EA006962B1 - Полимерный композиционный пенопласт - Google Patents

Полимерный композиционный пенопласт Download PDF

Info

Publication number
EA006962B1
EA006962B1 EA200300881A EA200300881A EA006962B1 EA 006962 B1 EA006962 B1 EA 006962B1 EA 200300881 A EA200300881 A EA 200300881A EA 200300881 A EA200300881 A EA 200300881A EA 006962 B1 EA006962 B1 EA 006962B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
composite foam
polystyrene
phenol
aldehyde
polymer
Prior art date
Application number
EA200300881A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200300881A1 (ru
Inventor
Ингмар Пер Квист
Энтони Якоб Джон
Original Assignee
Стайрофен Интернэшнл Пти Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Стайрофен Интернэшнл Пти Лтд. filed Critical Стайрофен Интернэшнл Пти Лтд.
Publication of EA200300881A1 publication Critical patent/EA200300881A1/ru
Publication of EA006962B1 publication Critical patent/EA006962B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0061—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof characterized by the use of several polymeric components
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/06—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a chemical blowing agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/02—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C44/022—Foaming unrestricted by cavity walls, e.g. without using moulds or using only internal cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/02—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C44/08—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles using several expanding or moulding steps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/34—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives
    • C08G65/36—Furfuryl alcohol
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/12—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent
    • C08J9/14—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent organic
    • C08J9/141—Hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/22—After-treatment of expandable particles; Forming foamed products
    • C08J9/228—Forming foamed products
    • C08J9/236—Forming foamed products using binding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/30—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by mixing gases into liquid compositions or plastisols, e.g. frothing with air
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/33—Agglomerating foam fragments, e.g. waste foam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/35—Composite foams, i.e. continuous macromolecular foams containing discontinuous cellular particles or fragments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L25/00—Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L25/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08L25/04—Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08L25/06—Polystyrene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L61/00—Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L61/00—Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L61/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08L61/06—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/02—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials
    • E04C2/26—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials composed of materials covered by two or more of groups E04C2/04, E04C2/08, E04C2/10 or of materials covered by one of these groups with a material not specified in one of the groups
    • E04C2/284—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials composed of materials covered by two or more of groups E04C2/04, E04C2/08, E04C2/10 or of materials covered by one of these groups with a material not specified in one of the groups at least one of the materials being insulating
    • E04C2/292—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials composed of materials covered by two or more of groups E04C2/04, E04C2/08, E04C2/10 or of materials covered by one of these groups with a material not specified in one of the groups at least one of the materials being insulating composed of insulating material and sheet metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/04—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped cellular or porous
    • B29K2105/048—Expandable particles, beads or granules
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2325/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2461/00—Characterised by the use of condensation polymers of aldehydes or ketones; Derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2461/00—Characterised by the use of condensation polymers of aldehydes or ketones; Derivatives of such polymers
    • C08J2461/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953—Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y10T428/249987—With nonvoid component of specified composition
    • Y10T428/24999—Inorganic
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31855—Of addition polymer from unsaturated monomers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Описан полимерный композиционный пенопласт, в котором непрерывная фаза представляет собой вспененный фенолоальдегидный/фурановый полимер и дисперсная фаза представляет собой вспененный полистирол. Композиционный материал имеет предпочтительную плотность в интервале 25-50 кг/м, и композиционные материалы проявляют хорошие термоизолирующие свойства и огнестойкость. Способ получения композиционных материалов является относительно недорогим.

