Патент на изобретение №2156781

(54) СОСТАВ ДЛЯ ВСПЕНЕННОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

(57) Реферат:

Изобретение относится к изготовлению композиционных полимерных материалов на базе фенолформальдегидных смол резольного типа и может быть использовано в промышленном строительстве в качестве конструкционного и теплоизоляционного материалов. Описывается состав для вспененного композиционного материала, содержащий продукт конденсации отходов ацетофенольного производства с формальдегидом, кислотный катализатор, состоящий из бензолсульфоновой кислоты, ортофосфорной кислоты и этиленгликоля при их массовом соотношении 1:0,4:0,3 соответственно, и наполнитель – породу мергель. Его отличие состоит в том, что в качестве наполнителя он содержит породу мергель, предварительно прогретую при 700°С в течение 15 мин при следующем соотношении компонентов композиции, маc.%: продукт конденсации отходов ацетофенольного производства с формальдегидом – 42-52; кислотный катализатор – 24-34; порода мергель, прогретая при 700°С в течение 15 мин – 18-30. Технический результат – снижение водопоглощения и повышение прочности получаемого материала. 1 табл.

Изобретение относится к изготовлению композиционных полимерных материалов на базе фенолформальдегидных смол резольного типа и может быть использовано в промышленном строительстве в качестве конструкционного и теплоизоляционного материалов.

Известна композиция для пенопласта, включающая в мас.%: ФРВ-1A – смесь фенолформальдегидной резольной смолы, алюминиевой пудры и поверхностно-активного вещества ОП-7 46-55; вспенивающе-отверждающий агент ВАГ-3 – (продукт конденсации сульфофенилмочевины, формальдегида и ортофосфорной кислоты) 12-18; наполнитель – отходы переработки апатитовых руд 16-25 и карбомидоформальдегидную смолу 11-17 (А.с. N 1407938, кл. C 08 L 61/10, 1988).

Недостатком указанной композиции является низкая прочность при сжатии (0,85 МПа).

Известен также состав для композиционного материала, содержащий в мас.%: продукт конденсации отходов ацетонфенольного производства с формальдегидом 50-70; аддукт окиси этилена и алкилфенолов 4-7; алюминиевую пудру 0,5-1,0; бензолсульфокислоту 8-13; ортофосфорную кислоту 9,5-15,0; этиленгликоль 4-8; мочевина 4-6 (Патент РФ N 2001063, кл. C 08 L 61/10, C 08 J 9/06, 1993).

Недостатком данного состава является низкая прочность при сжатии (0,52 МПа).

Наиболее близкой к заявленному объекту является композиция для получения искусственных пористых заполнителей, содержащая в мас.%: продукт конденсации отходов ацетонфенольного производства с формальдегидом 36-46; кислотный катализатор 24-34; наполнитель – порода мергель 22-38 (Патент РФ N 2083613, кл. C 08 L 61/10. C 04 B 20/00, 1997, прототип),
Недостатком данной композиции является то, что из нее невозможно получать заливочные композиции, а изготавливаемый на ее основе материал имеет недостаточно хорошие физико-механические свойства.

Задачей изобретения является создание заливочного пористого композиционного материала для использования в промышленном строительстве в качестве теплоизоляционного и конструкционного материала с улучшенными физико-механическими свойствами.

Технический результат – снижение водопоглощения и повышение прочности получаемого материала.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известное вещество известной композиции для получения искусственных пористых заполнителей, содержащее продукт конденсации отходов ацетонфенольного производства с формальдегидом, кислотный катализатор состоящий из бензолсульфоновой кислоты, ортофосфорной кислоты и этиленгликоля при их массовом соотношении 1:0,4:0,3 соответственно, и наполнитель – породу мергель, содержащую в мас.%: клиноптилолит – 18; кальцит – 19; монтмориллонит – 33; кварц – 30, содержит в качестве наполнителя породу мергель, предварительно нагретую при 700^oC в течение 15 мин, при следующем соотношении компонентов композиции, мас.%:
Продукт конденсации отходов ацетонфенольного производства с формальдегидом – 42 – 52
Кислотный катализатор – 24 – 34
Порода мергель, прогретая при 700^oC в течение 15 мин – 18-30
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав для вспененного композиционного материала отличается от известного использованием в качестве наполнителя породы мергель, прогретой при температуре 700^oC в течение 15 минут.

Это позволяет уменьшить водопоглощение материала на 23,6 отн.% и увеличить прочность на 52 отн.%.

Порода мергель, прогретая при температуре 700^oC в течение 15 мин, выступает в составе и в качестве вспенивателя, что исключает необходимость использования алюминиевой пудры как более дорогостоящей.

Вещества, используемые в составе:
– продукт конденсации отходов ацетонфенольного производства с формальдегидом получают по реакции поликонденсации формальдегида с отходами ацетонфенольного производства по ТУ 6-07-2069635-86092.

