RU2434907C2 - Moulding composition for slab materials for protective and structural purpose and method of preparing said composition - Google Patents
Moulding composition for slab materials for protective and structural purpose and method of preparing said composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2434907C2 RU2434907C2 RU2008132464/05A RU2008132464A RU2434907C2 RU 2434907 C2 RU2434907 C2 RU 2434907C2 RU 2008132464/05 A RU2008132464/05 A RU 2008132464/05A RU 2008132464 A RU2008132464 A RU 2008132464A RU 2434907 C2 RU2434907 C2 RU 2434907C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition according
- press composition
- binder
- filler
- aggregate
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к промышленности строительных и конструкционных материалов и может быть использовано в производстве тепло-, огнезащитных изделий, предназначенных для промышленного и жилищного строительства, авиа-, судо-, вагоностроения, электро- и радиотехнике и быту, а также для защиты окружающей среды.The invention relates to the industry of building and construction materials and can be used in the manufacture of heat, flame retardant products intended for industrial and housing construction, aircraft, shipbuilding, car building, electrical and radio engineering and household, as well as for environmental protection.
В настоящее время в производстве плитных материалов, типа древесно-волокнистых (ДВП) или древесно-стружечных плит (ДСП), прессованных конструкционных заготовок (ПКЗ) в качестве связующих веществ используются готовые термореактивные или термоплатстичные органические полимеры, такие как феноло-, амидо-, формальдегидные смолы, полиэтилен и их производные.Currently, in the production of plate materials, such as wood-fiber (fiberboard) or particleboard (particleboard), pressed structural blanks (PCZ), ready-made thermosetting or thermoplastic organic polymers such as phenol, amide, formaldehyde resins, polyethylene and their derivatives.
Существенным недостатком таких связующих и материалов на их основе является их токсичность, горючесть, малая устойчивость к действию окружающей среды.A significant drawback of such binders and materials based on them is their toxicity, combustibility, and low resistance to the action of the environment.
Известна пресс-масса для изготовления теплоизоляционного материала, включающая алюмохромфосфатное связующее, мочевину, древесное волокно и добавку в виде синтетической смолы [SU 533500, Кл. B29J 5/02, C08L 97/02, 1974].Known press material for the manufacture of heat-insulating material, including aluminochromophosphate binder, urea, wood fiber and additive in the form of a synthetic resin [SU 533500, CL. B29J 5/02, C08L 97/02, 1974].
Недостатком этой пресс-композиции является высокая горючесть и токсичность полученных на ее основе материалов и изделий.The disadvantage of this press composition is the high combustibility and toxicity of materials and products obtained on its basis.
Известна сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционного материала, содержащая алюмохромфосфатное связующее, мочевину и древесное волокно [SU 927788, Кл. C04B 43/12, B29J 5/00, 1980].Known raw mix for the manufacture of heat-insulating material containing alumochromophosphate binder, urea and wood fiber [SU 927788, CL. C04B 43/12, B29J 5/00, 1980].
Недостатками известного технического решения являются высокие теплопроводность, материалоемкость готового материала, а также стоимость готового материала из-за высокого содержания химикатов в составе сырьевой смеси.The disadvantages of the known technical solutions are high thermal conductivity, material consumption of the finished material, as well as the cost of the finished material due to the high content of chemicals in the composition of the raw material mixture.
Известна пресс-композиция для изготовления теплоизоляционного материала [RU 2148064, кл. C08L 97/02; C09K 3/00, 1999], включающая наполнитель в виде древесного волокна, древесной стружки или измельченных частиц отходов однолетних растений, фосфатный компонент, в качестве которого использованы полифосфаты аммония, и целевую добавку, содержащую парафин и связующее, в качестве которого использованы синтетические смолы.Known press composition for the manufacture of insulating material [RU 2148064, cl. C08L 97/02; C09K 3/00, 1999], including a filler in the form of wood fiber, wood shavings or crushed particles of waste from annual plants, a phosphate component, which is used ammonium polyphosphates, and a target additive containing paraffin and a binder, which is used synthetic resins.