Description

Данное изобретение относится к полимерным композиционным пенопластам. Изобретение относится также к жидким композициям для получения полимерных композиционных пенопластов и панелям для изоляции, полученным из таких пенопластов.
Предпосылки изобретения
Полимерные вспененные материалы широко используются для термо- и звукоизоляции в строительстве. Благодаря превосходным механическим свойствам, высокой изолирующей способности и низкой стоимости полимерные пенопласты, такие как пенополистиролы, широко используются в качестве остова, заключенного внутри стальных листов, при изготовлении изоляционных панелей для холодильных камер и производственных помещений. Основным характерным недостатком таких изоляционных панелей является их значительная склонность к горению и/или плавлению в пламени, приводящая к потере структурной прочности. С другой стороны, пенофено- и пенофуранопласты обладают прекрасной огнестойкостью, но не могут использоваться в качестве остова в панелях из плакированной стали вследствие плохих механических свойств. Они являются экстремально жесткими и при резании образуют хрупкую поверхность.
Еще одной проблемой при использовании пенофено- и пенофуранопластов является получение достаточной адгезии со стальными листами.
В заявке на патент Соединенного Королевства ОВ 2013209А описывается способ получения панелей из поликонденсируемой смолы. В данном изобретении расширение или вспенивание смолы отделено от ее полимеризации или поликонденсации. Это означает, что расширение происходит перед полимеризацией или затвердеванием смолы. Для данного способа необходим внешний нагрев, поскольку расширение должно осуществляться перед полимеризацией. Композиция может включать гранулы полистирола. Однако они используются во вспененной форме, поскольку реакция поликонденсации имеет место при температуре примерно 60°С, то есть при температуре, которая является слишком низкой для вспенивания гранул полистирола. Для вспенивания гранулированного полистирола необходимы температуры, близкие к температуре размягчения или температуре стеклования полистирола. В указанном способе используется сложный режим нагрева для решения проблем, возникающих в результате наличия связанных процессов затвердевания/полимеризации. По этой причине и разделены процессы вспенивания и затвердевания/полимеризации поликонденсируемой фазы и по этой же причине используются вспененные гранулы полистирола.
В заявке на патент Бельгии ВЕ 8650012, также как и в обсужденной выше заявке Соединенного Королевства, композиционный пенопласт получают при использовании вспененного гранулированного полистирола. Нагрев в данном способе ограничен температурами, которые ниже температур, необходимых для деформации частиц полистирола.
В заявке на патент СССР 8И 585189 описана композиция, которая включает использование вспененного гранулированного полистирола.
В заявке на патент Германии ΌΕ 19910257 описаны композиции огнестойкого полимерного пенопласта, которые включают 5-50 мас.% способного вспениваться графита. Композиции получают добавлением жидкой смеси в литейную форму и нагревом с использованием внешнего пара. В обоих примерах используется вспененный гранулированный полистирол, и массовое соотношение фенолоальдегидной смолы и полистирола составляет менее 0,5.
Краткое описание изобретения
В соответствии с одним аспектом, данное изобретение относится к полимерному композиционному пенопласту, включающему непрерывную фазу вспененного фенолоальдегидного или фуранового (фенолоальдегидного/фуранового) полимера и дисперсную фазу вспененного полистирола, где композиционный пенопласт получен катализом жидкой вспениваемой композиции, включающей 5-50% (мас./мас.) способного вспениваться невспененного гранулированного полистирола и 50-95% фенолоальдегидной/ фурановой смолы, где температура указанной катализированной вспениваемой композиции достигает значений, достаточных для полимеризации фенолоальдегидной/фурановой смолы и вспенивания полистирола без необходимости применения внешних источников тепла или энергии.
Предпочтительно, процентное (мас.) содержание полистирола в композиционном пенопласте находится в интервале 5-50%, более предпочтительно 10-40%.
Предпочтительно, плотность композиционного пенопласта находится в интервале 25-200 мг/м3. Предпочтительно, плотность композиционного пенопласта находится в интервале 25-50 кг/м3. Предпочтительно, плотность композиционного пенопласта находится в интервале 50-200 кг/м3.
В соответствии с другим аспектом, изобретение относится к изоляционной панели из плакированной стали, которая содержит остов из композиционного пенопласта, включающего непрерывную фазу фенолоальдегидного/фуранового полимера и дисперсную фазу вспененного полистирола, где массовое соотношение фенолоальдегидного/фуранового полимера и полистирола составляет по меньшей мере 1.
В соответствии с еще одним аспектом, изобретение относится к способу формования массы полимерного композиционного пенопласта, включающему добавление способной вспениваться жидкой композиции, включающей 5-50% (мас./мас.) вспениваемого гранулированного полистирола и 50-95% фено
- 1 006962 лоальдегидной/фурановой смолы и эффективного количества катализатора во временную пресс-форму с конфигурацией массы, и удаление пресс-формы после начала вспенивания жидкой композиции.
Подробное описание изобретения
Смолы, подходящие для данного изобретения, представляют собой синтетические термореактивные смолы. Они могут быть получены, например, конденсацией фенола, замещенных фенолов или фурфурилового спирта с альдегидами, такими как формальдегид, ацетальдегид и фурфураль. Однако, как очевидно для квалифицированного специалиста, фенол может быть заменен полностью или частично, другими соединениями с химическими свойствами, подобными химическим свойствам фенола, такими как замещенные фенолы, крезол или природные производные фенола, такие как лигнин или таннин. Таннин, в частности, представляет собой химически активное соединение, которое в данном изобретении может использоваться в значительных количествах в качестве недорогого наполнителя смолы. Фурфуриловый спирт может заменяться другими реакционноспособными соединениями, содержащими молекулярную структуру фурана, то есть кольцо, образованное четырьмя атомами углерода и одним атомом кислорода. Кольцо может не содержать двойной связи или содержать одну или две двойных связи, предпочтительно две, поскольку это делает соединения более реакционноспособными и более вероятно образование угля под действием высокой температуры. Формальдегид может быть заменен другими альдегидами, но они обычно являются более дорогими и менее реакционноспособными, поэтому такая замена не предпочтительна. Фенолформальдегидные смолы составляют основной класс фенолоальдегидных смол, подходящих для данного изобретения. Обычно их получают взаимодействием фенола с водным 37-50% раствором формальдегида при 50-100°С в присутствии основного катализатора.
Фенолоальдегидные смолы, которые наиболее полезны для данного изобретения, обычно содержат один фенольный и один альдегидный компонент. В данной области техники хорошо известны два основных типа фенолоальдегидных смол, которые представляют собой новолаки (новолачные фенолформальдегидные смолы) и резолы (резольные смолы).
Как правило, жидкие резольные смолы получают взаимодействием одного или нескольких фенолов с избыточным количеством одного или нескольких альдегидов в водной фазе в присутствии щелочного катализатора. Избыток альдегида может быть небольшим или значительным в зависимости от желаемого требуемого типа смолы.
Новолаки обычно получают взаимодействием избыточных количеств фенола с формальдегидом. Молекула новолачной фенолформальдегидной смолы образуется из дигидроксифенилметана, который в процессе дальнейшего добавления формальдегида и прямой конденсации спиртовых групп, полученных таким образом, с другой молекулой фенола дает линейные соединения общей формулы Н[С6Н3(ОН)СН2]П С6Н4ОН, а также разветвленные полимеры, в которых некоторые из бензольных колец в кислотных условиях имеют три метиленовых мостиковых соединения. Новолаки могут быть получены также в щелочных условиях, и оба типа новолаков могут вводиться в резол, полученный отдельно или непосредственно с целью получения пенофенопластов.
Термин «фенол» может включать не только сам фенол (в том числе чистый фенол или технический фенол), но и другие производные фенола, такие как резорцин, крезол, ксиленол, хлорфенол, бисфенол-А, α-нафтол, β-нафтол и т.п. и их смеси.
«Фурановые смолы» в данной заявке определены как жидкие смолы, которые содержат по меньшей мере 10% (мас./мас.) соединений, молекулярная структура которых содержит фурановое кольцо без двойной связи, с одной или двумя двойными связями, и которые могут затвердевать при нагревании или при добавлении кислотного катализатора с получением твердого термореактивного вещества.
Фурановая смола предпочтительно содержит некоторое количество фурфурилового спирта или продукты взаимодействия фурфурилового спирта, например, соединения, описанные в патенте США № 5545825.
Альдегиды, предназначенные для применения в реакции с указанными выше фенолами или фурфуриловым спиртом, обычно содержат примерно от 1 до 8 атомов углерода, предпочтительно, примерно от 1 до 3 атомов углерода. Конкретные примеры альдегидов включают формальдегид, ацетальдегид, пропионовый альдегид, фурфураль, бензальдегид и т.п. и их смеси. В контексте данного изобретения применение формальдегида является предпочтительным. Наиболее коммерчески доступные формы формальдегида включают формалин, который обычно представляет собой 30-52%(мас.) водный раствор формальдегида в воде; параформальдегид, который представляет собой твердый линейный полимер формальдегида; и триоксан, который представляет собой твердый циклический триполимер формальдегида. В данном описании при использовании термина «формальдегид» подразумеваются указанные выше и другие источники формальдегида, предназначенного для взаимодействия с фенолом или фурфуриловым спиртом.
