Спосіб одержання оптично прозорого меламіно-формальдегідного полімеру

Спосіб одержання оптично прозорого меламіно-формальдегідного полімеру, який включає поліконденсацію меламіну і формальдегіду в присутності поліолів, відгін води, структурування олігомеру, який відрізняється тим, що відгін води ведуть при 160-170 °С до вмісту сухого залишку 88-90 % мас. з наступним додаванням до зневодненого меламіно-формальдегідного олігомеру 5-7 % мас. диметилсульфоксиду. (19) (21) a201005985 (22) 18.05.2010 (24) 25.01.2011 (46) 25.01.2011, Бюл.№ 2, 2011 р. (72) ЛЕБЕДЄВ ВОЛОДИМИР ВОЛОДИМИРОВИЧ, АВРАМЕНКО ВЯЧЕСЛАВ ЛЕОНІДОВИЧ, МІШУРОВ ДМИТРО ОЛЕКСІЙОВИЧ, ТИЦЬКА ВАЛЕНТИНА ДМИТРІВНА (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ" (56) UA, 82809, C2, 12.05.2008 JP 4068012, 03.03.1992 SU, 306144, A, 11.06.1971 3 - складний процес отримання (тривалий час поліконденсації (до 3 годин) та необхідність використання підвищених температур та спеціального обладнання (пресу, вакуум-сушарки)); Відомий також спосіб отримання оптично прозорого меламіно-формальдегідного полімеру, який є найближчим до заявляємого за суттю [3]: Спосіб - прототип включає: - змішування та проведення реакції меламіну з формальдегідом та поліолом при рН 7-8 та при 80100 °С впродовж 40-60 хвилин; - відгін води з отриманого меламіноформальдегідного олігомеру до вмісту сухого залишку 96-98 % при температурі 110 °С; . - структурування отриманого олігомеру при 110-120 °С впродовж 6 годин. Відомий спосіб дозволяє отримати оптично прозорий меламіно-формальдегідний полімер з покращеними оптичними властивостями, але йому притаманні такі недоліки: - низька оптична прозорість; - низькі міцностні властивості. Задачею даного винаходу є підвищення оптичної прозорості та міцностних властивостей меламіно-формальдегідного полімеру. Поставлена задача досягається тим, що в способі, який включає поліконденсацію меламіну і формальдегіду в присутності поліолів, відгін води, структурування олігомеру, відгін води здійснюють при 160-170 °С до вмісту сухого залишку 88-90 % мас. з наступним додаванням до зневодненого меламіно-формальдегідного олігомеру 5-7 % мас. диметилсульфоксиду. Принциповими відмінами заявляемого способу від відомого є проведення відгону води при 160170 °С до вмісту сухого залишку 88-90 % мас. з наступним додаванням до зневодненого меламіно-формальдегідного олігомеру 5-7 % мас. диме 93334 4 тилсульфоксиду. Вказані відміни зумовлюють високу ефективність реакції між олігомером і поліолом та зв'язування вільної води в олігомері, які забезпечують зменшення центрів світлорозсіювання та ефективне пластифікування меламіноформальдегідного полімера і тим самим забезпечує підвищення оптичної прозорості. З іншого боку, щадний режим структурування олігомеру приводить до зменшення в структурованому меламіно-формальдегідному полімері залишкових напруг, що в значній мірі сприяє покращенню міцностних властивостей полімеру, а також зумовлює підвищення оптичної прозорості, бо відомо, що наявність залишкових напруг у полімері, різко знижує його оптичну прозорість за рахунок структурної неоднорідності, яка виникає при структуруванні. Таким чином, запропоновані технологічні параметри способу та введення диметилсульфоксиду дозволяють вирішити поставлену задачу. Меламіно-формальдегідний олігомер отримують таким чином: В круглодонну трьогорлу колбу, яка має мішалку, зворотний холодильник, термометр, завантажують формалін і додають при перемішуванні 10% розчин гідроксиду натрію до рН 7-8, а потім завантажують меламін та поліол. Суміш піддають поліконденсації при 95-97 °С впродовж 40-60 хвилин. Потім з реакційної суміші відганяють воду при 160170 °С до вмісту вологи 10-12 % мас. (88-90 % сухого залишку) і додають до неї 5-7 % мас. диметилсульфоксиду. Отриманий зневоднений меламіно-формальдегідний олігомер заливають у форми і структурують при 115-120 °С впродовж 8-х годин: При цьому швидкість нагріву та охолодження форми становить 2- 3 °С на хвилину. Реалізація способу ілюструється наступними прикладами (табл.): Таблиця 1 Номер приклада 1 2 3 4 5 Технологічний режим Температура конденса- Температура відгону во- Температура структуруванВміст ДМСО, ції,°С / час конденсації, ди, °С / час відгону води, ня, °С / час структурування, % мас. хвилин хвилин годин 100/45 170/30 110-120/8 6 90/70 160/40 100-110/10 5 110/40 180/25 120-130/7 7 80/80 150/45 90-100/14 4 120/35 190/20 130-140/6 8 Отримані таким чином зразки меламіноформальдегідного полімеру випробувались за показниками, наведеними в табл.2. Оптичну прозорість визначали по об'ємній довжині затухання світла (BAL) лазерною спектрометрією за допомогою He-Cd лазера з довжиною хвилі 441 нм, величину залишкових напружень визначали тензометричним методом з використанням мосту постійного струму та тензорезисторів ПКП-15-200. Основні фізико-механічні показники визначали за наступними ГОСТами: руйнівне напруження при вигині (σΒ) - ГОСТ 9550-81; ударну в'язкість (а) ГОСТ 4647-80. Одночасно за цими показниками випробували зразки меламіно-формальдегідного полімеру, які отримані по способу-прототипу. Порівняльні дані випробувань зведені в таблиці 2. 5 93334 6 Таблиця 2 Показники властивостей Об'ємна довжина затухання світла BAL, см Рівень залишкових напруг, МПа σΒ, МПа а, кДж/м2 Спосіб-прототип 2 12 60 50 45 25 10 70 75 5,0 15 135 7,0 20 90 5,7 40 70 5,1 45 50 3,64 55 40 3,23 З табл.2 видно, що властивості зразків структурованого меламіно-формальдегідного полімеру, отримані по заявляємому способу перевищують за цільовими властивостями зразки, отримані по способу-прототипу. Виходити за межі заявляємих режимів (приклад 4, 5) недоцільно, тому що цільові показники оптичної прозорості погіршуються. Техніко-економічними перевагами запропонованого способу в порівнянні з відомими, є: - підвищена оптична прозорость меламіноформальдегідного полімеру; - підвищені міцностні властивості меламіноформальдегідного полімеру; - низька усадка меламіно-формальдегідного полімеру; Комп’ютерна верстка Л. Купенко Випробуванні зразки 3 4 1 5 - підвищені експлуатаційні властивості (термота радіаційна стійкість) меламіноформальдегідного полімеру. Заявляємий спосіб пройшов апробацію при виготовленні оптичних лінз на АТЗТ «Транссервис SV» (м. Іркутськ, Російська Федерація) - виробів де потрібна висока оптична прозорість. Джерела інформації: 1. Патент KR20020043072 по кл. C08G12/32;C08G12/00, 2002 p. 2. Патент JP4068012 по кл. C08G12/32; C08G12/00, 1992 р. 3. Патент UA82809 по кл. С08L61/00; C08G12/00, 2008 p. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601