность, %

30,90

30,90

30,90

30,90

Степень удлинения, %

0,029

0,076

0,146

0,012 .Степень изменения длины, обусловленная нагревом. а) Методика исследования

Величину удлинения исследуемого образца замеряют сравнивающим устройством при наблюдении через смотровое стекло, вделанное в печь, в которую помещают образец. Точность составляет 1/100 мм. В одном исследовании скорость подъема температуры поддерживается 5 C/ìèí в соответствии с программой управляющей системы. В другом исследовании температура поддерживается на заданном уровне в течение 4 или 8 ч. б) Результаты исследования

Результаты исследования приведены

20 в табл. 6 и 7.

Таблица 6

0,083 ь

+0,300

+0,392

+0,592

+0,825

+0,867

+0,783

Нагревание

80

100

120

+0,383

140

+0,750

-0,650

-0,792

150

+0,692

+0,558

180

-1 250

200

Охлаждение

100

+0,183

-1,350

-1,433

-1,442

О

-0,125

Испытуемый образец 1 удельный вес

0,13 г/см.

+0,100

+0,200

+0,267

+0,317

+0,275

+0,100

Испытуемый образец 2 удельный вес

0,10 г/см.

667150

Т а бл и ц а 7

Температура нагрева, о С

80

150

260

Время нагрева, 4 ч

8 4

Степень удлинения, Ъ

0,192 0,108 0,333 0,200 -0,100 -0,225 -2,025 -2,425

Пр одолже ние т а Ол.

200

300

500

1000

Формула из збретения

50 Растворение, разрушение и расслоение не обнаружено

100 То же

Редактор О.Филиппова

Составител

Техред Л. Ал

Заказ 3153/49 Тираж 584 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам .изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãîpîä, ул.Проектная,4

6) Ускоренное исследование атмос- ферного воздействия

Измеритель атмосферных воздейст-вий используют в качестве испытательного устройства. 3TQ устройствор )5 снабженное автоматическим регулятором температуры и влажности, а также дающее солнечный свет углеродной ду-!. говой лампой, помещают в центр емкости для исследований. Испытуемый обра-.20 эец вращается относительно этбго центра со скоростью 1 об/мин, !так чтобы освещение было равномерным.

Кроме того, на испытуемый образец периодически подается вода путем орошения в виде дождя. б) Условия исследования

Количество углеродных дуговых ламп 4

Температура в устройстве, С 35

Влажность в устройстве, Ъ

Температура черной панели, С 25-50

Орошение, мин/мин 18/120

Время экспозиции в день, ч 20 с) Результаты исследований

Наблюдения пройзводят один раз в день, при этом смотрят за раэрушени- 40 ем, расслоением и усадкой образца.

Исследование проводят 1000 ч.

В табл.8 показано состояние образца после 50, 100, 200, 300 и 1000 ч выдержки.

Т а б л и ц а 8

Таким образом,. по предлагаемому способу получают пенопласт с повышенными механической прочностью и термостойкостью, что позволяет использовать его в качестве огнестойкого .предотвращающего возгорания материала.

Способ получения пенопласта путем смешения поливинилхлорида с карбонатом кальция и/или силикатом магния и вспенивания полученной смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности и термостойкости конечного продукта, в исходную смесь вводят асбест в количестве, в 0,16-1,0 раэ превышающем количество поливинилхлорида по весу, и органический растворитель, нагревают смесь при перемешивании в закрытом смесителе при 6080! С, добавляют сжиженный бутан и органический растворитель с последующим нагреванием и вспениванием в пресс-форме, причем карбонат кальция и/или силикат магния используют в количестве, в 1,5-5 раз превышающем количество поливинилхлорида по весу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии 948272! кл. 25 (5) Н 502,-24, 1972. ь Н.Просторова ферова Корректор, A.Гриценко