Могут использоваться поверхностно-активные вещества, и они выбираются из любого подходящего стабилизирующего агента, полезного для стабилизации пенопластов на основе жидких фенолоальдегидных смол. Поверхностно-активное вещество может быть анионным, катионным, неионным или амфотерным. Главным ограничением является то, что поверхностно-активное вещество не должно влиять на процесс вспенивания. Известно большое количество подходящих поверхностно-активных веществ, кото
- 2 006962 рые описаны в различных публикациях. Обычно используемые поверхностно-активные вещества включают кремнийорганические поверхностно-активные вещества, такие как сополимеры силоксана и оксиалкилена, и органические поверхностно-активные вещества, такие как простые полиэфиры и многоатомные спирты, включая продукты их конденсации, алкиленоксиды, такие как этиленоксиды и пропиленоксиды, и продукты конденсации с алкилфенолами, жирными кислотами, алкилсиланы и силиконы. Конкретные примеры включают полиоксиэтиленоктадецилфенол, полиоксиэтилендецилфенолсульфат, полиоксиэтилендодецилфенол, полиоксиэтиленоктилфенол, сложный эфир полиоксиэтиленлинолевой кислоты, сложный эфир полиоксиэтиленстеариновой кислоты, полиоксиэтиленсорбитанмонолаурат, полиоксиэтиленсорбитантристеарат.
Количество используемого поверхностно-активного вещества обычно не является определяющим, поскольку небольшие количества, например 1%(мас.) или менее, часто приводят к значительному снижению поверхностного натяжения смолы.
Традиционные порообразующие агенты, которые могут использоваться при получении фенольного или фуранового компонента пенопласта данного изобретения, включают физические и химические порообразующие агенты, а также методы механического порообразования. В предпочтительном воплощении порообразующий агент обеспечивается в смоле водой, которая либо присутствует в смоле при ее получении, либо образуется в процессе отверждения. Хотя это и предпочтительно, в целом не имеет значения, способна ли фенолоальдегидная или фурановая смола вспениваться. Однако по соображениям стоимости и для получения нужных теплофизических свойств предпочтительно, чтобы фенолоальдегидная или фурановая смола обладала способностью вспениваться.
Типичные кислотные катализаторы включают фосфорную кислоту, алкансульфоновые кислоты, например, метансульфоновую кислоту, соляную кислоту и серную кислоту или их смеси. Подходящими кислотами являются кислоты, используемые ранее для отверждения фонолоальдегидных смол. Обычно они характеризуются как сильные кислоты. Катализаторы могут также выбираться из ароматических сульфоновых кислот, таких как фенолсульфоновая кислота, бензолсульфоновая кислота, толуолсульфоновая кислота и ксилолсульфоновая кислота. Могут также использоваться кислоты Льюиса, такие как хлорид алюминия.
В большинстве случаев кислотный катализатор добавляется в количествах, достаточных для снижения исходной рН жидкой смеси смолы до значений ниже 4, предпочтительно до значений в интервале от 1,5 до 3,0. Кроме того, необходимое количество катализатора может определяться оценкой промежутка времени между временем старта и временем затвердевания реакционной смеси. Однако обычно концентрация катализатора, содержащегося в вспенивающейся реакционной смеси, будет изменяться в интервале от 5 до 20 %(мас./мас.) фенолоальдегидной/фурановой смолы. Катализатор превращает смолу в полимер.
Жидкая композиция смолы должна обладать подходящей реакционной способностью, то есть она должна выделять достаточное количество теплоты в экзотермической химической реакции, чтобы вызывать вспенивание (расширение) способных вспениваться гранул полистирола. Такой процесс вспенивания обычно не будет иметь место, если температура смолы не достигнет значения по меньшей мере 80°С, предпочтительно по меньшей мере 90°С, наиболее предпочтительно по меньшей мере 100°С.
Термин «достижение определенной температуры после катализа» означает, что когда 1000 г вспениваемой смолы помещаются в цилиндрический контейнер объемом 10 л с диаметром 200 мм, температура смеси достигает данного значения после добавления катализатора. Этот отличительный признак настоящего изобретения обеспечивает то преимущество, что панели могут изготавливаться с помощью относительно простого и недорогого оборудования. Внешние источники тепла, такие как пар или микроволны, обычно не требуются. Однако такие внешние источники тепла могут использоваться для получения композиций данного изобретения.
Могут добавляться компоненты, которые повышают количество тепла, вырабатываемое катализированной смолой, например, фурфуриловый спирт или пероксиды, предпочтительно пероксид водорода ввиду его высокой реакционной способности и низкой стоимости. Очевидно, что применение таких добавок следует принимать во внимание в зависимости от того, соответствует ли смола критериям того экзотермического воздействия, которое имеет место.
Для улучшения любого конкретного физического свойства или для снижения стоимости продукта в композицию могут вводиться и другие добавки, которые описаны для пенопластов предшествующего уровня. Например, для улучшения огнестойкости могут добавляться антипирены, содержащие хлор, бром, бор, фосфор или аммиак, в частности, фосфат аммония. Может полезно применяться вспениваемый графит, например, как описано в заявке на патент Германии ΌΕ 19910257А1. Графит вспенивается после выдерживания при высоких температурах, которые встречаются в пламени. В этой же заявке на патент описывается применение вспучивающихся добавок, например смеси меламина, РУА сополимера, пентаэритрола и фосфата аммония. Эти и другие добавки аналогичного действия могут вводиться в композиции данного изобретения. Для снижения стоимости могут вводиться недорогие наполнители, такие как перлит, зольная пыль и вермикулит. Эти наполнители могут быть полезными еще и потому, что они действуют как зародыши кристаллизации, снижающие средний размер ячейки компонента смолы пено
- 3 006962 пласта. Мочевина, меламин и другие азотсодержащие соединения, способные взаимодействовать подобно фенолу и фурфуриловому спирту с альдегидами в двухстадийной реакции и известные в данной области техники как добавка для последующей конденсации, также могут быть полезны сами по себе или в качестве продуктов реакции с альдегидами, предпочтительно формальдегидом, для замены некоторых фенолоальдегидных или фурановых смол. К вспениваемой смеси могут добавляться нейтрализирующие добавки, такие как медленно растворяющиеся соли, например безводный тетраборат натрия. Способы, описанные в патенте США № 4122045, введены в данное описание.
Полистирол, подходящий для данного изобретения, включает полимеры стирола, которые обычно используются для получения гранулированного полистирола и которые обычно выдуваются для получения гранул пенополистирола. Помимо использования стирола в качестве единственного мономера, могут применяться и другие дополнительные полимеризуемые мономеры, и термин «полистирол» в данном изобретении охватывает и такие сополимеры. Стирол всегда присутствует в качестве основного компонента полистирола. Кроме того, полистиролы могут модифицироваться добавлением антипиренов, предпочтительные гранулированные полистиролы содержат антипирены, например гранулы, поставляемые Ни81таи под торговыми названиями 8раее1 4940 и 8раее1 7740.
Данное изобретение включает применение невспененного гранулированного полистирола. Это позволяет вводить относительно высокие количества полистирола в конечный композиционный пенопласт, поскольку реологические и текучие свойства жидких композиций в большей степени поддаются регулированию. При использовании вспененного гранулированного полистирола в текучей смеси в композиционный пенопласт могут вводиться лишь относительно небольшие количества полистирола.
Предпочтительное полистирольное порообразующее средство и метод порообразования включают применение жидких добавок физического порообразования, которые представляют собой летучие жидкости и которые при испарении или при разложении под действием выделяющегося тепла превращаются в порообразующий газ.
Многочисленные порообразующие средства, подходящие для применения в контексте данного изобретения, хорошо известны из предшествующего уровня. Идеально, порообразующее средство должно быть жидким и иметь при атмосферном давлении температуру кипения в интервале от -50 до 100°С, более предпочтительно в интервале от 0 до 50°С.
Примеры летучих порообразующих средств включают органические соединения, такие как углеводороды, галогенированные углеводороды, спирты, кетоны и простые эфиры. Конкретные примеры углеводородных порообразующих средств включают пропан, пентан, изопентан и гексан. Пентан является предпочтительным порообразующим средством.
Порообразующие средства применяются в количестве, достаточном для получения пенополистирола нужной плотности. В случае данного изобретения было установлено, что особенно полезно применять вспениваемый гранулированный полистирол, который вспенивается до плотности примерно 13-20 кг/м3 при обычном раздуве с паром в процессе однократного прогона. В данном описании и в соответствии с промышленной практикой такая плотность относится к плотности упакованных вспененных гранул полистирола. При заполнении объема действительная плотность таких вспененных гранул на 50% больше, то есть равна примерно 20-30 кг/м3. В данном изобретении плотность фенолоальдегидной фазы пенопласта, по меньшей мере, в два раза превышает плотность пенополистирола, и при выражении данного соотношения мы обращаемся к действительным плотностям этих двух фаз. Меньшая плотность фенолоальдегидных пенопластов придает преимущественную меньшую стоимость, но, вместе с тем, и ухудшение механических свойств. Для изоляционных панелей общего назначения пенопласт с плотностью в интервале 25-50 мг/м3 обычно обеспечивает адекватную прочность, но могут быть полезны и меньшие плотности. Для применений, требующих максимальной огнестойкости и/или структурной прочности, может быть предпочтительной более высокая плотность, например, 50-200 кг/м3 или выше.
Относительные массовые соотношения полистирольной полимерной фазы и фенолоальдегидной/фурановой полимерной фазы важны для данного изобретения. В данном описании относительные соотношения вычисляют, исходя из состава жидкой вспениваемой композиции. При выполнении этих вычислений фенольная/фурановая фаза включает все добавки, такие как каталитаторы, наполнители, вода, поверхностно-активные вещества и антипирены и не включает только гранулированный полистирол. Следует представлять, что действительные относительные массовые соотношения фазы полистирольного полимера и фазы фенолоальдегидного/фуранового полимера в композиционном пенопласте могут незначительно отличаться от вычисленных относительных массовых соотношений, описанных выше. Такие различия могут объясняться потерей летучих компонентов. Однако указанный выше способ используется для удобства.
Характерным признаком данного изобретения, который отличает его от других жестких пенопластов, таких как пенофенопласт, пенополиуретан и вспененный полистирол - (ЕР8) является способность предварительно вспениваемой смеси пенопласта сохранять «память» своей собственной формы для получения конечного полностью вспененного изделия с примерно такой же формой, что и у предварительно вспениваемой смеси. Термин «такая же форма» означает, что у конечного вспененного изделия соотношение длина:ширина:высота является примерно таким же, что и у предварительно вспениваемой сме
- 4 006962 си. Очень полезным отличительным признаком такого сохранения «памяти» о предварительно вспениваемой форме является тот факт, что пенопласт может быть получен с помощью предельно простого и, следовательно, недорогого оборудования. Например, картонная коробка, используемая для упаковки, может использоваться в качестве временной пресс-формы для получения блоков коммерческих размеров. В этом случае четыре вертикальных угла коробки должны быть разрезаны, чтобы позволить всем вертикальным сторонам свободно отгибаться и принимать горизонтальное положение, оставаясь на полу. Четыре стороны коробки должны удерживаться в вертикальном положении (то есть образовывать коробку) только, чтобы дать возможность вылить смесь, способную вспениваться, в коробку, и начать вспенивание или увеличение объема.
После начала вспенивания четыре вертикальных боковых стороны коробки могут быть отогнуты до горизонтального положения, позволяя пенопласту вспениваться с увеличением размера в трех плоскостях с сохранением примерной первоначальной конфигурации, то есть соотношения длина : ширина : высота. Применение такой разборной или складной коробки или литейной формы представляет собой пример применения временной пресс-формы. Дополнительными примерами временных пресс-форм являются поддоны с хрупкими или плавкими стенками. После того, как вспениваемая композиция начинает выделять тепло, температура или давление достигает значения, при котором стенка плавится, ослабевает или разрушается, так что вспениваемая композиция более не ограничивается стенками временной пресс-формы. Когда вспениваемая композиция более не ограничена стенками, стенки рассматриваются как подлежащие удалению. Удаление стенок может достигаться плавлением или разрушением, а также физическим действием оператора. С другой стороны, стенки разборной или разрушаемой коробки могут удерживаться в конфигурации, которая определяет литьевую форму, с помощью плавких поддерживающих устройств. Когда вспениваемая композиция выделяет тепло и вспенивается, ее температура достигает предопределенного значения, которое вызывает разрушение поддерживающих устройств, и стенки литьевой формы падают наружу, освобождая вспениваемую массу. Временная пресс-форма, то есть устройство, которое пространственно ограничивает катализированную вспениваемую жидкую композицию только до тех пор, пока не начинается вспенивание, также может преимущественно использоваться в непрерывных линиях, например, при получении непрерывных блоков. В этом случае временная прессформа может образоваться с использованием механически сворачиваемой бумаги, поступающей с барабана и образующей форму ванны, которая содержит подходящее количество катализированной жидкой композиции только до тех пор, пока не начнется вспенивание.
В одной из разновидностей описанного выше способа временная пресс-форма, содержащая катализированную вспениваемую жидкую композицию, может помещаться во вторую или внешнюю форму. Такая форма может быть открытой с одной стороны или является полностью закрытой. Заявителями данного изобретения установлено, что при применении временной пресс-формы внутри внешней формы, лицевые поверхности композиционного пенопласта, который представляет собой конечный продукт, являются более однородными или воспроизводимыми и, следовательно, требуют меньшей обработки.
Примечательно, что с помощью такого простого способа, дающего возможность проводить вспенивание массы пенопласта без какого-либо пространственного ограничения, могут быть получены промышленные блоки с размером, например, более 1 м3. В этом отличие данного изобретения от других способов получения блоков пенопластов, при которых требуются пространственные ограничения, по меньшей мере, в двух измерениях (пенофенопласты и пенополиуретаны), а зачастую и в трех измерениях (вспененный пенополистирол ЕР8). В случае ЕР8 помимо сложного и дорогостоящего оборудования требуется внешняя подача сжатого пара.
Хотя простой способ, описанный выше, может использоваться для получения блоков пенопласта данного изобретения, пенопласт можно получать и в ограниченном пространстве, при условии, что литейная форма является достаточно прочной для того, чтобы выдержать давление, оказываемое расширяющимся пенопластом. Пенопласт данного изобретения может быть получен на непрерывных линиях. Одним из значительных преимуществ данного изобретения является то, что внешние источники тепла или энергии не являются необходимыми. Неожиданно композиционные пенопласты могут быть получены при использовании экзотермической теплоты реакции полимеризации одной полимерной фазы для пенопласта не только данной, но другой полимерной фазы. Это является отличием от разработок предшествующего уровня, где считалось существенным разделение этих ролей. В предшествующем уровне обычно используется вспененный гранулированный полистирол и применяется внешнее тепло. Далее изобретение будет дополнительно описано со ссылкой на предпочтительные воплощения, представленные в примерах.
Пример 1.
Вспениваемую смесь приготавливают с использованием представленной ниже композиции, где перлит включается в качестве зародышеобразователя для облегчения вспенивания фенолоальдегидной смолы:
Фенолоальдегидная смола, сорт 1Ь1737, Нипбшап 1000 г
Гранулированный полистирол, сорт 8раее1 4940, Нипбтаи 200 г
Фурфуриловый спирт 100 г
- 5 006962
Тепе С12 (ПАВ), Ниийтап 40 г
Перлит 10 г
Предварительно смешанные
75% фенолсульфоновая кислота 140 г
85% фосфорная кислота 60г
В емкости объемом 10 л смешивают все указанные выше компоненты за исключением кислотной
смеси и нагревают смесь до 30°С. Добавляют кислотную каталитическую смесь и полученную смесь энергично перемешивают в течение 30 с. Менее чем через 1 мин жидкая смесь начинает быстро вспениваться и температура смеси достигает 100°С. В течение небольшого периода времени образуется пластичная масса пенопласта объемом примерно 9 л. В этот же день вырезают образец пенопласта, взвешивают и определяют его плотность, которая равна 151 кг/м3. Вспененные гранулы полистирола четко видны на всех срезах поверхностей, и их диаметр в большинстве случаев составляет 1-2 мм. Таким образом, средний размер гранул равен 1,5 мм, что соответствует объему 1,8 мм3. Поскольку средний объем невспененных гранул полистирола составляет только примерно 0,05 мм3, среднее вспенивание гранул составляет 36-кратный начальный объем. Таким образом, поскольку удельный вес невспененных полистирольных гранул равен 1000 кг/м3, вычисленная средняя плотность вспененных гранул равна 28 мг/м3. Процентное (мас.) содержание полистирола в смеси равно 200 г : 1550 г = 13%, следовательно, масса полистирольного компонента в смеси составляет 13% от 151 кг/м3 = 20 кг. Вычисленное процентное содержание фенолоальдегидной/фурановой полимерной фазы равно 87%. Поскольку средняя плотность вспененных полистирольных гранул, как вычислено выше, равна 28 кг/м3, то масса 20 кг на м3 будет занимать объем 20:28 м3 = 0,71 м3, то есть объемная доля составляет 71%.
Поверхность среза пенопласта не является хрупкой, как и в пенофенопластах предшествующего уровня, тем не менее пенопласт не плавится и не горит в пламени, подобно пенополистиролу.
Пример 2.
Данный пример иллюстрирует влияние более высокого содержания полистирола. Вспениваемую смесь приготавливают с использованием следующей композиции:
Фенолоальдегидная смола, сорт 1Ь-1737, НииЦтаи 1000г
Гранулированный полистирол, сорт 8раее1 4940, Ниийтап 400г
Фурфуриловый спирт 100г
Тепе С12 (ПАВ), НиЩмпап 40г
Перлит 10г
Предварительно смешанные
75% фенолсульфоновая кислота 140г
85% фосфорная кислота 60г
В емкости объемом 10 л смешивают все указанные выше компоненты за исключением кислотной смеси и смесь нагревают до 30°С. Добавляют кислотную каталитическую смесь и полученную смесь энергично перемешивают в течение 30 с. Через менее чем 1 мин смесь начинает быстро вспениваться, и температура смеси достигает 100°С. В течение небольшого периода времени образуется пластичная масса пенопласта объемом примерно 14 л. В этот же день вырезают образец пенопласта, взвешивают и определяют его плотность, которая равна 98 кг/м3. Множество вспененных полистирольных гранул четко видно на всех срезах поверхностей, их диаметр в большинстве случаев составляет 1-2 мм, то есть средний размер гранул равен 1,5 мм.
