початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2277518

Теплоізоляційні ПОЛІМЕРНІ МАТЕРІАЛ І СПОСІБ ЙОГО ОДЕРЖАННЯ

Ім'я винахідника: Герасіменя Валерій Павлович (RU); Соболєв Леонід Олександрович (RU); Анісімов Дмитро Геннадійович
Ім'я патентовласника: Герасіменя Валерій Павлович
Адреса для листування: 105484, Москва, вул. 13 Паркова, 26, кв.116, В.П.Герасіменя
Дата початку дії патенту: 2004.04.28

Винахід відноситься до неорганічної хімії і може бути використано для виготовлення матеріалів на основі пінопластів для теплоізоляції будівельних конструкцій в житловому, сільськогосподарському та промисловому будівництві. Теплоізоляційний полімерний матеріал містить, мас.%: Карбамідоформальдегідну смолу 43,8-61,9; як поверхнево-активної речовини - алкилбензолсульфокислота марки А 0,25-0,5; як кислотного затверджувача - ортофосфорну кислоту 1,05-3,3; модифікатор 0,015-0,17; воду 35,6-53,2. В якості модифікатора він містить поліакриламід-гель "аміачний", або полиакриламид, або гексаметілендіаміноадіпінат, або капролактам, або поліфосфат амонію. Описано спосіб отримання теплоізоляційного полімерного матеріалу. Технічний результат - підвищення експлуатаційних характеристик пінопласту за рахунок поліпшення регулярності структури матеріалу, що забезпечує низьку емісію формальдегіду в процесі виробництва і експлуатації пінопласту, а й поліпшення його фізико-механічних характеристик і розширення сфери його застосування.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до неорганічної хімії і може бути використано для виготовлення матеріалів на основі пінопластів для теплоізоляції будівельних конструкцій в житловому, сільськогосподарському та промисловому будівництві, кабін і кузовів автомобілів, судів, вагонів, літаків, холодильних установок, а й упаковки промислового і побутового обладнання.

Відомий пенообразующий склад для теплоізоляції, що включає карбамідоформальдегідну смолу, піноутворювач, кислий каталізатор затвердіння, мінеральний наповнювач і воду (патент РФ 2083521, кл. З 04 В 28/04, опубл. 10.07.97 р). Як полімеру використовують карбамідоформальдегідну смолу КФ-ТМ (ГОСТ 14231-78), отриману в результаті реакції конденсації при мольному співвідношенні карбаміду до формальдегіду, рівному 1,0-1,3: 1,0-1,35. Як анионного ПАР - суміш натрієвих або тріетаноламінових солей алкилсульфатов первинних жирних кислот спиртів фракції С ₁₀ -С ₁₈ і натрієвих або тріетаноламінових солей сульфатів алкілоламідов синтетичних жирних кислот фракцій С ₁₀ -C ₁₆ і т.д. В якості каталізатора затвердіння використовують ортофосфорну, соляну, щавлеву, оцтову кислоти.

Недоліком відомого пенообразующего складу для виготовлення теплоізоляційного матеріалу є тривала (6,0 і більше місяців) надлишковою емісією формальдегіду з матеріалу, що значно перевищує норми ГДК при експлуатації конструкцій в будівлях і спорудах різного призначення.

З цих причин відомий карбамідоформальдегідні пінопласт має обмежену сферу застосування через шкідливих екологічних властивостей.

Відомий склад для виготовлення теплоізоляційного матеріалу, що включає полімер, поверхнево-активна речовина, кислотний затверджувач, наповнювач, пластифікатор і воду (патент РФ 2055820, кл. З 04 В 28/12, опубл. 10.03.96 р). У цьому складі в якості полімеру використовують закріп М-2, стабілізований аміаком, або закріп М-3, модифікований вінакрілом і стабілізований аміаком, або закріп ВК-1, модифікований вінакрілом і стабілізований тетраборнокислий натрієм (ТУ 6-06-0803396-88-90 ). Як поверхнево-активної речовини використовують суміш з кальцієвих або натрієвих солей жирних кислот фракцій С ₁₉ -C ₂₅ і натрієвих або тріетаноламінових солей алкілсерних кислот фракції С ₁₀ -C ₁₆ і ін. (ТУ 38.5074-87, ТУ 84-343-72) . В якості затверджувача використовують ортофосфорну кислоту (ГОСТ 10678-76). Цей склад обраний в якості прототипу.

