Ордена Ленина институт химической физик и Московский ордена Трудового Красного. инженерно-строительный институт им. В.В (71) Заявители (54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОФЕНОПЛАСТА

Изобретение относится к получению композиций на основе высокомолекуляр.ных продуктов, а именно пенопластов заливочного типа на основе резольных фенолформальдегидных смол холодного отверждения, обладающих повышенными прочностными показателями и сопротивлением к воздействию открытого пламени и высоких температур.

Изобретение может быть использовано в тех областях техники, где требуются легкие огнестойкие конструкции, устойчивые к длительным воздействиям высоких температур и окислительных газовых сред (авиация, судостроение, транспорт, промышленное и гражданское строительство).

Фенольные пенопласты широко применяются в технике в качестве теплоизоляционных материалов, так как по сравнению с промышленными пенопластами на основе других полимеров они обладают достаточно высокой термоокислительной стабильностью, теплостойки и относятся к группе трудновоспламеняющихся материалов.

Однако при длительном воздействии открытого пламени и высоких температур пенофенопласты обугливаются и

;почти полностью разрушаются. Обугленные и карбонизованные участки раскаляются, тлеют, что является дополнительным источником возникновения по" жара. Существенным недостатком пенофенопластов явлется то, что они имеют низкие прочностные показатели при сравнительно высокой объемной массе.

Перечисленные выше недостатки феноль" ных пенопластов ограничивают их применение.

В связи с этим возникла насущная необходимость в разработке такой композиции для получения пенофенопластов, которая позволила бы не только

;существенно снизить их пожароопасность, получить нетлеющие, трудногорючие пенопласты, но и повысить проч ностные показатели материалов.

Известны композиции для получения фенольных пенопластов с повышенными огнезащитными свойствами, в состав которых введены неорганические вещества, например жидкое стекло (1).

Недостатками таких композиций является заметное снижение кратности вспенивания и, следовательно, увеличение плотности пенопластов, ухудШение макроструктуры материала и относительно низкая эффективность пламягасящего действия вводимых веществ.

825557

Как прав и по, неорганические наполнители резко увеличивают продолжитель- ность тления после удаления источника пламени.

Пониженную горючесть имеют пеиофенопласты, содержащие алюмохромофос,форное связующее (21.

Для получения подобных пенопластов требуются повышенные температуры и большие затраты временч на процесс отверждения смол с целью достижения удовлетворительных прочностных показателей. Используемые композиции не технелогичны и не удовлетворяют современным требованиям в отношении показателей горючести получаемых материалов.

Для получения фенольных пенопластов с повышенной стойкостью к действию открытого пламени могут бить использованы модифицированные в процессе синтеза фенольные смолы, в 20 структуру молекул которых введены фосфорсодержащие фрагменты, например продукт конденсации тетраметилолфосфонийхлорида с фенолом (3).

Недостатком этого пенопласта явля- g5 ется усложнение технологии его получения и, следовательно, резкое удорожание материала. Промышленный выпуск подобных смол не налажен.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является композиция для получения пенопласта, включающая фенолформальдегидную смолу резольного типа, вспенивающе-отверждающий агент и антипирен, представляющий собой сложный эфир пентаэритрита,алкилфосфиновой и метакриловой кислот-фосфакрилат (4).

Существенным недостатком указанной композиции является трудность получения однородной смеси компонентов в связи с очень высокой вязкостью о фосфакрилата (175 сПз при 75 С). Это вызывает необходимость в значительном увеличении продолжительности и интенсивности перемешивания форполи- 45 мера с пламягасящим компонентом, что приводит к увеличению энергозатрат на производство пенофенопластов и, следовательно, увеличению себестоимости продукции. Фенольные пеноплас- 50 ты на основе используемой композиции, включающей 2-5 масс.ч. фосфакрилата после удаления пламени самозатухают, но продолжают тлеть 2-3 с.

Цель изобретения вЂ” получение на основе композиции нетлеющего при удалении .пламени трудногорючего пенопласта с высокими прочностными показателями.

Укаэанная цель достигается тем, что композиция для получения пенофе- 60 нопласта, включающая фенол-формальдегидную смолу резольного типа, вспенивающе-отверждающий агент и антипирен, в качестве антипнрена она содержит 2-фосфоноксизтилметакрилат при 65 следующем соотношении компонентов, масс.ч.:

Фенолформальдегидная смола резольного типа 100

Вспенивающе-отверждающий агент 15-25

2-фосфоноксиэтилметакрилат 3,3-16,7

Процесс получения нетлеющих трудногорючих пенопластов повышенной прочности заключается в смешении при нормальной температуре соответствующих количеств перечисленных выше компонентов и заливке полученной композиции в полость формы или конструкции, где происходит процесс вспенивания и отверждения пенопласта.