Вычисляют процентное (мас.) содержание полистирола в смеси, которое равно 23%, и объемная доля полистирола составляет 81%. Вычисленное процентное (мас.) содержание фенолоальдегидного/фуранового полимера составляет 77%.
Поверхность среза пенопласта не является хрупкой, как в пенофенопластах предшествующего уровня, но пенопласт не плавится и не горит в пламени, так же как пенополистирол.
Пример 3.
Данный пример показывает влияние более высокого содержания фурфурилового спирта, приводящее к большему вспениванию и, следовательно, к меньшей плотности пенопласта. Данный пример иллюстрирует также применение фурановой смолы.
Фенолоальдегидная смола, сорт 1Ь-1737, НииЦтаи 1000г
Гранулированный полистирол, сорт 8раее1 4940, Ниийтап 400г
Фурфуриловый спирт 150г
Тепе С12 (ПАВ), Нипйтап 40г
Перлит 10г
Предварительно смешанные % фенолсульфоновая кислота 140г
85% фосфорная кислота 60г
В емкости объемом 10 л смешивают смолу, гранулированный полистирол, фурфуриловый спирт, Теле С12 и перлит, и смесь нагревают до 30°С. Добавляют кислотную каталитическую смесь и полученную смесь энергично перемешивают в течение 30 с. Спустя менее 1 мин, смесь начинает быстро вспени
- 6 006962 ваться, и температура смеси возрастает до 103°С. В течение небольшого периода времени образуется пластичная масса пенопласта объемом примерно 20 л.
В этот же день вырезают образец пенопласта, взвешивают и определяют его плотность, которая равна 74 кг/м3. Взвешивание образца через четыре недели обнаруживает 10 % потерю массы, и плотность образца становится равной 67 кг/м3. Вероятно, потеря массы обусловлена, главным образом, избыточной влажностью и, возможно, пентановым порообразующим средством в гранулированном полистироле. Вспененные гранулы полистирола четко видны на всех срезах поверхностей, их диаметр в большинстве случаев составляет 1-2,5 мм, следовательно средний размер гранул равен 1,5 мм, что соответствует объему 1,8 мм3. Поскольку средний объем невспененных полистирольных гранул составляет примерно 0,05 мм3, среднее вспенивание гранул составляет 36-кратный начальный объем. Таким образом, поскольку удельный вес невспененных полистирольных гранул равен 1000 кг/м3, вычисленная средняя плотность вспененных гранул равна 28 кг/м3. Процентное (мас.) содержание полистирола в смеси равно 400 г: 1800 г = 22%, следовательно, масса полистирольного компонента в смеси составляет 22% от 74 кг/м3. Поскольку средняя плотность вспененных полистирольных гранул, как вычислено выше, равна 28 кг/м3, то масса 16 кг будет занимать объем 16:28 м3 = 0,57 м3, то есть объемная доля полистирола составляет 57%.
Таким образом, выраженный в массовых и объемных долях, композиционный пенопласт мог бы описываться как включающий фазу пенополистирола, составляющую 22 мас.% и 57 об.%, и фазу фенолоальдегидного/фуранового пенопласта, составляющую 78 мас.% и 43 об.%. Фенольный/ фурановый компонент пенопласта, как вычислено, имеет плотность (0,78х74):0,43 кг/м3 = 134 мг/м3 (до потери летучих веществ при старении). Следовательно, в данном случае плотность фенольного/фуранового компонента пенопласта, как установлено, в 134/28 =4,8 раза выше плотности пенополистирола.
Поверхность среза пенопласта не является хрупкой, как в пенофенопластах предшествующего уровня, но пенопласт не плавится и не горит в пламени, как и пенополистирол. Неожиданно оказалось, что примерно три четверти объема композиционного пенопласта составляет пенополистирол, который сам по себе немедленно плавится и затем сгорает при внесении в пламя.
Пример 4.
Данный пример показывает, что можно вспенивать фенольную смолу в отсутствии поверхностноактивного вещества.
Фенолоальдегидная смола 1000 г
Саксорйеп РА 2027, Вогбеп 8расе1 4940, НипЫпап600 г
Предварительно смешанные
75% фенолсульфоновая кислота80 г
85% фосфорная кислота60 г
В емкости объемом 10 л смешивают смолу и гранулированный полистирол и смесь нагревают до 30°С. Добавляют кислотную каталитическую смесь и полученную смесь энергично перемешивают в течение 30 с. Спустя менее чем 1 мин, смесь начинает быстро вспениваться, и температура смеси возрастает до 102°С. В течение небольшого периода времени образуется пластичная масса пенопласта объемом примерно 22 л. Вырезают образец пенопласта, взвешивают и определяют плотность пенопласта, которая, как устанавливают, равна 61 кг/м3. Взвешивание образца через четыре недели обнаруживает 10% потерю массы, после чего плотность образца равна 55 кг/м3. Вероятно, потеря массы обусловлена, главным образом, избыточной влажностью и, возможно, пентановым порообразующим средством, присутствующим в гранулированном полистироле.
Вспененные полистирольные гранулы четко видны на всех срезах поверхностей, их диаметр в большинстве случаев составляет 1-2,5 мм. Средний размер гранул равен 1,5 мм, что соответствует объему 1,8 мм3. Поскольку средний объем невспененных полистирольных гранул составляет только примерно 0,05 мм3, среднее вспенивание гранул составляет 36-кратный начальный объем. Таким образом, поскольку удельный вес невспененных полистирольных гранул равен 1000 кг/м3, средняя плотность вспененных гранул, как рассчитано, равна 28 кг/м3. Процентное (мас.) содержание полистирола в смеси равно 600 г: 1740 г = 34%, следовательно, масса полистирольного компонента в единице объема составляет 34% от 61 кг/м3 = 21 кг/м3. Поскольку плотность вспененных полистирольных гранул, как вычислено выше, равна 28 кг/м3, то масса 21 кг будет занимать объем 21:28 м3 = 0,75 м3, то есть объемная доля этого компонента составляет 75%.
Таким образом, выраженный в массовых и объемных долях композиционный пенопласт мог бы описываться как включающий фазу полистирольного пенопласта, составляющую 34 мас.% и 75 об.%, и фазу фенольного пенопласта, составляющую 66 мас.% и 25 об.%. Фенольный компонент пенопласта, как вычислено, имеет плотность (0,66х61):0,25 кг/м3 = 161 мг/м3 (до потери летучих веществ при старении). Следовательно, в данном случае плотность фенольного компонента пенопласта, как установлено, в 161/28 =5,8 раза выше плотности полистирольного пенопласта.
Поверхность среза пенопласта не является хрупкой, как в пенофенопластах предшествующего уровня, но пенопласт не плавится и не горит в пламени, подобно пенополистиролу. Неожиданно оказалось, что примерно три четверти объема пенопласта сложного состава составляет пенополистирол, который сам по себе немедленно плавится и затем сгорает при внесении в пламя.
- 7 006962
Пример 5.
Данный пример показывает, что способ данного изобретения может применяться для получения композиционного пенопласта очень низкой плотности, то есть с плотностью менее 30 кг/м3.
Фенолоальдегидная смола 1Б-1737, Нип1ктап 3000г
Фурановая смола, сорт ΝΒΒ101, Рокесо 1200г
Гранулированный полистирол, сорт Брасе1 7740, Нипйтап 3900г
Фосфат аммония 600г
Предварительно смешанные
50% серная кислота 270г
81% фосфорная кислота 270г
50% пероксид водорода 60г
В емкости объемом 25 л с вложенным в нее пластиковым мешком смешивают фенолоальдегидную смолу, фурановую смолу и гранулированный полистирол и полученную смесь нагревают до 31°С. К смеси добавляют предварительно смешанный кислотный катализатор и полученную смесь энергично перемешивают в течение 45 с. Затем мешок, содержащий смесь, вытягивают из емкости, давая возможность пенопласту вспениваться без ограничения. Вспенивание по существу завершается менее чем через пять минут. Спустя 2 ч вырезают образец и определяют его плотность, которая составляет 25 кг/м3. Примечательно, что даже при такой низкой плотности поверхность среза пенопласта не является хрупкой, как и в пенофенопластах предшествующего уровня, но пенопласт не плавится и не горит в пламени, как и пенополистирол. В данном примере используется коммерчески доступная фурановая смола, антипирен и пероксид, причем последний представляет пример добавок, которые повышают количество теплоты экзотермической реакции, выделяемой в способе данного изобретения.
Пример 6.
Данный пример иллюстрирует способность пенопласта данного изобретения «запоминать» свою предварительно вспененную форму.
Фенолоальдегидная смола ГЬ-1737, Нипйтап 30000г
Фурановая смола, сорт ΝΒΒ101, Рокесо 6000г
Гранулированный полистирол, сорт Брасе1 4940, НиЩкшап 15000г
Фосфат аммония 2700г
Предварительно смешанные
50% серная кислота 2700г
81% фосфорная кислота 2700г
В барабан объемом 100 л загружают фенолоальдегидную смолу, фурановую смолу, фосфат аммония и гранулированный полистирол, компоненты смешивают и смесь нагревают до 27°С. Добавляют предварительно смешанный кислотный катализатор и полученную смесь энергично перемешивают в течение 40 с, затем смесь выливают в картонную коробку размером 600 х 600 х 300 (длина х ширина х высота). В коробку вложен пластиковый лист, и все четыре вертикальных угла разрезаны, чтобы боковые стороны могли откидываться до горизонтального положения с опорой на пол. Четыре боковых стороны коробки удерживаются в вертикальном положении (образуют коробку) до начала вспенивания, которое продолжается в течение менее чем одной минуты. Затем боковые стороны коробки отпускаются и быстро откидываются в горизонтальное положение вспененным пенопластом. Примечательно, что свободный пенопласт продолжает вспениваться во всех направлениях, сохраняя при этом примерную форму, полученную при предварительном вспенивании, образуя после полного вспенивания блок размером 1,2 х 1,2 х 0,6 с почти вертикальными боковыми сторонами. Вырезают образец пенопласта и определяют его плотность, которая равна 42 кг/м3.
Поскольку квалифицированным специалистом могут легко осуществляться различные модификации в пределах области данного изобретения, следует представлять, что изобретение не ограничивается конкретными описанными воплощениями, которые приведены выше только в качестве примеров.

Claims (17)

1. Полимерный композиционный пенопласт, содержащий непрерывную фазу фенолоальдегидного или фуранового полимера и дисперсную фазу вспененного полистирола, где композиционный пенопласт получен катализом жидкой вспениваемой композиции, включающей 5-50% мас./мас. вспениваемого нерасширенного гранулированного полистирола и 50-95% фенолоальдегидной/фурановой смолы, где температура указанной катализированной вспениваемой композиции достигает значений, достаточных для полимеризации фенолоальдегидного или фуранового полимера и вспенивания полистирола без применения внешних источников тепла или энергии.
2. Полимерный композиционный пенопласт по п.1, где массовое процентное содержание полистирола в композиционном пенопласте находится в интервале от 5 до 50%.
3. Полимерный композиционный пенопласт по п.2, где массовое процентное содержание полистирола в композиционном пенопласте находится в интервале от 10 до 40%.
- 8 006962
4. Полимерный композиционный пенопласт по любому из пп.1-3, где композиционный пенопласт имеет плотность в интервале от 25 до 200 кг/м3.
5. Полимерный композиционный пенопласт по п.4, где композиционный пенопласт имеет плотность в интервале от 25 до 50 кг/м3.
6. Полимерный композиционный пенопласт по п.4, где композиционный пенопласт имеет плотность в интервале от 50 до 200 кг/м3.
7. Полимерный композиционный пенопласт по любому из пп.1-6, в котором фенолоальдегидный/ фурановый полимер в непрерывной фазе является вспененным.
8. Изоляционная панель из плакированной стали, содержащая остов из полимерного композиционного пенопласта по п.1, включающего непрерывную фазу фенолоальдегидного/фуранового полимера и дисперсную фазу вспененного полистирола, где массовое соотношение фенолоальдегидного/фуранового полимера и полистирола равно по меньшей мере 1.
9. Изоляционная панель из плакированной стали по п.8, где фенолоальдегидный/фурановый полимер является вспененным.
10. Способ формования массы полимерного композиционного пенопласта, включающий добавление жидкой вспениваемой композиции, содержащей 5-50% мас./мас. вспениваемого гранулированного полистирола и 50-95% фенолоальдегидной/фурановой смолы, и эффективного количества катализатора во временную пресс-форму, имеющую конфигурацию массы, и удаление временной пресс-формы после начала вспенивания жидкой композиции, где температура указанной катализированной вспениваемой композиции достигает значений, достаточных для полимеризации фенолоальдегидной/фурановой смолы и вспенивания полистирола без применения внешних источников тепла и энергии.
11. Способ по п.10, где временная пресс-форма помещена во внешнюю пресс-форму, которая определяет конфигурацию композиционного пенопласта после вспенивания.
12. Способ по п.10 или 11, где фенолоальдегидная/фурановая смола является вспененной.
13. Полимерный композиционный пенопласт по любому из пп.1-7, где температура катализированной вспениваемой композиции достигает по меньшей мере 80°С.
14. Полимерный композиционный пенопласт по п.13, где температура катализированной вспениваемой композиции достигает по меньшей мере 90°С.
15. Полимерный композиционный пенопласт по п.14, где температура катализированной вспениваемой композиции достигает по меньшей мере 100°С.
16. Полимерный композиционный пенопласт по любому из пп.1-7 и 13-15, содержащий добавку, выбранную из группы, включающей антипирены, вспениваемый графит, вспучивающиеся агенты и наполнители.
17. Полимерный композиционный пенопласт по п.16, в котором антипирен выделяет газообразный аммиак при контакте с пламенем.
EA200300881A 2001-02-14 2002-02-14 Полимерный композиционный пенопласт EA006962B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AUPR3091A AUPR309101A0 (en) 2001-02-14 2001-02-14 Polymeric composite foam
PCT/AU2002/000152 WO2002064672A1 (en) 2001-02-14 2002-02-14 Polymeric composite foam

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200300881A1 EA200300881A1 (ru) 2003-12-25
EA006962B1 true EA006962B1 (ru) 2006-06-30

Family

ID=3827112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200300881A EA006962B1 (ru) 2001-02-14 2002-02-14 Полимерный композиционный пенопласт

Country Status (29)

Country Link
US (2) US20040115455A1 (ru)
EP (1) EP1368421B1 (ru)
JP (1) JP4168418B2 (ru)
KR (1) KR100714373B1 (ru)
CN (1) CN1249134C (ru)
AP (1) AP1627A (ru)
AT (1) ATE377041T1 (ru)
AU (2) AUPR309101A0 (ru)
BR (1) BR0207250B1 (ru)
CA (1) CA2438303C (ru)
CY (1) CY1107869T1 (ru)
CZ (1) CZ20032175A3 (ru)
DE (1) DE60223228T2 (ru)
DK (1) DK1368421T3 (ru)
EA (1) EA006962B1 (ru)
ES (1) ES2296904T3 (ru)
HK (1) HK1060364A1 (ru)
HU (1) HU226899B1 (ru)
IL (2) IL157212A0 (ru)
MX (1) MXPA03007230A (ru)
NO (1) NO333855B1 (ru)
NZ (1) NZ527196A (ru)
OA (1) OA12447A (ru)
PL (1) PL206957B1 (ru)
PT (1) PT1368421E (ru)
SK (1) SK288044B6 (ru)
UA (1) UA75637C2 (ru)
WO (1) WO2002064672A1 (ru)
ZA (1) ZA200306005B (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470042C2 (ru) * 2007-05-30 2012-12-20 Инеос Нова Интернэшнл Са Огнестойкий полистирол
RU2731930C1 (ru) * 2019-06-27 2020-09-09 Дмитрий Андреевич Христов Способ изготовления профильных изделий с основой из вспененных полимеров

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT412279B (de) * 2003-04-14 2004-12-27 Intumex Gmbh Im brandfall ein zweites mal expandierende weichschaumstoffe auf basis von styrol-butadien, polyvinylalkohol oder neopren
DE102004016081A1 (de) 2004-03-30 2005-10-20 Basf Ag Wärmedämmverbund mit verbesserter Thermostabilität und verbessertem Brandverhalten
US7204878B2 (en) * 2004-10-14 2007-04-17 Ashland Licensing And Intellectual Property Llc Refractory mixes containing condensed tannin and furfuryl alcohol, and their uses
US7211137B2 (en) * 2004-10-15 2007-05-01 Ashland Licensing And Intellectual Property Llc Binder composition comprising condensed tannin and furfuryl alcohol and its uses
ITMI20050666A1 (it) * 2005-04-15 2006-10-16 Polimeri Europa Spa Procedimento per il migoioramento del potere isolante di polimeri vinilaromatici espansi e prodotti cosi'ottenuti
US7879926B2 (en) * 2006-12-06 2011-02-01 Boral Material Technologies Inc. Method and composition for controlling the viscosity of latex compositions that include fly ash
DE102009038531B4 (de) * 2009-08-25 2013-08-29 Eads Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung von Phenolharz-Schäumen unter Verwendung eines gegenüber Mikrowellen empfindlichen Materials, nach diesem Verfahren hergestellte Schaumstruktur sowie deren Verwendung
CN101709136B (zh) * 2009-12-10 2011-08-03 上海法普罗材料技术有限公司 发泡酚醛树脂组合物
FR2956664B1 (fr) 2010-02-19 2013-04-26 L Aveyron Composite Atel Nouveaux materiaux composites, leurs procedes de fabrication et leurs utilisations
US20110230578A1 (en) * 2010-03-17 2011-09-22 Basf Se Flame-retardant composite foam
WO2011113795A2 (de) 2010-03-17 2011-09-22 Basf Se Flammgeschützter verbundschaumstoff
JP5650920B2 (ja) * 2010-04-09 2015-01-07 積水化学工業株式会社 発泡性樹脂組成物および樹脂発泡体
US20110284556A1 (en) * 2010-05-19 2011-11-24 Plymouth Foam, Inc. Insulated Shipping Container
US20120029094A1 (en) * 2010-08-24 2012-02-02 Johnson Sr William L Cellular foam additive
EP2714786B1 (en) * 2011-05-25 2015-10-28 E. I. du Pont de Nemours and Company Phenolic foams with blowing agent 1, 1, 1, 4, 4, 4-hexafluoro - 2 - butene
US9790342B2 (en) * 2011-05-25 2017-10-17 E I Du Pont De Nemours And Company Closed-cell tannin-based foams without formaldehyde
CA2834600A1 (en) * 2011-05-25 2012-11-29 E. I. Du Pont De Nemours And Company Mixed tannin-phenolic foams
WO2013096381A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-27 Composite Technology Development, Inc. Reflector manufactured using multiple use precision extractable tooling
WO2013177148A1 (en) * 2012-05-21 2013-11-28 The Curators Of The University Of Missouri Wireless patient positioning and warming device
JP6083789B2 (ja) * 2012-10-12 2017-02-22 日立化成株式会社 熱硬化性樹脂組成物
CN103483714A (zh) * 2013-09-12 2014-01-01 林百川 一种聚苯乙烯复合泡沫塑料及其制备方法
CN103554696A (zh) * 2013-10-25 2014-02-05 林百川 聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料及其制备方法
WO2015153607A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-08 E. I. Du Pont De Nemours And Company Thermally regulated system
CN103965499B (zh) * 2014-05-16 2016-08-24 上海高分子功能材料研究所 酚醛树脂与聚苯乙烯混合发泡制备高阻燃保温板的方法
KR101734453B1 (ko) 2016-05-04 2017-05-24 (주)폴머 코어-쉘형 발포수지 응집체와 그 제조방법, 및 이를 이용하여 제조되는 복합 단열재
CN112088184A (zh) * 2018-05-07 2020-12-15 克鲁兹泡沫有限公司 生物可降解泡沫
BR112021003075A8 (pt) * 2018-08-23 2021-07-20 Bryan Morgan Russell composição polimérica, método para produzir uma composição polimérica, substratos revestidos com uma composição polimérica e aparelho para revestir os substratos com uma composição polimérica
WO2020113334A1 (en) * 2018-12-06 2020-06-11 UNIVERSITé LAVAL Elastomeric composites and methods for producing same
JP2020152843A (ja) * 2019-03-20 2020-09-24 株式会社カネカ 発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、ポリスチレン系予備発泡粒子および発泡成形体