Недостатком материалов и изделий, изготовленных на основе пресс-композиции по этому техническому решению, является высокая токсичность и низкие теплозащитные свойства.The disadvantage of materials and products made on the basis of the press composition according to this technical solution is high toxicity and low heat-shielding properties.
Известна пресс-композиция для производства трудногорючих плитных материалов, содержащая полифосфаты аммония, синтетическую смолу, парафин, древесное волокно, отходы однолетних растений [RU 2114882, кл. C08L 97/02, B27N 3/00, 1997].Known press composition for the production of slow-burning plate materials containing ammonium polyphosphates, synthetic resin, paraffin, wood fiber, waste from annual plants [RU 2114882, cl. C08L 97/02, B27N 3/00, 1997].
Недостатком известного технического решения является высокая токсичность входящих в состав композиции компонентов, ухудшающих условия производства, высокая стоимость готовой продукции.A disadvantage of the known technical solution is the high toxicity of the components that make up the composition that worsen the conditions of production, the high cost of the finished product.
Задачей изобретения является получение экологически чистых, нетоксичных, негорючих, стойких к воздействию агрессивной среды плитных материалов с более высокими тепло- и электромагнитнозащитными свойствами и конструкционными характеристиками.The objective of the invention is to obtain environmentally friendly, non-toxic, non-combustible, resistant to aggressive environments plate materials with higher heat and electromagnetic protection properties and structural characteristics.
Поставленная задача решается тем, что в известной пресс-композиции для плитных материалов защитного и конструкционного назначения, включающей заполнитель, изготовленный из волокнистого материала, связующее и целевую добавку, заполнитель выполнен из углеродосодержащего измельченного волокнистого материала, выбранного из группы волокон растительного и/или синтетического происхождения, в качестве связующего использованы неорганические полимеры, выбранные из группы металлофосфатов с катионами Al+++, Cr+++, В+++, Mg++ и анионами PO4 --- или металлосиликатов с катионами Na+, K+, Li+ с анионами SiO3 --, предварительно модифицированные растворами органических оснований с амидной связью выбранных из группы таких веществ, как карбамид, акриламид, меламин, оксид, тригидрат окиси алюминия или их смеси, а целевая добавка выполнена из гидрофобизатора, выбранного из группы парафин и кубовые остатки перегонки нефти, или - из отвердителя, выбранного из группы феноло- или аминоформальдегидная смола, хлориды металлов, аммония, минеральные кислоты, или из поверхностно-активных веществ, выбранных из группы кремнийорганическая смола, метилсиликонат калия, многоосновные органические кислоты, при следующем соотношении компонентов (% по сухой массе):The problem is solved in that in the known press composition for plate materials of protective and structural purposes, including a filler made of fibrous material, a binder and a target additive, the filler is made of carbon-containing crushed fibrous material selected from the group of fibers of plant and / or synthetic origin , used as binder inorganic polymers selected from the group metallophosphates with cations of Al +++, Cr +++, B +++, Mg ++ and the anions PO 4 ---, or IU allosilikatov with the cations Na +, K +, Li + with anions SiO 3 -, previously modified solutions of organic bases with an amide linkage selected from the group of substances such as urea, acrylamide, melamine, oxide, alumina trihydrate, or mixtures thereof, and the target the additive is made from a hydrophobizing agent selected from the group of paraffin and still bottoms from oil distillation, or from a hardener selected from the group of phenol or aminoformaldehyde resin, metal chlorides, ammonium, mineral acids, or from surfactants selected from the group of organosilicon resin, potassium methylsiliconate, polybasic organic acids, in the following ratio of components (% by dry weight):
В качестве заполнителя в пресс-композиции может быть использован волокнистый материал, такой как древесное или целлюлозное, или синтетическое полимерное волокно или стекловолокно, или углеродное волокно, или волокно волластанита, или волокна измельченных отходов однолетних растений (льнотресты, соломы и т.п.), или смеси этих волокон.As a filler in the press composition, fibrous material can be used, such as wood or cellulosic, or synthetic polymer fiber or fiberglass, or carbon fiber, or wollastanite fiber, or fibers of shredded waste from annual plants (flax, straw, etc.) , or mixtures of these fibers.