Пример 1. 100 масс.ч. фенолформальдегидного форполимера ФРВ1А (ТУ-6-05-1104-75) смешивают с

3,3 масс.ч. 2-фосфоноксиэтилметакрилата в течение 2 мин до образования однородной массы. После этого добавляют 20 масс.ч. вспенивающе-отверждающего агента BAF-3 (МРТУ 6-05-1116-68) и дополнительно перемешивают композицию 30-40 с. Полученную композицию выливают в открытую форму, в которой происходит вспенивание и отверждение пенопласта.

Для окончательного отверждения пенопласт дополнительно термообрабатывают при 80-90ОC в течение 8 ч.

Из пенофенопласта вырезают образцы для испытаний на горючесть и физикомеханические показатели, а также определяют их термоокислительную стабильность.

Испытания на горючесть проводяr методом кислородного индекса, согласно ГОСТ 21793-76 и по методу огневая труба (ГОСТ 17088-71), После удаления газовой горелки регистрируют время тления образцов.

Физико-механические свойства пенофенопластов определяют в соответствии с ГОСТ"409-68, ГОСТ 18564-73 на приборе AS-102 при скорости деформации 1 см/мин.

Термоокислительную стабильность пенопластов оценивают термогравиметрическим методом, используя для этого дериватограф системы МОИ-4. Скорость нагрева вЂ” З С/мин. Ilo дериватограммам определяют температуру начала интенсивного разложения (Тнр.) и температуру, соответствующую максимальной скорости разложения образцов пенофенопласта (Т l II ) .

Для сравнения в аналогичных условиях получают и испытывают пенопласт беэ пламягасящего компонента.

После удаления пламени газовой горелки образец пенофенопласта, мгновенно затухает и тление отсутствует.

Исходный образец тлеет 60-80 с. Т,„ с х для исходного образца пенопласта и пенопласта, содержащего 2-фосфонок825557 сиэтилметакрилат, равны соответственно 490 и 492 С.

Результаты испытаний пенофенопластов приведены в таблице.

Пример 2. Аналогично примеру 1 проводят операции приготовления и вспенивания композиции, которая содержит 6,7 масс.ч. 2-фосфоноксиэтилметакрилата. При вспенивании композиции;регистрируют время начала и конец вспенивания пенопласта. Начало вспенивания происходит через 2 мин 40 с, конец вЂ” 4 мин 30.с. Аналогичные показатели для исходной композиции равны соответственно 2 мин 50 с и 4 мин

50 с. Эти данные показывают, что введение 2-фосфоноксизтилметакрилата не t5 оказывает заметного влияния на режим вспенивания композиции.

Т Р и Т исходного пенопласта и пенофенопласта, содержащего пламягасящий агент, равны соответственно gg

293, 490o и 294, 487 С.

Результаты определения горючести и физико-механических показателей приведены в таблице. Образец пенопласта не тлеет после удаления пламени.

Пример 3. Готовят композицию, содержащую 10 масс.ч. 2-фосфоноксизтилметакрилата на 100 масс.ч.

|Относи тельная прочность при изгибе, МПА м

Содержание добавки, мол. ч.

Относитель ная прочность при сжатии, MIIA м Ъ

Предел прочности при из гибе, MIIA

99 п/п

Температура начала разложения, Т С

Кислородный индекс, %

Потери массы огневая труба, В

Предел прочнос. ти при сжатии

МПЛ

Плотность, кг/м3 кг кг

0,00243 19,6 37,7

0,00321 12,8 41,7

0,00424 13,7 43,5

0,00495 13,7 43,8

1 0

2 3,3

3 6,7

4 10

5 13,3

0,13

0,00186

0,00231

0,00288

0,00342

0,17

297

65,5 0,15

0,21

0,17

294

0,25

58,5 0,20

295

0,29

0,23

280

0,00396 0,00585 14,1 44,5 0,0396

0,00692 14,2 45,0

290

0,39

0,00407

Известный 10

14,5 41

0,083

0,00224

ЬО ч. вспенивающе-отверждающего агента

ВАГ-3. Пенопласт имеет плотность

77,6 кг/м, потеря массы при испытаъ иии по методу огневая труба 11,7%, после удаления пламени образец не тлеет.