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2446429A (en) * 1944-10-20 1948-08-03 Gen Electric Cellular phenolic resin
US2958905A (en) * 1959-02-05 1960-11-08 Dow Chemical Co Method of fabricating expandable thermoplastic resinous material
US3615972A (en) * 1967-04-28 1971-10-26 Dow Chemical Co Expansible thermoplastic polymer particles containing volatile fluid foaming agent and method of foaming the same
DE2153550A1 (en) * 1971-05-18 1972-11-23 Aero Commerce Gmbh, Zug (Schweiz) Combined polystyrene and phenolic foam - combines good props of both materials
US3842020A (en) * 1971-11-08 1974-10-15 Dow Chemical Co Method of expanding a resole resin containing expandable thermoplastic microspheres and product obtained therefrom
SU453066A1 (ru) * 1971-12-15 1983-07-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов Композици дл получени пенопласта
DE2333469C2 (de) * 1973-06-30 1975-07-10 Deutsche Texaco Ag, 2000 Hamburg Verfahren zur Herstellung eines mittel- bis grobporigen Phenolharzhartschaumes mit verbesserter Abriebfestigkeit
SU585189A1 (ru) * 1976-04-27 1977-12-25 Институт Геологии Рудных Месторождений, Петрографии, Минералогии И Геохимии Ан Ссср Композици дл получени пенопласта
FR2413198A1 (fr) * 1977-12-30 1979-07-27 Stratiforme Sa Panneau en resine phenolique expanse et son procede de fabrication
SU745539A1 (ru) * 1978-01-24 1980-07-05 Башкирский Государственный Научно- Исследовательский И Проектный Институт Нефтяной Промышленности Способ получени вспененных гранул с непроницаемым покрытием
HU192101B (en) * 1982-02-22 1987-05-28 Muanyagipari Kutato Intezet Freon corrosion-, schock- and cold-resistant composition of polystyrene base having reduced combustibility
US4714715A (en) 1984-05-11 1987-12-22 Benjamin Mosier Method of forming fire retardant insulating material from plastic foam scrap and the resultant product
US4596682A (en) 1984-05-11 1986-06-24 Benjamin Mosier Method of manufacturing fire retardant polystyrene insulating board
JPS62227934A (ja) * 1986-03-28 1987-10-06 ベンジヤミン・モ−ジア− 難燃性ポリスチレン断熱材の製造方法
US4717715A (en) * 1986-06-23 1988-01-05 Smithkline Beckman Corporation ARG7 -ARG8 -vasopressin antagonists
US4837999A (en) * 1987-12-17 1989-06-13 Vance Stayner Prefabricated building panel
US4992254A (en) * 1989-12-07 1991-02-12 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Low density carbonized composite foams
US5433050A (en) * 1992-01-14 1995-07-18 Atlas Roofing Corporation Vented insulation panel with foamed spacer members
US5735986A (en) * 1995-11-03 1998-04-07 Fell; Barry Michael Continuous process for the preparation of honeycomb structural material and apparatus suitable for use therein
DE19910257A1 (de) * 1999-03-08 2000-09-21 Schwenk Daemmtechnik Gmbh & Co Flammhemmend ausgerüstete Schaumstoffe auf Basis von Styrolpolymerisaten

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470042C2 (ru) * 2007-05-30 2012-12-20 Инеос Нова Интернэшнл Са Огнестойкий полистирол
RU2731930C1 (ru) * 2019-06-27 2020-09-09 Дмитрий Андреевич Христов Способ изготовления профильных изделий с основой из вспененных полимеров

Also Published As

Publication number Publication date
CA2438303C (en) 2010-02-02
CZ20032175A3 (cs) 2004-05-12
US20040115455A1 (en) 2004-06-17
CA2438303A1 (en) 2002-08-22
AU755917C (en) 2003-06-12
BR0207250A (pt) 2004-07-06
NO333855B1 (no) 2013-09-30
EP1368421A4 (en) 2006-10-11
IL157212A0 (en) 2004-02-19
ZA200306005B (en) 2004-09-01
HUP0303275A3 (en) 2005-11-28
HK1060364A1 (en) 2004-08-06
WO2002064672A1 (en) 2002-08-22
IL157212A (en) 2007-12-03
NO20033533D0 (no) 2003-08-11
UA75637C2 (en) 2006-05-15
CY1107869T1 (el) 2013-06-19
SK288044B6 (sk) 2013-02-04
DE60223228D1 (de) 2007-12-13
EP1368421A1 (en) 2003-12-10
ES2296904T3 (es) 2008-05-01
AU755917B2 (en) 2003-01-02
AUPR309101A0 (en) 2001-03-08
JP2004521975A (ja) 2004-07-22
NO20033533L (no) 2003-10-08
DK1368421T3 (da) 2008-02-25
HUP0303275A2 (hu) 2003-12-29
OA12447A (en) 2006-05-23
CN1491254A (zh) 2004-04-21
KR20030081444A (ko) 2003-10-17
AP1627A (en) 2006-07-06
HU226899B1 (en) 2010-01-28
EA200300881A1 (ru) 2003-12-25
KR100714373B1 (ko) 2007-05-02
AP2003002839A0 (en) 2003-09-30
JP4168418B2 (ja) 2008-10-22
ATE377041T1 (de) 2007-11-15
EP1368421B1 (en) 2007-10-31
SK10262003A3 (sk) 2004-04-06
DE60223228T2 (de) 2008-08-14
NZ527196A (en) 2004-03-26
MXPA03007230A (es) 2005-02-14
PL365347A1 (en) 2004-12-27
BR0207250B1 (pt) 2012-02-07
US20090214853A1 (en) 2009-08-27
CN1249134C (zh) 2006-04-05
PT1368421E (pt) 2008-01-14
PL206957B1 (pl) 2010-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA006962B1 (ru) Полимерный композиционный пенопласт
RU2470042C2 (ru) Огнестойкий полистирол
JP2006517238A (ja) フェノール系シンタクチックフォーム組成物
JP5410803B2 (ja) 発泡性熱可塑性樹脂粒子とその製造方法、予備発泡粒子及び発泡成形体
JP2006335868A (ja) 発泡性レゾール型フェノール樹脂成形材料およびフェノール樹脂発泡体
IE66679B1 (en) Substantially closed cell shaped hard phenol foam and method for preparing that phenol foam
US4409361A (en) Fire retardant polymer resin
CA1197048A (en) Low-density, furfuryl benzylic phenolic thermosetting foam product and method of preparing same
US3766100A (en) Rigid phenolic foams suitable for use as non flammable insulating material
CA1281701C (en) Modified phenolic foam catalysts and method
US4471089A (en) Fire retardant polymer resin
US4883824A (en) Modified phenolic foam catalysts and method
JPS62501077A (ja) 低いｋフアクタ−を有する独立気泡性フエノ−ルアルデヒド発泡体の製造方法
JPH07501844A (ja) 重合体用新規発泡剤および合成発泡体の製造へのそれらの応用
JPH0549702B2 (ru)
JPH0657027A (ja) 難燃性スチレン改質ポリエチレン系発泡成形体

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): KZ RU