– кислотный катализатор представляет собой смесь в соотношении 1:0,4:0,3 соответственно: бензолсульфоновая кислота ТУ-16-09-3737-74; ортофосфорная кислота ГОСТ 10678-76E; этиленгликоль ГОСТ 10164-75; порода мергель Городищенского проявления (Республика Татарстан), представленная в природном (естественном) состоянии минералами, мас.%: клиноптилолит – 18; кальцит – 19; монтмориллонит – 33; кварц – 30 и содержащая в мас.%:
SiO₂ – 54,58; TiO₂ – 0,26; Al₂O₃ – 5,27; Fe₂O₃ – 2,08; CaO – 15,78; MgO – 1,10; Na₂O – 0,19; K₂O -0,74; P₂O₅ – 0,04; CO₂ -6,94; вода остальное, прогретая при температуре 700^oC в течение 15 мин, и приобретающая после прогрева (термической активации) следующий измененный минеральный состав, мас.%: цеолит – 16; кальцит – 7; OKТ опал-кристобалитовая (кварц) фаза – 55; глинистые минералы – 15; кварц – полевой шпат – 7 и содержащая в мас.%: SiO₂ раст. – 15,56; SiO₂ – 55,65; Al₂O₃ – 5,82; Fe₂O₃ – 1,87; CaO – 13,79; MgO – 1,08; K₂O – 1,04; CO₂ – 5,19.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

Состав готовят при комнатной температуре. Берут 42% продукта конденсации отходов ацетонфенольного производства с формальдегидом (ПКАФФ), смешивают с 29% породы мергель, прогретой при температуре 700^oC в течение 15 мин, размешивают 10-15 мин до пластического состояния, после чего добавляют 28% кислотного катализатора. Размешивают до полного смешивания всех компонентов и заливают образовавшуюся массу в пресс-форму, где происходит вспенивание. Вспененной массе дают остыть до комнатной температуры, отвердиться. После чего извлекают вспененный композиционный материал из пресс-формы и далее используют по назначению. Состав и данные по определению свойств композиционного материала приведены в табл. 1 (состав 1).

Пример 2.

Состав для вспененного композиционного материала готовят по примеру 1, с тем отличием, что берут 46% ПКАФФ, 30% наполнителя и 24% кислотного катализатора. Состав и данные по определению свойств материала приведены в табл. 1 (состав 2).

Пример 3
Состав для вспененного композиционного материала готовят по примеру 1, с тем отличием, что берут 48% ПКАФФ, 18% наполнителя и 34% кислотного катализатора. Состав и данные по определению свойств материала приведены в табл. 1 (состав 3).

Пример 4.

Состав для вспененного композиционного материала готовят по примеру 1, с тем отличием, что берут 52% ПКАФФ, 20% наполнителя и 28% кислотного катализатора. Данные по определению свойств материала приведены в табл. 1 (состав 4).

Для определения оптимального количества наполнителя в составе проведены дополнительные эксперименты (составы 5 и 6). Показано, что при уменьшении породы мергель, прогретой до температуры 700^oC в течение 15 мин до 10%, уменьшается прочность на сжатие и увеличивается водопоглощение. Увеличение же наполнителя до 36% нецелесообразно, так как не влечет за собой существенного изменения характеристик, но при таком количестве состав получается очень густой и не растекается по пресс-форме.

Для определения оптимальной температуры прогрева были также проведены дополнительные эксперименты (составы 7 и 8).

Показано, что при уменьшении температуры прогрева до 600^oC в течение 15 мин водопоглощение увеличивается и прочность уменьшается, а при увеличении температуры до 800^oC в течение 15 мин масса практически вспенивается.

Для определения возможности использования породы мергель другого месторождения были проведены дополнительные эксперименты.

В составе для композиционного материала была использована порода мергель Татарско-Шатрашанского проявления (Республика Татарстан), представленная, после прогрева при температуре 700^oC в течение 15 мин, следующими минералами, мас.%:
цеолит – 17; кальцит – 7,0; ОКТ-фаза – 54; глинистые минералы – 16,0; кварц-полевой шпат – 6,0 и содержащая в мас.%:
SiO₂ – 55,95; SiO₂ раст. – 14,76; Al₂O₃ – 6,17; Fe₂O₃ – 1,93; CaO -13,73; MgO – 1,29; K₂O – 0,98; CO₂ – 5,15.

Состав и данные по определению свойств композиционного материала на основе породы мергель с Татарско-Шатрашанского месторождения приведены в табл. 1 (состав N 9, 10).

Таким образом, из приведенных данных следует, что вспененный композиционный материал, полученный на основе заявляемого состава (составы 1-4, 9, 10) обладает высокой прочностью при сжатии и низким водопоглощением по сравнению с прототипом.

Прочность получаемого материала увеличивается на 52 отн.%, а водопоглощение снижается на 23,6 отн.%.

Использование в составе для вспененного композиционного материала породы мергель, прогретой при температуре 700^oC в течение 15 мин, позволяет получить прочный пористый легкий материал с низким водопоглощением, что важно при использовании его в качестве теплоизоляционного материала, исключая при этом применение дорогостоящей алюминиевой пудры.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
– средство, воплощающее заявленное вещество при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в промышленном строительстве в качестве конструкционного и теплоизоляционного материала;
– для заявленного вещества в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке примеров;
– средство, воплощающее заявленное вещество при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию “промышленная применимость”.

Формула изобретения

Состав для вспененного композиционного материала, содержащий продукт конденсации отходов ацетофенольного производства с формальдегидом, кислотный катализатор, состоящий из бензолсульфоновой кислоты, ортофосфорной кислоты и этиленгликоля при их массовом соотношении 1:0,4:0,3 соответственно, и наполнитель – породу мергель, отличающийся тем, что в качестве наполнителя он содержит породу мергель, предварительно прогретую при 700^oC в течение 15 мин при следующем соотношении компонентов композиции, мас.%:
Продукт конденсации отходов ацетофенольного производства с формальдегидом – 42 – 52
Кислотный катализатор – 24 – 34
Порода мергель, прогретая при 700^oC в течение 15 мин – 18 – 30

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 28.01.2003

Номер и год публикации бюллетеня: 13-2004

Извещение опубликовано: 10.05.2004