6 16,7 56,5 0,23

Пример 6. Пенопласт получают аналогично примеру 1. Готовят композицию, смешивая 100 масс.ч. форполимера ФРВ-1А с 3,3 масс.ч. 2-фосфоноксиэтилметакрилата и 15 масс форполимера ФРВ-1А и проводят операции аналогично примеру 2. Кратность аспенивания пенопласта равна 21,1 по сравнению с 18,1 для исходной композиции.

Результаты испытаний приведены в таблице. Тление образца отсутствует.

Пример 4. Пеноплас1 получают аналогично примеру 1. Композиция содержит 13,3 масс.ч. 2-фосфоноксиэтилметакрилата. Вспенивание начинается через 2 мин 45 с после начала смешения и продолжается 4 мин 40 с.Крат« ность вспенивания 21,4. Т „, » равна

492 С. Образец не тлеет. Результаты ,испытаний приведены в таблице.

Пример 5. Смешивают 100 масс.ч. форполимера ФРВ-1А, 16,7 масс. ч. 2-фосфоноксиэтнлметакрилата и 20 масс.ч. вспенивающе-отверждающего агента ВАГ-3. Подготовку образцов к испытаниям и их испытания проводят аналогично примеру 1.

Кислородный индекс полученного пенофенопласта равен 45, что в 1,2 раза больше, чем для исходного пенопласта.

Результаты испытаний приведены в таблице. Образец после удаления пламени не тлеет.

825557

Формула изобретения

Вспенивающе-отверждающий агент

15-25

2-фосфоноксиэтилметакрилат

3,3-16,7

Составитель С.Пурина

Редактор Н.Кузнецова Техред . И. Граб Корректор М.Демчик

Заказ 2560/81 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитЕта СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

П р и .". е р 7. Пенопласт получают аналогично примеру б. В композицию вводят 25 масс.ч. вспенивающеотверждающего агента BAI -3. Пенопласт имеет плотность 52,4 кг/см после удаления пламени образец не тлеет, потеря массы при испытании методом огневая труба 13,4%.

Приведенные выше данные показывают, что применение 2-фосфоноксиэтилметакрилата позволяет получить нетлеющий после удаления пламени трудногорючий пенофенопласт, имеющий высокие йрочностные показатели. Вводимый пламягасящий компонент не удлиняет режим вспенивания и отверждения пенопласта. Процесс приготовления композиции в отличие от известного не требует интенсивного и длительного перемешивания компонентов для получения однородного материала.

По эффективности пламягасящего 20 действия предлагаемое соединение превосходит фосфакрилат. Так, например, при содержании 10 масс.ч. 2-фосфоноксиэтилметакрилата потеря массы пенофенопласта при испытании методом ог- 5 невая труба составляет 13,7% вместо

14,5Ъ для фосфакрилата.

B то же время применение 2-фосфоноксиэтилметакрилата не только повышает прочность пенофенопласта, но и одновременно снижает его плотность, что позволяет получить легкие и прочные не тлеющие трудногорючие материалы, экономить сырье на производство изделий. При этом следует отметить, что с увеличением концентрации вводимого соединения происходит повышение эффективности упрощающего действия.

Так, например, при введении 10 масс. ч. пламягасящего компонента относительная прочность (отношение прочнос- 4О ти материала к плотности) в случае

2-фосфоноксиэтилметакрилата составляет 0,0034 МПа/кг/м3, у известного

0,0024 МПа/кг/м .

Предлагаемый пламягасящий компонент не ухудшает термоокислительную стабильность пенофенопласта.

Композиция для получения пенофенопласта, включающая фенол-формальдегидную смолу резольного типа, вспенивающе-отверждающий агент и антипирен, отличающаяся тем, что, с целью получения на ее основе четлеющего при удалении пламени трудногорючего пенопласта с высокими прочностными показателями, она содержит в качестве антипирена 2-фосфоноксиэтилметакрилат при следующем соотношении компонентов, масс.ч.:

Фенол-формальдегидная смола резольного типа 100

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3766100, кл. 260-2,5, опублик. 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 349699, кл. С 08 J 9/06, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

9 160306, кл. С 08 J 9/04, 1960.

4. Авторское свидетельство СССР

Р 531823, кл. С 08 J 9/Об, 1976 (прототип).

Похожие патенты: