RU2216556C1

RU2216556C1 - Binding agent

Info

Publication number: RU2216556C1
Application number: RU2002116746A
Authority: RU
Inventors: И.Д. Симонов-Емельянов; Н.Л. Шембель; Виктория Урбонайте
Original assignee: Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2003-11-20
Also published as: RU2002116746A

Abstract

FIELD: polymers. SUBSTANCE: invention relates to binding agents based on novolacs phenol-formaldehyde oligomer for preparing press-powders designated for working under conditions of enhanced loadings. Binding agent comprises the following components, %: novolacs phenol- formaldehyde oligomer, 60.5-76.5; hexamethylenetetramine, 4.5-8.5; vanadium complex, 15.0-35.0. Vanadium complex represents product of interaction of meta-vanadate sodium and bis-aminophenol- formaldehyde oligomer obtained in extraction of vanadium from disposal technological solutions in ferrous metallurgy slimes processing. Invention allows the enhancement of the parent mechanical crushing strength and strength after thermal loading at 300 C for 30 min. EFFECT: improved and valuable properties of binding agent. 2 tbl, 8 ex

Description

Изобретение относится к области производства фенолоформальдегидного связующего новолачного типа, которое может быть использовано для широкого круга изделий, в частности, работающих при повышенных нагрузках. The invention relates to the production of phenol-formaldehyde binder novolac type, which can be used for a wide range of products, in particular, operating at high loads.

Известно связующее для изготовления абразивного инструмента, содержащее новолачный фенолоформальдегидный олигомер и отвердитель - гексаметилентетрамин, при этом на 100 мас.ч. олигомера добавляют 6-10 мас.ч. гексаметилентетрамина (авторское свидетельство СССР 531829, кл. С 08 L 61/14, 1976). Known binder for the manufacture of abrasive tools containing novolac phenol-formaldehyde oligomer and hardener - hexamethylenetetramine, with 100 wt.h. oligomers add 6-10 wt.h. hexamethylenetetramine (USSR author's certificate 531829, class C 08 L 61/14, 1976).

Недостатком известного связующего является относительно низкая механическая прочность на раздавливание и недостаточная теплостойкость, приводящая к снижению прочности в результате термического нагружения при 300^oС.A disadvantage of the known binder is the relatively low mechanical crushing strength and insufficient heat resistance, leading to a decrease in strength as a result of thermal loading at 300 ^o C.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является связующее (патент РФ 2010818, кл. С 08 L 61/10. Бюл. 7 от 15.04.94), содержащее порошкообразный новолачный фенолоформальдегидный олигомер (НФФО), отвердитель - гексаметилентетрамин (ГМТА) и модификатор, в качестве которого используют отход восстановления диоксида кремния, при следующем соотношении компонентов, (мас.ч) мас.%:
Новолачный фенолоформальдегидный олигомер - (100) 79,9-87,7
Гексаметилентетрамин - (6-12) 5,2-9,8
Отход восстановления диоксида кремния - (5-15) 4,4-12,1
Недостатком связующего по прототипу является относительно низкая механическая прочность, что ограничивает возможности создания пресс-материалов, работающих при повышенных нагрузках.The closest in technical essence and the achieved effect is a binder (RF patent 2010818, class C 08 L 61/10. Bull. 7 from 04/15/94) containing powdered novolac phenol formaldehyde oligomer (NFFO), hardener - hexamethylenetetramine (HMTA) and modifier , which use the recovery waste of silicon dioxide, in the following ratio of components, (wt.h) wt.%:
Novolac phenol-formaldehyde oligomer - (100) 79.9-87.7
Hexamethylenetetramine - (6-12) 5.2-9.8
Silica Recovery Waste - (5-15) 4.4-12.1
The disadvantage of the binder of the prototype is the relatively low mechanical strength, which limits the ability to create press materials operating at high loads.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение прочности связующего, что достигается тем, что в связующем, содержащем новолачный фенолоформальдегидный олигомер, гексаметилентетрамин и модификатор, в качестве последнего содержится комплекс ванадия, представлящий собой продукт взаимодействия метаванадата натрия и бисаминофенолоформальдегидного олигомера, полученный при извлечении ванадия из сбросных технологических растворов переработки шлаков черной металлургии, при следующем соотношении компонентов связующего, мас.%:
Новолачный фенолоформальдегидный олигомер - 60,5-76,5
Гексаметилентетрамин - 4,5-8,5
Комплекс ванадия - 15,0-35,0
Комплекс ванадия(V-ФФО) общей формулы VO(C₃₆H₄₉O₅N₂) представляет собой продукт взаимодействия метаванадата натрия и бисаминофенолоформальдегидного олигомера. V-ФФО образуется при извлечении ванадия из сбросных технологических растворов переработки передельных шлаков черной металлургии и представляет собой порошок, в котором ванадий находится в стабилизированном лигандной оболочкой наноразмерном состоянии (Букин В.И., Смирнова А.Г., Резник А.М. Экстракция ванадия (V) азотсодержащими олигомерами// Изв. ВУЗов. Цветная металлургия. 2000. 3, с. 16-22).The technical result of the invention is to increase the strength of the binder, which is achieved by the fact that in the binder containing novolac phenol formaldehyde oligomer, hexamethylene tetramine and the modifier, the latter contains a vanadium complex, which is a product of the interaction of sodium metavanadate and bisaminophenol formaldehyde oligomer obtained from the extraction of process vanadium slag processing solutions of ferrous metallurgy, in the following ratio of components weight,%:
Novolac phenol-formaldehyde oligomer - 60.5-76.5
Hexamethylenetetramine - 4.5-8.5
Vanadium Complex - 15.0-35.0
The vanadium complex (V-FFO) of the general formula VO (C ₃₆ H ₄₉ O ₅ N ₂ ) is the reaction product of sodium metavanadate and bisaminophenol formaldehyde oligomer. V-FFO is formed when vanadium is extracted from waste technological solutions for processing slag from ferrous metallurgy and is a powder in which vanadium is in a nanosized state stabilized by a ligand shell (Bukin V.I., Smirnova A.G., Reznik A.M. Extraction vanadium (V) nitrogen-containing oligomers // Izv. VUZov. Non-ferrous metallurgy. 2000. 3, p. 16-22).

Применение V-ФФО способствует образованию равномерно сшитой пространственной сетки связующего, обладающей высокой прочностью до и после нагревания. The use of V-FFO contributes to the formation of a uniformly crosslinked spatial network of the binder, which has high strength before and after heating.

Связующее готовят следующим образом. Порошки исходных компонентов загружают в лопастной смеситель в соответствии с рецептурой (таблица 1) и смесь перемешивают в течение 10 мин. A binder is prepared as follows. The powders of the starting components are loaded into a paddle mixer in accordance with the recipe (table 1) and the mixture is stirred for 10 minutes

Пример 1. 81 г порошкообразного фенолоформальдегидного олигомера, 6 г гексаметилентетрамина и 13 г комплекса ванадия перемешивали 10 мин в лопасном смесителе, затем полученное связующее для изготовления образцов вальцевали при температуре 130-140^oС, измельчали в шаровой мельнице и просеивали через сито с отверстием 0,5 мм. Образцы прессовали при 160^oС, давлении 10 МПа в течение 10 мин.Example 1. 81 g of a powdered phenol-formaldehyde oligomer, 6 g of hexamethylenetetramine and 13 g of a vanadium complex were mixed for 10 minutes in a hazardous mixer, then the obtained binder for producing samples was rolled at a temperature of 130-140 ^o C, crushed in a ball mill and sieved through a sieve with hole 0 5 mm. Samples were pressed at 160 ^° C and a pressure of 10 MPa for 10 minutes.

Испытания на раздавливание исходных образцов и прошедших термическое нагружение при 300^oС и выдержке 30 мин проводили на разрывной машине УМ-5. Результаты испытаний представлены в таблице 1.Tests for crushing the initial samples and passed thermal loading at 300 ^o C and holding for 30 minutes were carried out on a tensile testing machine UM-5. The test results are presented in table 1.

Примеры 2-8 выполняли, как указано выше при соотношении компонентов связующего, приведенных в таблице 1. Examples 2-8 were performed as described above with the ratio of the components of the binder are shown in table 1.

В таблице 2 представлены составы и свойства композиций для получения пресс-порошков, предназначенных для работы в условиях повышенных нагрузок. Пресс-порошки изготовлены нами с использованием связующих по предлагаемому изобретению (пример 5 таблицы 1) и по прототипу (пример 3). В качестве наполнителя использован порошок отвержденной фенолоформальдегидной смолы, Пресс-порошки и стандартные образцы из них готовили по известной технологии, принятой в производстве фенопластов. Table 2 presents the compositions and properties of the compositions for producing press powders designed to work under high loads. Press powders are made by us using binders according to the invention (example 5 of table 1) and according to the prototype (example 3). The cured phenol-formaldehyde resin powder was used as a filler. Press powders and standard samples were prepared from them according to the well-known technology adopted in the production of phenolic plastics.

Использование в качестве модификатора наноразмерного комплекса ванадия позволяет повысить исходную прочность на раздавливание связующего при оптимальном содержании компонентов в 1,8-2 раза. А после термического нагружения при 300^oС и выдержке в течение 30 мин в 1,4 раза.The use of a nanosized complex of vanadium as a modifier allows to increase the initial crushing strength of a binder with an optimal content of components by 1.8-2 times. And after thermal loading at 300 ^o C and holding for 30 minutes, 1.4 times.

При содержании комплекса ванадия менее 15 мас.% наблюдается значительное снижение прочности образцов после термического нагружения несмотря на то, что исходная прочность наивысшая. Это указывает на возможность использования такого связующего для создания изделий, работающих при обычных условиях. При содержании модификатора выше 35,0 мас.% наблюдается очень высокая активность взаимодействия комплекса ванадия с фенолоформальдегидным олигомером, что ухудшает технологические свойства и приводит к снижению механической прочности связующего. When the content of the vanadium complex is less than 15 wt.%, A significant decrease in the strength of the samples after thermal loading is observed despite the fact that the initial strength is the highest. This indicates the possibility of using such a binder to create products that work under ordinary conditions. When the modifier content is above 35.0 wt.%, A very high interaction activity of the vanadium complex with the phenol-formaldehyde oligomer is observed, which impairs the technological properties and leads to a decrease in the mechanical strength of the binder.

Предлагаемое связующее может быть использовано для создания фенольных пресс-порошков, предназначенных для работы в условиях повышенных нагрузок, о чем свидетельствуют данные таблицы 2. The proposed binder can be used to create phenolic press powders designed to work under high loads, as evidenced by the data in table 2.

Claims

A binder for producing press powders intended for operation under high loads, containing a powdered phenol formaldehyde oligomer, hexamethylenetetramine and a modifier, characterized in that it contains a vanadium complex as a modifier, which is a product of the interaction of sodium metavanadate and bisaminophenol formaldehyde oligomer obtained from waste technological solutions for the processing of slag from ferrous metallurgy, in the following ratio of components yelling, wt. %:
Novolac phenol-formaldehyde oligomer - 60.5-76.5
Hexamethylenetetramine - 4.5-8.5
Vanadium Complex - 15.0-35.0