Відомий склад дозволяє отримати стійку піномаси з невеликими усадковими деформаціями, що має невелику щільність і задовільні фізико-механічні властивості. Матеріали, отримані з відомого складу, характеризуються невеликою механічною міцністю.

Недоліком відомого складу є досить складна рецептура пенообразующего складу, а й тривала (4,0 і більше місяців) надлишковою емісією формальдегіду з матеріалу, що значно перевищує норми ГДК, в процесі його виробництва і експлуатації. З цих причин відомий карбамідоформальдегідні пінопласт і має обмежену сферу застосування.

Надмірне виділення формальдегіду пояснюється наявністю в матеріалі, що не прореагував при поліконденсації формальдегіду, а й освіту його внаслідок наявності в полімері метілольних груп і метіленефірних зв'язків, які перетворюються в метиленові. У процесі сушіння пінопласту основна частина формальдегіду видаляється з матеріалу разом з вологою.

Технологічна цінність і перспективи використання пінопласту, наприклад, в конструкціях зовнішніх огороджувальних конструкцій будинків і споруд, стримуються насамперед тільки його токсичністю, пов'язаної з тривалим виділенням з нього залишилася після сушки частини формальдегіду за рахунок гідроскопічне або термодеструкции хімічної структури матеріалу по кінцевим групам.

Підвищений вміст формальдегіду в непровітрюваних житлових і промислових приміщеннях виділяється з пінопласту під дією вологи і тепла, робить шкідливий вплив на здоров'я людини, викликаючи насамперед, подразнення слизової оболонки верхніх дихальних шляхів та ін. Подібні небажані явища.

Тому проблема зниження виділення формальдегіду як при виробництві пінопласту, так і в процесі експлуатації будівель і споруд з його застосуванням, є досить актуальною.

Завданням цього винаходу є розробка складу теплоізоляційного карбамідоформальдегідна пінопласту зі зниженою емісією формальдегіду і підвищеними фізико-механічними характеристиками і способу його отримання.

Технічний результат полягає в підвищенні експлуатаційних характеристик пінопласту за рахунок поліпшення регулярності структури матеріалу, що забезпечує низьку емісію формальдегіду в процесі виробництва і експлуатації пінопласту, а й у поліпшенні його фізико-механічних характеристик і розширення сфери його застосування.

Результат досягається тим, що теплоізоляційний полімерний матеріал, що містить полімер, кислотний затверджувач, поверхнево-активна речовина і воду, додатково містить модифікатор, як полімеру використовують карбамідоформальдегідну смолу, отриману нейтралізацією водного розчину формальдегіду, конденсацією карбаміду з формальдегідом в середовищі зі змінною кислотністю при нагріванні , вакуумної сушінням, доконденсаціей і проведенням процесу в присутності модифицирующей добавки у вигляді багатоатомного спирту, що вводиться перед вакуумної сушінням в кількості 1,5-2,5 мас.ч. на 100 мас.ч. карбаміду, що вводиться на стадії конденсації, і гідроксилвмісного полімеру, що вводиться після доконденсаціі у вигляді водного розчину в кількості 0,5-3,5 мас.ч. полімеру на 100 мас.ч. карбаміду, що вводиться на стадії конденсації, причому доконденсацію здійснюють постадійно в три і більше стадії з введенням на останній стадії аміаку до кінцевого молярного співвідношення карбамід: формальдегід: аміак 1: 1,15-1,45: 0,1-0,15 відповідно ( патент РФ 2114870, опубл. 10.07.98 р, або позитивне рішення від 12.01.04 р по заявці на винахід №2003102351 / 04 від 29.01.03 р), при наступному співвідношенні компонентів, мас.%:

і тим, що в якості поверхнево-активної речовини використовують алкилбензолсульфокислота марки А, як кислотного затверджувача використовують ортофосфорну кислоту, і тим, що в якості модифікатора він містить поліакриламід-гель «аміачний», або водний розчин поліакриламіду, або гексаметілендіаміноадіпінат, або капролактам, або поліфосфат амонію, або їх бінарні або потрійні суміші в масовому співвідношенні інгредієнтів 1: 1, і тим, що в способі отримання теплоізоляційного полімерного матеріалу, в якому перший компонент, що включає карбамідоформальдегідну смолу, завантажують в першу ємність, другий компонент, що включає водний розчин суміші поверхнево-активної речовини і кислотного затверджувача, завантажують в другу ємність, перший і другий компоненти з першої і другої ємностей по відповідно до першого і другого каналів одночасно подають в змішувальний блок, перемішують і вспенивают до отримання готового теплоізоляційного полімерного матеріалу, який подають по третьому каналу в форми, готують водний розчин модифікатора, вводять його в першу ємність і змішують його з першим компонентом, перемішують цю суміш протягом 3-5 хв і дозовано подають по першому каналу в змішувальний блок, другий компонент перед подачею в змішувальний блок вспеніваніют в другому каналі і отримують рідку среднекратной водоповітряних піну з кратністю 100-200 крат, змішаними суміш першого і другого компонентів з блоку змішувача інтенсивно диспергируют з повітрям в третьому каналі до отримання готового теплоізоляційного полімерного матеріалу у вигляді нізкократной високодисперсною полімерної піни з кратністю 20-60 крат і розміром бульбашок 20 -200 мкм, причому готовий теплоізоляційний полімерний матеріал має наступний склад, мас.%:

і тим, що приготовані суміші першого і другого компонентів в першій і другій ємностях до подачі в змішувальний блок нагрівають до 30-35 ° С і витримують цю температуру до завершення процесу формування готового теплоізоляційного полімерного матеріалу, і тим, що готовий теплоізоляційний полімерний матеріал укладають в форму при плюсовій температурі навколишнього середовища і виробляють первинне затвердіння готового теплоізоляційного полімерного матеріалу протягом 4-6 годин при температурі 15-25 ° С, після чого здійснюють расформовкі залитих форм і різання матеріалу на необхідні розміри пластів, а остаточну сушку готових пластів матеріалу здійснюють в протягом 1-3 діб при температурі 25-45 ° С і відносній вологості повітря 50~70%.

Теплоізоляційний полімерний матеріал може виготовлятися в стаціонарних умовах (в цеху) або на будівельному майданчику за технологією укладається в опалубку або форму приготовленої суміші.

При експериментальної відпрацювання складів для виготовлення теплоізоляційного полімерного матеріалу використовували: як полімеру - карбамідоформальдегідну смолу марки ВПС-Г (патент РФ 2114870, опубл. 10.07.98 р) і модифіковану карбамідоформальдегідну смолу марки ВПС-Г (позитивне рішення від 12.01.04 р . по заявці на винахід №2003102351 / 04 від 29.01.03 р); як поверхнево-активної речовини - алкілбензосульфокіслоту марки А (ТУ 2481-036-046893-75-95); як кислотного затверджувача - ортофосфорну кислоту (ГОСТ 6552-80); в якості модифікатора - поліакриламід-гель технічний «аміачний» (ТУ 6-01-1049-92), гексаметілендіамінадіпінат (виробник фірма «Ронпуленк», Франція), капролактам (ГОСТ 7850-86) або поліфосфат амонію (ГОСТ 3772-74); воду (ГОСТ 244202-81).

Теплоізоляційний полімерний матеріал отримували наступним чином.

Для отримання 1 ^м3 пінопласту щільністю, наприклад 10,5 кг / м ^3, спочатку окремо розводять модифікатор, наприклад, поліакриламід-гель технічний «аміачний» в кількості 40 г у 250 мл гарячої води (t = 45-50 ° С).

Далі перший компонент карбамідоформальдегідну смолу марки ВПС-Г в кількості 10,5 кг заливають в окрему ємність. У цю ж ємність заливають приготований модифікатор, який перемішують зі смолою протягом 3-5 хв. У другій ємності готують другий компонент, а саме в ємність завантажують 15 л води, 120 г поверхнево-активної речовини АБСФК, 425 г кислотного затверджувача - ортофосфорну кислоту 85% концентрації або 800 г 52% концентрації. Залиту в другу ємність суміш компонентів ретельно перемішують до отримання однорідної гомогенної суміші.

Далі приготовані в обох ємностях суміші підігрівають до 30 ° С і витримують цю температуру до кінця технологічного циклу отримання готового матеріалу.

Приготовлені суміші, а саме перший компонент, подають по окремому каналу безпосередньо в змішувальний блок, одночасно з цим розчин другого компонента подають по іншому окремому каналу примусово з можливістю спінювання (наприклад, на сітчастий пеногенератор) для отримання рідкої среднекратной водовоздушной піни з кратністю 100-200 крат до початку її перемішування з розчином першого компонента. Далі перший компонент і спінений другий компонент перемішують в змішувальному блоці і в подальшому, для отримання готового теплоізоляційного полімерного матеріалу, ретельно перемішують суміш першого і другого компонентів, інтенсивно диспергируют під тиском 2,5-3,5 атм спільно з повітрям при витраті 0,6 -1,2 м ³ / хв в третьому окремому каналі до отримання готової суміші у вигляді нізкократной високодисперсною полімерної піни з кратністю 50-60 крат і розміром бульбашок 20-200 мкм.

Надалі готову суміш укладають у форму і проводять первинне затвердіння полімерної маси протягом 4 годину при температурі 25 ° С. Після цього здійснюють расформовкі залитих форм і різання матеріалу на необхідні розміри пластів.

Остаточну сушку готових пластів матеріалу здійснюють протягом 3 діб при температурі 25 ° С і відносній вологості 50%.

Випробування фізико-механічних характеристик готового теплоізоляційного полімерного матеріалу виробляли відповідно до ГОСТ 10180-90, ГОСТ 12730.2-78, ГОСТ 12730.3-78.

Перевірку санітарно-гігієнічних властивостей проводили за методикою відповідно до ГОСТ 22648-77, МУ №2158-80 газохромотіческім методом РД 5204.186-89.

Приклади різних варіантів теплоізоляційного матеріалу з результатами випробувань зведені в таблицю.

Експериментальні дослідження показали, що у пінопласту, виготовленого з пропонованого складу, виділення вільного формальдегіду в атмосферу вже після перших 5-ти діб його виготовлення в 5-6 разів нижче, ніж у матеріалу одержаного на основі відомого складу, обраного в якості прототипу. Причому, емісія вільного формальдегіду з пінопласту незалежна від його щільності по масі.

Встановлено, що досягнення норми ГДК по виділенню формальдегіду з матеріалу після його сушіння відбувається протягом 25-35 діб.

Таким чином, заявлений теплоізоляційний полімерний матеріал нового складу і виготовлений по новому способу має поліпшені експлуатаційні (екологічні) і фізико-технічні характеристики за рахунок підвищення регулярності структури матеріалу, які, як наслідок, дозволяють розширити області його застосування, тому що екологічність, упругоеластіческіе властивості, мале водопоглинання і т.д. дозволяють використовувати матеріал в житловому, сільськогосподарському та промисловому будівництві будівель і споруд.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Теплоізоляційний полімерний матеріал, що містить полімер, кислотний затверджувач, поверхнево-активна речовина і воду, що відрізняється тим, що він додатково містить модифікатор, як кислотного затверджувача містить ортофосфорну кислоту, поверхнево-активної речовини - алкилбензолсульфокислота марки А, а в якості полімеру містить карбамідоформальдегідну смолу, отриману нейтралізацією водного розчину формальдегіду, конденсацією формальдегіду з першою порцією карбаміду в середовищі зі змінною кислотністю при нагріванні, вакуумної сушінням, доконденсаціей з другої і третьої порціями карбаміду і проведенням процесу в присутності модифікуючих добавок у вигляді багатоатомного спирту, що вводиться перед вакуумної сушінням в кількості 1,5-2,5 мас.ч. на 100 мас.ч. першій порції карбаміду і гідроксилвмісного полімеру, що вводиться після доконденсаціі у вигляді водного розчину в кількості 0,5-3,5 мас.ч. полімеру на 100 мас.ч. першій порції карбаміду, причому доконденсацію здійснюють постадійно в три і більше стадій з введенням на останній стадії аміаку до кінцевого молярного співвідношення карбамід: формальдегід: аміак, рівного 1: 1,15-1,45: 0,1-0,15 відповідно, при наступному співвідношенні компонентів, мас.%:

2. Теплоізоляційний полімерний матеріал по п.1, що відрізняється тим, що в якості модифікатора він містить поліакриламід-гель "аміачний", або полиакриламид, або гексаметілендіаміноадіпінат, або капролактам, або поліфосфат амонію.

3. Спосіб отримання теплоізоляційного полімерного матеріалу, в якому перший компонент, що включає карбамідоформальдегідну смолу, завантажують в першу ємність, другий компонент, що включає водний розчин суміші поверхнево-активної речовини і кислотного затверджувача, завантажують в другу ємність, перший і другий компоненти з першої і другої ємностей по відповідно до першого і другого каналів одночасно подають в змішувальний блок, перемішують і вспенивают до отримання готового теплоізоляційного полімерного матеріалу, який подають по третьому каналу в форми, що відрізняється тим, що готують водний розчин модифікатора, вводять його в першу ємність і змішують його з першим компонентом, перемішують цю суміш протягом 3-5 хв і дозовано подають по першому каналу в змішувальний блок, другий компонент перед подачею в змішувальний блок вспенивают в другому каналі і отримують рідку среднекратной водоповітряних піну з кратністю 100-200, а перемішану суміш з першого і другого компонентів з блоку змішувача інтенсивно диспергируют з повітрям під тиском 2,5-3,5 атм при витраті повітря 0,6-1,2 м / хв в третьому каналі, в якому проводять затвердіння теплоізоляційного полімерного матеріалу до утворення пінопласту у вигляді нізкократной високодисперсною полімерної піни з кратністю 20-60 і розміром бульбашок 20-200 мкм, причому теплоізоляційний полімерний матеріал має наступний склад, мас.%:

потім готовий теплоізоляційний полімерний матеріал укладають у форму при плюсовій температурі навколишнього середовища і виробляють додаткове затвердіння готового теплоізоляційного полімерного матеріалу протягом 4-6 годин при температурі 15-25 ° С, після чого здійснюють расформовкі залитих форм і різання матеріалу на необхідні розміри пластів, а остаточну сушку готових пластів матеріалу здійснюють протягом 1-3 діб при температурі 25-45 ° С і відносній вологості повітря 50-70%.

4. Спосіб за п.4, що відрізняється тим, що приготовані суміші першого і другого компонентів в першій і другій ємностях до подачі в змішувальний блок нагрівають до 30-35 ° С і витримують цю температуру до завершення процесу формування готового теплоізоляційного полімерного матеріалу.

Версія для друку
Дата публікації 18.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів