Композиція для отримання теплоізоляційного матеріалу на основі карбамідоформальдегідної смоли та гранульованого наповнювача

Реферат: Композиція для отримання теплоізоляційного матеріалу має основу у вигляді карбамідоформальдегідної смоли. Додатково має гранульований наповнювач на основі рідкого скла, що дозволяє зменшити усадкові деформації та покращити показники механічної міцності піноматеріалу. UA 119813 U (12) UA 119813 U UA 119813 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до виробництва негорючих теплоізоляційних матеріалів на основі карбамідоформальдегідної смоли (КФС) та гранульованого наповнювача на основі рідкого скла, отриманих шляхом хімічного спінювання, які можуть бути використані у промисловості для теплової ізоляції обладнання і трубопроводів, будівельній індустрії. Відомий пінопласт, композиція для виготовлення якого містить мас. %: карбамідоформальдегідну смолу 20-35; ортофосфорну кислоту 2,0-3,0; поверхнево-активну речовину (піноутворювач) 0,4-0,5; вуглегуміновий модифікатор (з вмістом гумінових кислот 6085 %) 0,4-0,6 та воду. Водяний розчин смоли, поверхнево-активну речовину та вуглегуміновий модифікатор спінюють стисненим повітрям і додають ортофосфорну кислоту. [Патент № 2074206, МПК C08L 61/24, C08J9/30. Композиция для получения пенопласта / Левинский Б. В.]. Однак для використання в промисловості як теплоізоляційних матеріалів ця композиція не підходить, тому що з неї неможливо виготовити, а тим більше транспортувати вироби конструкційного призначення і вироби складної конфігурації через недостатню міцність матеріалу (менше 50 кПа). Відома композиція для отримання пінопласту, що містить в собі карбамідоформальдегідну смолу, спінюючий агент, стабілізатор піни, наповнювач і отверджувач, яка відрізняється тим, що як спінюючий агент композиція для виготовлення пінопласту містить порошкоподібний алюміній, як стабілізатор піни - поверхнево - активну речовину, вибрану з ряду алкілфенолів або алкілсульфанатів, як наповнювачі - червону глину, алебастр, пісок і діабазове борошно у співвідношенні 2:1:1:1, пластифікатор - парафін, а також лужний отверджувач - водний розчин силікату натрію, при такому співвідношенні компонентів, у відсотках за масою: карбамідоформальдегідна 21,5-23,0 смола порошкоподібний алюміній 1,1-1,5 поверхнево-активна речовина з ряду 1,1-1,2 алкілфенолів або алкілсульфонатів червона глина, алебастр, пісок і діабазове борошно у 21,5-19,5 співвідношенні 2:1:1:1 пластифікатор - парафін 1,1-1,5 лужний отверджувач водний розчин силікату 53,7-53,6. натрію [UA (11)44284 (13)U (51) МПК(2009) C08L 61/00. Композиція для отримання пінопласту]. Недоліком цієї композиції є те, що матеріал з високими показниками кратності спінення (10) не має достатньої механічної міцності і дає усадку в процесі її затвердіння. За прототип, як найбільш близький за технічною суттю, прийнято полімерний піноматеріал на основі КФС, який містить смолу, газоутворювач (СаСО 3), наповнювач (алебастр), поверхнево-активну речовину та каталізатор (оксонієві сполуки на основі етиленгліколю (ЕГ) та фосфорної кислоти при співвідношенні компонентів 1:1 або амонієві сполуки на основі триетаноламіну (TEA) та фосфорної кислоти, при співвідношенні компонентів 0,5:1), при наступному співвідношенні компонентів, мас. ч: КФМТ-15 100 СаСО3 5 ПАР на основі оксіетильованого 0,5 алкілфенолу алебастр 20 каталізатор 10-40. [Пат. 69042А Україна МКИ 7 C08J 9/04. Полімерний піноматеріал. / Римар Т.Е., Кудюков Ю.П., Мілоцький В.В. (UA) - № 20031110799; Заявл. 28.11.03. Опубл. 16.08.04. Бюл. № 8]. Недоліком такого піноматеріалу є усадкові деформації, які виникають в результаті високих внутрішніх напружень, що приводять до утворення тріщин в процесі сушіння. Технічним результатом пропонованої корисної моделі є створення теплоізоляційного матеріалу, що володіє екологічною та пожежною безпекою, високими показниками механічної міцності і низькими показниками усадкових деформацій. 1 UA 119813 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Технічний результат в запропонованій корисній моделі досягають шляхом введення гранульованого наповнювача на основі рідкого скла в карбамідоформальдегідну композицію, яка спінюється хімічним шляхом. Для отримання піноматеріалів на основі КФС готується двокомпонентна система зв'язуючого і спучені гранули. Перший компонент зв'язуючого являє собою суміш КФС, піностабілізатора (ОП -10), газоутворюючого агента (карбонату кальцію або гідрокарбонату натрію) і мінерального наповнювача (алебастра). Другий компонент - кислотний каталізатор отвердження, за який використовували каталітичну систему на основі ортофосфорної кислоти та ЕГ. Використання ортофосфорної кислоти в даній роботі обумовлено досить активною каталітичною дією її і меншою корозійної активністю в порівнянні з іншими сильними кислотами (НСl, H2SO4). Крім того, ортофосфорна кислота сприяє отриманню стабільної піни і надає пінопласту додаткові вогнезахисні властивості. Етиленгліколь до складу пінопласті в вводять для уповільнення процесу спінювання, усунення крихкості і збільшення концентрації кислотного каталізатора в композиції. Вибір газоутворюючого агента, головним чином, був заснований на таких характеристиках, як доступність, дешевизна і сумісність з КФС. Як газоутворюючі агенти були вибрані карбонат кальцію і гідрокарбонат натрію, які при взаємодії з ортофосфорною кислотою виділяють вуглекислий газ. Піноматеріали отримують шляхом змішування гранул і компонентів зв'язуючого, заливки композиції в певні форми, в яких вони спінюються і стверджуються. Через 50-60 хвилин після повного отвердження композиції блок витягають з форми і залишають для остаточного сушіння до постійної ваги при температурі навколишнього середовища (20-25 °C) на 10 діб. За цей час піноматеріал набирає максимальну міцність. Корисну модель ілюструють наступні приклади: Приклад 1 У лабораторну форму завантажують 100 г смоли КФ МТС-15, додають 0,3 г ОП-10, 2 г алебастру і 1 г карбонату кальцію. Суміш перемішують мішалкою протягом 2-3 хвилин до отримання гомогенної маси. В отриману суміш вводять спучені гранули у співвідношенні зв'язуючого до гранульованого наповнювача 1:2,5 і перемішують протягом 2 хвилин. Далі додають 30 г каталітичної системи, у результаті чого відбувається спінення композиції, 2,4 разове збільшення об'єму і її отвердження. Як видно з даних, наведених в таблиці 1, такий матеріал має найвищий показник щільності 3 (395 кг/м ) та найнижчий коефіцієнт спінювання. Приклад 2 У лабораторну форму завантажують 100 г смоли КФ МТС-15, додають 0,3 г ОП-10, 6 г алебастру і 3 г карбонату кальцію. Суміш перемішують мішалкою протягом 2-3 хвилин до отримання гомогенної маси. В отриману суміш вводять спучені гранули у співвідношенні зв'язуючого до гранульованого наповнювача 1:2,5 і перемішують протягом 2 хвилин. Далі додають 30 г каталітичної системи, у результаті чого відбувається спінення композиції, 3,2 разове збільшення об'єму і її отвердження. 3 Спостерігається зниження щільності до 264 кг/м та збільшення коефіцієнту спінювання. Приклад 3 У лабораторну форму завантажують 100 г смоли КФ МТС-15, додають 0,3 г ОП-10, 10 г алебастру і 5 г карбонату кальцію. Суміш перемішують мішалкою протягом 2-3 хвилин до отримання гомогенної маси. В отриману суміш вводять спучені гранули у співвідношенні зв'язуючого до гранульованого наповнювача 1:2,5 і перемішують протягом 2 хвилин. Далі додають 30 г каталітичної системи, у результаті чого відбувається спінення композиції, 4,1 разове збільшення об'єму і її ствердження. 3 Як і у прикладі 2, спостерігається зниження щільності до 244 кг/м та збільшення коефіцієнту спінювання. Приклад 4 У лабораторну форму завантажують 100 г смоли КФ МТС-15, додають 0,3 г ОП-10, 3 г алебастру і 1 г гідрокабонату натрію. Суміш перемішують мішалкою протягом 2-3 хвилин до отримання гомогенної маси. В отриману суміш вводять спучені гранули у співвідношенні зв'язуючого до гранульованого наповнювача 1:2,5 і перемішують протягом 2 хвилин. Далі додають 30 г каталітичної системи, у результаті чого відбувається спінення композиції, 2,6 разове збільшення об'єму і її ствердження. 3 Такий блок, як і у випадку з карбонатом кальцію, має найбільшу щільність (353 кг/м ) та найменший коефіцієнт спінювання. Приклад 5 2 UA 119813 U 5 10 15 У лабораторну форму завантажують 100 г смоли КФ МТС-15, додають 0,3 г ОП-10, 3 г алебастру і 3 г гідрорбонату натрію. Суміш перемішують мішалкою протягом 2-3 хвилин до отримання гомогенної маси. В отриману суміш вводять спучені гранули у співвідношенні зв'язуючого до гранульованого наповнювача 1:2,5 і перемішують протягом 2 хвилин. Далі додають 30 г каталітичної системи, у результаті чого відбувається спінення композиції, 3,4 разове збільшення об'єму і її отвердження. Спостерігається зниження щільності до 250 кг/м та поліпшення зовнішнього вигляду блоку. Приклад 6 У лабораторну форму завантажують 100 г смоли КФ МТС-15, додають 0,3 г ОП-10, 3 г алебастру і 5 г гідрокарбонату натрію. Суміш перемішують мішалкою протягом 2-3 хвилин до отримання гомогенної маси. В отриману суміш вводять спучені гранули у співвідношенні зв'язуючого до гранульованого наповнювача 1:2,5 і перемішують протягом 2 хвилин. Далі додають 30 г каталітичної системи, у результаті чого відбувається спінення композиції, 4,5 разове збільшення об'єму і її отвердження. Блок має незадовільний зовнішній вигляд та низькі показники міцності (межа міцності при 10 % - вій деформації стиснення - 0,36 МПа та межа міцності при вигині - 0,39МПа). Основні фізико-механічні показники блокових теплоізоляційних матеріалів представлені в таблиці. Таблиця Основні фізико-механічні показники блокових теплоізоляційних матеріалів Найменування показника Коефіцієнт спінювання, разів 3 Щільність, кг/м Межа міцності при 10 %-вій деформації стиснення, МПа Межа міцності при вигині, МПа Значення показника для кожного прикладу 1 2 3 4 5 6 2,4 3,2 4,1 2,6 3,4 4,5 395 264 244 353 250 218 0,54 0,44 0,31 0,60 0,47 0,36 0,56 0,47 0,34 0,64 0,50 0,39 20 25 На підставі проведених досліджень, можна зробити висновок, що оптимальним газоутворюючим агентом є гідрокарбонат натрію в кількості 3 мас. ч. Така кількість гідрокарбонату натрію надає полімерній композиції високу поризаційну здатність, а пінопластам достатньо низьку щільність, а отже і низьку теплопровідність, високу міцність та прийнятний зовнішній вигляд. Піноматеріали на основі КФС та рідкоскляних гранул є важкогорючими, тому що вони тільки тліють при дії відкритого полум'я, і відразу згасають при припиненні дії вогню. Все це дозволяє отримувати пінометеріали, які можуть використовуватися для утеплення будівельних конструкцій та споруд, для теплової ізоляції промислового обладнання і трубопроводів тощо. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Композиція для отримання теплоізоляційного матеріалу на основі карбамідоформальдегідної смоли, яка відрізняється тим, що додатково має гранульований наповнювач на основі рідкого скла, що дозволяє зменшити усадкові деформації та покращити показники механічної міцності піноматеріалу. Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3