В качестве заполнителя может быть также использованы тканевый материал, такой как стеклоткань и/или углеродная ткань.A fabric material such as fiberglass and / or carbon fabric may also be used as a filler.
В качестве заполнителя может быть использован дисперсный материал, такой как измельченные шунгит или алюмомагнийсиликаты.Dispersed material, such as ground schungite or aluminum silicates, can be used as a filler.
Также в качестве заполнителя могут быть использованы измельченные перлит, или вермикулит, или флогопит, или аэросил, или диатомит, или базальтовое волокно, или цеолит, или тальк, или мусковит, или корунд, и/или мел, или смесь этих материалов, причем все эти материалы могут быть однородной или различной дисперсности.Also, crushed perlite, or vermiculite, or phlogopite, or aerosil, or diatomite, or basalt fiber, or zeolite, or talc, or muscovite, or corundum, and / or chalk, or a mixture of these materials can be used, all these materials may be uniform or of varying fineness.
В качестве заполнителя может быть также использована смесь древесной стружки и любого из указанных выше дисперсных материалов и/или волокнистых материалов.A mixture of wood chips and any of the above dispersed materials and / or fibrous materials can also be used as a filler.
Заполнитель может быть выполнен в виде одного или нескольких слоев из измельченных волокон, остальные слои выполнены из неразрывных волокон с длиной, соответствующей длине плиты пресс-композиции, и распределенных по всей ее ширине с одинаковой и/или с различной удельной плотностью.The filler may be made in the form of one or more layers of crushed fibers, the remaining layers are made of inextricable fibers with a length corresponding to the length of the press composition plate, and distributed over its entire width with the same and / or different specific gravity.
Заполнитель может быть выполнен в виде слоев из любых вышеуказанных волокнистых и/или тканевых, и/или дисперсных материалов.The filler may be made in the form of layers of any of the above fibrous and / or fabric, and / or dispersed materials.
Для придания пресс-композиции защитных свойств от электромагнитного излучения в заполнитель добавлен порошок шунгита или сажа, или металлические волокна, или смесь углеродных волокон, графитизированных при температуре 950-1700°С, или сажа, графитизированная при температуре 1200°С, или металлические волокна в объеме 0-33% сухого вещества.To give the press composition protective properties against electromagnetic radiation, shungite powder or carbon black, or metal fibers, or a mixture of carbon fibers graphitized at a temperature of 950-1700 ° C, or carbon black graphitized at a temperature of 1200 ° C, or metal fibers in a volume of 0-33% dry matter.
Для обеспечения высоких свойств водостойкости в качестве целевой добавки используются гидрофобизаторы, такие как парафин или кубовые остатки перегонки нефти.To ensure high water resistance properties, hydrophobizing agents, such as paraffin or still bottoms, are used as the target additive.
Для увеличения прочностных свойств материала в качестве целевой добавки можно использовать отвердитель, такой феноло- или аминоформальдегидная смола. Эта же задача будет решена, если в качестве отвердителя используется минеральная кислота или хлориды металлов или аммония. В качестве минеральной кислоты использована серная или фосфорная кислота.To increase the strength properties of the material, a hardener, such a phenol or aminoformaldehyde resin, can be used as the target additive. The same problem will be solved if mineral acid or metal or ammonium chlorides are used as hardener. Sulfuric or phosphoric acid is used as a mineral acid.
В качестве минеральной кислоты может быть использована серная или фосфорная кислота.Sulfuric or phosphoric acid may be used as a mineral acid.
