PL164296B1

PL164296B1 - Sposób wytwarzania środka ogniochronnego

Info

Publication number: PL164296B1
Application number: PL28845690A
Authority: PL
Inventors: Jan Mosio-Mosiewski; Adam Krogulecki; Jadwiga Liszka; Dorota Wodniak; Mariusz Nowacki
Original assignee: Inst Ciezkiej Syntezy Orga
Priority date: 1990-12-21
Filing date: 1990-12-21
Publication date: 1994-07-29
Also published as: PL288456A1

Abstract

1. Sposób wytwarzania środka ogniochronnego na bazie żywic aminowych, tworzących powłoki pęczniejące pod wpływem wysokiej temperatury, znamienny tym, że 570 części wagowych formaliny o stężeniu 37%, 60-75 części wagowych melaminy, 0-104 części wagowych mocznika, 125-500 częściwagowych produktureakcjimocznika zglikolem dietylenowym w stosunku molowym 2:1 poddaje się procesowi kondensacji w temperaturze 70-90°C, przy ciągłym mieszaniu, przez okres około 70 minut, w obecności 10-70 części wagowych trietanoloaminy lub mieszaniny etanoloamin zawierającej 1- 30% wagowych monoetanoloaminy, 10-60% wagowych dietanoloaminy, 30-100% dietanoloaminy, po czym dodaje się 1-8 części wagowych bezwodnika maleinowego lub kwasu nieorganicznego i prowadzi proces polikondensacji, ciąglemieszającw temperaturze70-90°C,domomentu uzyskaniatolerancjimieszaniny reakcyjnej jak 1:4-3, a następnie wprowadza się 0-36 części wagowych pentaerytrytu lub 0-22 części wagowych skrobi albo 0-14,5 części wagowych karboksymetylocelulozy jako składnika stabilizującego wielkość warstwy pęczniejącej, miesza do całkowitego rozpuszczenia i gotowy produkt chłodzi do temperatury otoczenia.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania środka ogniochronnego na bazie żywic aminowych, pęczniejących pod wpływem wysokich temperatur, zabezpieczającego materiały drewniane i drewnopochodne przed zapaleniem się.

Lakiery i farby pęczniejące stanowią grupę wysoce efektywnych środków ogniochronnych. Powłoka lakiernicza tworzy pod wpływem wysokiej temperatury spęcznioną, porowatą, zwęgloną warstwę izolującą, która zabezpiecza materiał przed nagrzaniem do wysokiej temperatury. Chroni w ten sposób materiały drewniane i drewnopochodne przed zapalaniem, a materiały metalowe przed uszkodzeniem i deformacją w wysokich temperaturach.

Szereg żywic aminowych tworzy powłoki pęczniejące pod wpływem wysokiej temperatury. Według opisów patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki Północnej nr nr 4 119 598, 4 215 172, 4 370 442, 4 427 745 otrzymuje się je w reakcji formaliny z mocznikiem lub mieszaniną mocznika i melaminy, w obecności trietanoloaminy i kwasu ortofosforowego. Powłoki otrzymane na bazie tych żywic są jednak kruche, łatwo pękające, mają słabą odporność na działanie wody i zawierają stosunkowo dużą ilość wolnego formaldehydu /około 1% wagowego/. Tak znaczna ilość wolnego formaldehydu nadaje żywicom nieprzyjemny zapach i stanowi zagrożenie dla zdrowia ludzi zatrudnionych przy ich stosowaniu. Nowoczesne technologie wymagają stosowania środków o niskiej zawartości wolnego formaldehydu /0,5% wagowych i mniej/ tworzących powłoki elastyczne, nie pękające.

Sposób według wynalazku polega na kondensacji w temperaturze 70-90°C, przy ciągłym mieszaniu, przez okres około 70 min., 570 części wagowych 37% formaliny, 60-75 części wagowych melaminy, 0-104 części wagowych mocznika, 125-500 części wagowych produktu reakcji mocznika z glikolem dietylenowym w stosunku molowym 2:1, w obecności 10-70 części wagowych trietanoloaminy lub mieszaniny etanoloamin zawierającej 1-30% wagowych monoetanoloaminy, 10-60% wagowych dietanoloaminy, 30-100% trietanoloaminy, przy czym 0-40% wagowych tej mieszaniny może być wprowadzone do mieszalnika po zakończeniu syntezy żywicy. Następnie dodaje się 1-8 części wagowych bezwodnika maleinowego lub kwasu nieorganicznego i prowadzi proces polikondensacji ciągle mieszając

164 296 w temperaturze 70-90°C, do momentu uzyskania tolerancji mieszaniny reakcyjnej jak 1:4-3. Teraz wprowadza się 0-36 części wagowych pentaerytrytu lub 0-22 części wagowych skrobi albo 0-14,5 części wagowych karboksymetylocelulozy, jako składnika stabilizującego wielkość warstwy pęczniejącej, miesza się do całkowitego rozpuszczenia, po czym gotowy produkt chłodzi się do temperatury otoczenia. Składniki stabilizujące powłoki spęcznione mogą być wprowadzone również lub dodatkowo do mieszaniny reakcyjnej w pierwszej fazie procesu syntezy.

Obecność produktu reakcji mocznika z glikolem dietylenowym wśród składników mieszaniny reakcyjnej powoduje otrzymanie żywicy o niskiej zawartości wolnego formaldehydu oraz o niskiej emisji formaldehydu z utwardzonych powłok. Natomiast częściowe lub całkowite zastąpienie mocznika tym produktem powoduje otrzymanie żywicy tworzącej powłoki elastyczne, nie pękające. Również wodoodporność powłok zależna jest od wzajemnego stosunku tychże składników. Powłoki o niskiej wodoodporności dodatkowo pokrywa się cienką warstwą lakieru nitrocelulozowego.

Sposób wytwarzania środka ogniochronnego przedstawiono w poniższych przykładach.

Przykłady. Do kolby szklanej zaopatrzonej w mieszadło z zamknięciem olejowym i termometr wprowadzano składniki żywicy w ilości zgodnej z tabelami 1-3. Zawartość kolby podgrzewano do temperatury 80°C i mieszano w tej temperaturze przez 70 minut. Po tym czasie dodawano bezwodnik maleinowy lub kwas nieorganiczny w ilościach podanych w poszczególnych przykładach i prowadzono dalej proces w temperaturze 80°C do momentu uzyskania tolerancji mieszaniny reakcyjnej jak 1:4-3. Następnie produkt chłodzono do temperatury otoczenia. Jako utwardzacz żywicy stosowano kwas ortofosforowy o stężeniu 76,6% wagowych. Grubość warstwy spęcznionej sprawdzano przez umieszczenie na okres 10 minut płytki pilśniowej o wymiarach 10x10 cm, powleczonej środkiem ogniochronnym, nad palnikiem gazowym wytwarzającym temperaturę 500°C. Po tym czasie palnik odstawiono i mierzono grubość warstwy spęcznianej. środek ogniochronny nanoszony był na badane płytki w ilości 0,4 kg/m , a w przypadku powłok o słabej wodoodporności dodatkowo nakładano o zewnętrzną warstwę lakieru nitrocelulozowego w ilości 0,05 - 0,1 kg/m2.

Tabela 1

Przykłady I-VI

Skład mieszaniny reakcyjnej w g oraz właściwości produktu	Numer przykładu
I	II	III	IV	V	VI
Formalina 37%	570	570	570	570	570	570
Trietanoloamina	20	20	20	20	20	20
Melamina	67	67	67	67	67	67
Mocznik	-	34	69	86	95	104
Produkt reakcji mocznika z glikolem dietylenowym	500	374	250	188	156	125
Bezwodnik maleinowy	1	3	5	3	3	3
Zawartość wolnego formaldehydu, % wagowych	0,3	0,4	0,5	0,5	0,5	0,5
Ilość utwardzacza na 100 g żywicy, cm3	4,2	5,0	6,7	5,0	5,0	6,3
Grubość warstwy spęcznionej, mm	7	6	10	7	10	15
Odporność na działanie wody	słaba	słaba	słaba	słaba	dobra	dobra

W żywicy mogą być w pewnym zakresie zmieniane ilości trietanoloaminy i melaminy. Przedstawiono to w przykładach VII - X.

164 296

Tabela 2 Przykłady VII - X

Skład mieszaniny reakcyjnej w g oraz właściwości produktu	Numer przykładu
VII	VIII	IX	X
Formalina 37%	570	570	570	570
TradWanoloamina	00	30	20	20
Melamina	67	67	60	75
Mocznik	95	95	95	95
Produkt reakcji mocznika z glikolem ZadWwlenołwm	056	i56	056	056
Bezwodnik maleinowy	3	9	6	6
Zawartość wolnego formaldehydu % wag.	0,5	0,5	0,5	0,5
Ilość utwardzacza na 000 g żywicy, cm3	4,2	5,3	5,0	5,0
Grubość warstwy ρoęczaaondj, mm	9	00	9	0i
Odporność na działanie wody	dobra	dobra	dobra	dobra

Przykład XI. Wykonano żywicę zgodnie z przykładem V z, tą różnicą, że syntezę prowadzono w temperaturze 70°C. Otrzymaną żywicę utwardzono kwasem -ortofosforowym w ilości 5,0 cm^ kwasu na i00 g żżwicc· Utwaaddoon ppwłłki byłł oodPrnn na działanie wody, a po poddaniu ich działaniu wy^siej ttempEratur Otworzył włanpwł sppccoacoa o o ^rubci 1 0 om.

Przykład XII . Wykonano żywicę zgodnie z przykładem V z tą różnicą, że syntezę prowadzono w temperaturze 90°C. Otrzymaną żywicę utwardzono kwasem ortofosforowym w ilości 5.0 cm^ kwasu na 100 g Zży^y. Lltwlanzoon ppowook byyy oodpom oa dzOałanie wody, a po poddaniu ich działaniu wywiokiej t temperatur Otworze włartww spρęzoicoa o o ^rubci i 0 om.

Przykład XIII . Wykonano żywicę zgodnie z przykładem V z tą różnicą, że przed schłodzeniem żywicy dodano 08 g penWaerwtnyWu i mieszano przez około 05 minut do momentu rozpuszczenia się dodanego składnika. Otrzymana w ten sposób żywica, utwardzona kwasem ortofosforowym, tworzyła powłoki nie pękające, spęczniające się pod wpływem wysokiej temperatury do grubości 02 mm.

Przykład XIV . Wykonano żywicę zgodnie z pmykładem V z tą różnicą , że pemd schłodzeniem żywicy dodano 36 g pdntaddyWrytu i mieszano przez około 05 minut do momentu rozpuszczenia się dodanego składnika. Otrzymana w ten sposób żywica, utwardzona kwasem ortofosforowym, Włkdowya powłoki nie pękające, spęczniające się pod wpływem wysokiej temperatury do grubości 03 mm.

Przykład XV. Wykonano żywicę zgodnie z przykładem V z tą różnicą, że przed schło dzeniem żywicy dodano 9 g kadyolswmetylkcdlulkzw i mieszano przez około ł5 minut do momentu rozpuszczenia się dodanego składnika. Otrzymana w ten sposób żywica, utwardzona kwasem ortofosforowym, tworzyła powłoki nie pękające, spęczniające się pod wpływem wysokiej temperatury do grubości i2 mm.

Przykład XVI . Wykonano żywicę zgodnie z przykładem V z tą róacicą , że przed schłodzeniem żywicy dodano 04,5 g karboksymetyloielulozw i mieszano przez około 05 minut do momentu rozpuszczenia się dodanego składnika. Otrzymana w tte spooób żywica, twardzonao ^seem ortofosforowym, tworzyła powłoki nie pękające, spęczniające się pod wpływem wysokiej temperatury do grubości !3 mm.

164 296

Przykład XVII . Wykonano żywicę zgodnie z przykładem V z tą różnicą, że przed schłodzeniem żywicy dodano 23,5 g skrobi i mieszano przez około 15 minut, do momentu rozpuszczenia się dodanego składnika. Otrzymana w ten sposób żywica, utwardzona kwasem ortofosforowym, tworzyła powłoki nie pękające, spęczniające się pod wpływem wysokiej temperatury do grubości 12 mm.

W następnych przykładach skrobia stanowiła jeden ze składników syntezy żywicy, a po zakończeniu procesu do uzyskanego produktu wprowadzano dodatkową ilość trietanoloaminy. Ilości zastosowanych do syntezy składników przedstawiono w tabeli 3.

Utwardzone kwasem ortofosforowym żywice tworzyły nie pękające powłoki, spęczniające się pod wpływem wysokiej temperatury do grubości 10-22 mm.

Tabela 3

Przykłady XVIII - XXII

Skład mieszaniny reakcyjnej w g oraz właściwości produktu	Numer przykładu
XVIII	XIX	XX	XXI	XXII
Formalina 37%	570	570	570	570	570
T rietanoloamina	20	20	20	20	20
Melamina	67	67	67	67	67
Mocznik	95	95	95	95	95
Produkt reakcji mocznika z glikolem dietylenowym	156	156	156	156	156
Skrobia	22	20	18	13,5	9
Bezwodnik maleinowy	8	8	8	8	8
Trietanoloamina dodana po zakończeniu syntezy żywicy	40	40	40	40	40
Ilość utwardzacza na 100 g żywicy, cm3	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0
Grubość warstwy spęcznionej, mm	22	21	18	14	10

Przykład XXIII . Wykonano żywicę zgodnie z przykładem V z tą różnicą, że zamiast trietanoloaminy zastosowano mieszaninę etanoloamin, składającą się z 1% wagowego monoetanoloaminy 60% wagowych dietanoloaminy i 39% wagowych trietanoloaminy. Otrzymana w ten sposób żywica, utwardzona kwasem ortofosforowym, tworzyła powłoki nie pękające, spęczniające się pod wpływem wysokiej temperatury do grubości 7 mm.

Przykład XXIV . Wykonano żywicę zgodnie z przykładem V z tą różnicą, że zamiast trietanoloaminy zastosowano mieszaninę etanoloamin, składającą się z 20% wagowych monoetanoloaminy, 40% wagowych dietanoloaminy i 40% wagowych trietanoloaminy. Otrzymana w ten sposób żywica, utwardzona kwasem ortofosforowym, tworzyła powłoki nie pękające, spęczniające się pod wpływem wysokiej temperatury do grubości 7 mm.

Przykład XXV . Wykonano żywicę zgodnie z przykładem V z tą różnicą, że zamiast trietanoloaminy zastosowano mieszaninę etanoloamin składającą się z 30% wagowych monoetanoloaminy, 40% wagowych dietanoloaminy i 30% wagowych trietanoloaminy. Otrzymana w ten sposób żywica, utwardzona kwasem ortofosforowym, tworzyła powłoki nie pękające, spęczniające się pod wpływem wysokiej temperatury do grubości 7 mm.

Przykład XXVI . Wykonano żywicę zgodnie z przykładem V z tą różnicą, że zamiast trietanoloaminy zastosowano mieszaninę etanoloamin składającą się z 20% wagowych monoetanoloaminy, 10% wagowych dietanoloaminy i 70% wagowych trietanoloaminy. Otrzymana w ten sposób żywica, utwardzona kwasem ortofosforowym, tworzyła powłoki nie pękające, spęczniające się pod wpływem wysokiej temperatury do grubości 9 mm.

164 296

Przykład XXVII . Wykonano żywicę zgodnie z V z tę różnicę , e zamiast bezwodnika maleinowego doOano V g kkasu ortofosforowego. OSrzymana w Sin sposób żywica, utwardzona kwasem ortofosforowym, tworzyła powłoki nie pękające, spęczniające się pod wpływem wysokiej SemperaSury do grubości 10 mm.

Przykład XXVIII . Wykonano żywicę zgodnie z przykładem V z Są różnicą, że zamiasS bezwodnika maleinowego dodano 3 g kwasu orSofosforowego. OSrzymana w Sen sposób żywica, uSwardzona kwasem orSofosforowym, Sworzyła powłoki nie pękające, pęczniejące pod wpływem wysokiej SemperaSury do grubości 10 mm.

Przykład XXIX . Wykonano żywicę zgodnie z przykładem V z tę różnic,, że zamiast bezwodnika maleinowego dodano 8 g kwasu ortofosforowego, OSrzymana w Sen sposób żywica, uSwardzona kwasem orSofosforowym, Sworzyła powłoki nie pękające, spęczniające się pod wpływem wysokiej SemperaSury do grubości 10 mm.

Przykład XXX . Wykonano żywicę zgodnie z przykładem V z Są różnicą, że zamiasS bezwodnika maleinowego dododo 1 g Vkass siarkowego. Otrzymana w ten sposób żywica, utwardzona kwasem orSofosforowym, tworzyła iipołoki nie pękające, spęczniajęce ic, od, wpywee, wyokHej SemperaSury do grubości 10 mm.

Przykład XXXI . Wykonano żywicę zgodnie z przykładem V z Są różnicą, że zamiasS bezwodnika maleinowego dodono 3 g kwwas siarkowego. Otrzymana w ten sposób żywca,, utwardznaa kwasem orSofosforowym, Swj^i^^^ż^ epołokl nie pękające, spęczniające ic, oo, wpywee, wso^^j SemperaSury do grubości 10 mm.

Przykład XXXII . Wykonano żywicę zgodnie z przykładem V z Są różnicą, że z^^osS bezwodnika maleinowego dododo 7 g kkwas siarkowego. Otrzymana w ten sposób żywia,, utwardzoaa kwasem orSofosforowym, tworzyła ,owłoki nie pękające, spęczniające ic, od, pływem wsokniej SemperaSury do grubości 10 mm.

3

Godzinowa emisja formaldehydu z uSwardzonych powłok o powierzchni 2,5 m do objęSości 1 m wynosiła 0,25 mg dla 2ywicy gSrzwmαneJ według przykładu V oraz 0,09 mg dla żywicy oSrzwmanee według przykładu XXII.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania środka ogniochronnego na bazie żywic aminowych, tworzących powłoki pęczniejące pod wpływem wysokiej temperatury, znamienny tym, że 570 części wagowych formaliny o stężeniu 37%, 60-75 części wagowych melaminy, 0-104 części wagowych mocznika, 125-500 części wagowych produktu reakcji mocznika z glikolem dietylenowym w stosunku molowym 2:1 poddaje się procesowi kondensacji w temperaturze 70-90'C, przy ciągłym mieszaniu, przez okres około 70 minut, w obecności 10-70 części wagowych trietanoloaminy lub mieszaniny etanoloamin zawierającej 1-30% wagowych monoetanoloaminy, 10-60% wagowych dietanoloaminy, 30-100% trietanoloaminy, po czym dodaje się 1-8 części wagowych bezwodnika maleinowego lub kwasu nieorganicznego i prowadzi proces polikondensacji, ciągle mieszając w temperaturze 70-90°C, do momentu uzyskania tolerancji mieszaniny reakcyjnej jak 1:4-3, a następnie wprowadza się 0-36 części wagowych pentaerytrytu lub 0-22 części wagowych skrobi albo 0-14,5 części wagowych karboksymetylocelulozy jako składnika stabilizującego wielkość warstwy pęczniejącej, miesza do całkowitego rozpuszczenia i gotowy produkt chłodzi do temperatury otoczenia.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że 0-40 części wagowych trietanoloaminy lub mieszaniny etanoloamin wprowadza się do żywicy po zakończeniu procesu syntezy.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że składniki stabilizujące wielkość warstwy pęczniejącej wprowadza się również lub dodatkowo do mieszaniny reakcyjnej w początkowej fazie procesu syntezy.