Для предотвращения растрескивания наружных слоев плитных материалов в качестве целевой добавки используются поверхностно-активные вещества, такие кремнийорганическая смола, метилсиликонат калия, многоатомные органические кислоты.To prevent cracking of the outer layers of plate materials, surfactants, such as silicone resin, potassium methylsiliconate, and polyhydric organic acids, are used as the target additives.
Для усиления защиты от внешнего электромагнитного излучения могут быть использованы предварительно модифицированные растворы органических оснований с амидной связью и/или оксидов или тригидратов окиси алюминия или их смесями с неорганическими полимерами.To enhance protection against external electromagnetic radiation, pre-modified solutions of organic bases with an amide bond and / or alumina oxides or trihydrates or mixtures thereof with inorganic polymers can be used.
В модифицированных растворах может быть использована вода, предварительно структурированная вода путем воздействия магнитного поля или электрического тока, или термообработки и/или воздействия ультразвукового, и/или ультрафиолетового или СВЧ-излучения. В качестве структурированной воды может быть использована дистиллированная, или талая, или дождевая вода.Modified solutions can use water, pre-structured water by exposure to a magnetic field or electric current, or heat treatment and / or exposure to ultrasound and / or ultraviolet or microwave radiation. As structured water, distilled, or melt, or rain water can be used.
Поставленная задача может быть решена также тем, что в способе изготовления пресс-композиции для плитных материалов защитного и конструкционного назначения, заключающемся в предварительном приготовлении заполнителя, рабочего раствора связующего и целевой добавки, обработке заполнителя рабочим раствором с последующим подсушиванием, формированием в брикеты и горячим прессованием, рабочий раствор готовят следующим образом: смешивают структурированный водный раствор органических оснований с амидной связью с неорганическими полимерами, такими как металлофосфаты с катионами Al+++, Cr+++, В++, Mg++ и анионами PO4 ---, и целевую добавку, полученную смесь нагревают до температуры 40-75°С, поддерживают эту температуру раствора в течение 5-20 минут до получения вязкости раствора 16-27 сП, после чего полученным раствором обрабатывают заполнитель.The problem can also be solved by the fact that in the method of manufacturing a press composition for plate materials of protective and structural purpose, which consists in the preliminary preparation of aggregate, a working solution of a binder and a target additive, processing the aggregate with a working solution, followed by drying, forming into briquettes and hot pressing , a working solution is prepared as follows: mix a structured aqueous solution of organic bases with an amide bond with an inorganic polymer and like cations metallophosphates Al +++, Cr +++, B ++, Mg ++ and the anions PO 4 ---, and a target additive, the resulting mixture is heated to a temperature of 40-75 ° C, maintained at this temperature solution for 5-20 minutes to obtain a solution viscosity of 16-27 cP, after which the aggregate is treated with the resulting solution.
Эта задача будет также решена, если эти же неорганические полимеры модифицированы растворами оксидов алюминия или растворами тригидрата окиси алюминия или эти же неорганические полимеры модифицированы смесью растворов органических оснований с амидной связью, оксидов и тригидрата окиси алюминия.This problem will also be solved if the same inorganic polymers are modified with alumina solutions or alumina trihydrate solutions or the same inorganic polymers are modified with a mixture of solutions of organic bases with an amide bond, oxides and alumina trihydrate.
Эта задача будет также решена, если в качестве связующего использованы модифицированные растворами неорганические полимеры, такие как металлосиликаты с катионами Na+, или K+, или Li+ и анионами SiO3 -, или такие же неорганические полимеры, модифицированные растворами оксидов алюминия или растворами тригидрата окиси алюминия, или эти же неорганические полимеры, модифицированные смесью растворов органических оснований с амидной связью, оксидов и тригидрата окиси алюминия.This problem will also be solved if inorganic polymers, such as metal silicates with Na + , or K + , or Li + cations and SiO 3 - anions, or the same inorganic polymers modified with aluminum oxide solutions or trihydrate solutions, are used as a binder alumina, or the same inorganic polymers, modified with a mixture of solutions of organic bases with an amide bond, oxides and aluminum oxide trihydrate.
При этом, если используют в качестве неорганических полимеров в связующем металлофосфаты, а в качестве целевой добавки гидрофобизатор, то заполнитель обрабатывают связующим и целевой добавкой совместно, а если используют в качестве связующего металлосиликаты, а качестве целевой добавки отвердитель, то заполнитель обрабатывают связующим и отвердителем одновременно, но раздельно.Moreover, if metallophosphates are used as inorganic polymers in a binder, and a hydrophobizing agent is used as a target additive, then the aggregate is treated with a binder and a target additive together, and if hardeners are used as a binder, the filler is treated with a binder and hardener simultaneously but separately.
Для усиления защиты от внешнего электромагнитного излучения структуризацию неорганического полимера производят путем нагревания до 75°С или воздействия постоянного электрического тока напряжением до 36 В в течение 12 часов или подвергают воздействию переменного магнитного поля.To enhance protection against external electromagnetic radiation, the inorganic polymer is structured by heating to 75 ° C or by applying a direct electric current of voltage up to 36 V for 12 hours or by exposure to an alternating magnetic field.
Сравнение заявленного технического решения с известными решениями из уровня техники не выявило аналогичных решений, что позволяет установить его соответствие критерию «новизна».Comparison of the claimed technical solution with known solutions from the prior art did not reveal similar solutions, which allows us to establish its compliance with the criterion of "novelty."
Предложенная пресс-композиция является промышленно применимой, разработанные технические средства соответствуют критерию «изобретательский уровень», так как они явным образом не следуют из уровня техники.The proposed press composition is industrially applicable, the developed technical means meet the criterion of "inventive step", since they do not explicitly follow from the prior art.
При этом из последнего не выявлено каких-либо преобразований, характеризуемых отличительными существенными признаками, для достижения указанного технического результата.Moreover, from the last, no transformations, characterized by distinctive essential features, were found to achieve the specified technical result.
Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности.Thus, the proposed technical solution meets the established conditions of patentability.
Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.
Известно, что полимерные композиционные материалы (ПКМ) характеризуются прежде всего наличием в их составе армирующей части и матрицы - связующего. В качестве матрицы в ПКМ, как правило, применяются термореактивные и термопластичные полимеры. Существенным недостатком связующих на базе органических полимеров и ПКМ на их основе является их недостаточная химическая активность, приводящая к малой устойчивости их к действию дестабилизирующих факторов (ДФ) внешней среды, таких как огонь, микробные объекты, высокие температуры, внешняя атмосфера, условия космического пространства, радиационные поля.It is known that polymer composite materials (PCM) are characterized primarily by the presence in their composition of the reinforcing part and the matrix - binder. As a matrix in PCM, as a rule, thermoset and thermoplastic polymers are used. A significant drawback of binders based on organic polymers and PCM based on them is their insufficient chemical activity, which leads to their low resistance to the action of destabilizing factors (DF) of the external environment, such as fire, microbial objects, high temperatures, the external atmosphere, outer space conditions, radiation fields.
Сами органические полимеры, условия их производства, продукты их горения отличаются высокой токсичностью и горючестью. С этой точки зрения большой интерес представляет возможность создания безвредных, не отравляющих атмосферу, недра, подземные и поверхностные воды, устойчивых к действию ДФ ПКМ, обладающих к тому же высокими защитными и конструкционными характеристиками.Organic polymers themselves, the conditions of their production, their combustion products are highly toxic and combustible. From this point of view, it is of great interest to create harmless, non-poisoning atmosphere, subsoil, groundwater and surface waters that are resistant to PCM DF, which also have high protective and structural characteristics.
С позиций этих принципов в рамках поисковых исследований были апробированы новые полифункциональные связующие вещества на базе неорганических полимеров, [В.В.Станцо. Неорганические полимеры. - М.: Знание, 1965, с.12 и Ю.Д.Семчиков. Неорганические полимеры. http:/pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/183.html], не содержащие в своем составе, а также в продуктах их горения и переработки вредных веществ, распространяющихся на рабочие места, в окружающую среду. При этом эти ППС устойчивы к действию различных ДФ.From the positions of these principles, within the framework of exploratory research, new multifunctional binders based on inorganic polymers were tested, [V.V. Stanzo. Inorganic polymers. - M.: Knowledge, 1965, p. 12 and Yu.D. Semchikov. Inorganic polymers. http: /pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/183.html], not containing in its composition, as well as in products of their combustion and processing of harmful substances that apply to workplaces, into the environment. Moreover, these faculty are resistant to various DF.
Полимерные композиционные материалы (ПКМ) на базе неорганических полимеров (ППС) обладают этими же свойствами: они экологически чисты, устойчивы к действию огня и высоких температур, атмосферных условий, домовых грибов, не гигроскопичны, имеют высокие физико-механические и теплофизические свойства, радиационную стойкость, обладают свойствами ослабления электромагнитного излучения в СВЧ-диапозоне, шумопоглощения и т.д..Polymeric composite materials (PCM) based on inorganic polymers (PPS) have the same properties: they are environmentally friendly, resistant to fire and high temperatures, atmospheric conditions, house mushrooms, not hygroscopic, have high physical, mechanical and thermal properties, radiation resistance , possess the properties of attenuation of electromagnetic radiation in the microwave range, noise absorption, etc.
Процесс образования ППС основан на реакции взаимодействия гидрата окиси алюминия, хромового ангидрита и ортофосфорной кислоты с органическим основанием с амидной связью в две стадии.The PPS formation process is based on the reaction of the interaction of alumina hydrate, chromic anhydrite and phosphoric acid with an organic base with an amide bond in two stages.
На первой стадии получают металлосодержащие неорганические полимеры (полифосфаты), способные в полимерном растворе распадаться на мономерные катионы металлов с высоким ионным потенциалом и высокомолекулярные анионы. Введение в такой полимер растворов органических оснований с амидной связью и специальных целевых добавок приводит к формированию упорядоченной структуры нового полимера в силу близкого расположения указанных групп кулоновских и химических взаимодействий. В результате этих взаимодействий образуется новый реакционноспособный полифункциональный полимер с высокой химической активностью.At the first stage, metal-containing inorganic polymers (polyphosphates) are obtained that are capable of decaying in the polymer solution into monomeric metal cations with high ionic potential and high molecular weight anions. The introduction of solutions of organic bases with an amide bond and special target additives into such a polymer leads to the formation of an ordered structure of the new polymer due to the close proximity of the indicated groups of Coulomb and chemical interactions. As a result of these interactions, a new reactive polyfunctional polymer with high chemical activity is formed.
Структуризация водного раствора приводит к появлению новых потребительских качеств и свойств неорганических полимеров и материалов на их основе.The structuring of an aqueous solution leads to the emergence of new consumer qualities and properties of inorganic polymers and materials based on them.
Структурированный раствор - это раствор, в котором вода имеет измененную кристаллическую решетку, которая получается в результате воздействия магнитного поля и/или электрического тока, и/или дистилляции, и/или таяния, и/или конденсации, и/или в результате термической обработки (нагреванию или охлаждению), и/или воздействию ультрафиолетового или ультразвукового или СВЧ-излучения.A structured solution is a solution in which water has an altered crystal lattice, which is obtained as a result of exposure to a magnetic field and / or electric current, and / or distillation, and / or melting, and / or condensation, and / or as a result of heat treatment ( heating or cooling), and / or exposure to ultraviolet or ultrasonic or microwave radiation.
Структурированный раствор - это и раствор, который в готовом виде подвергнут любым вышеперечисленным воздействиям.A structured solution is also a solution that, when finished, is subjected to any of the above effects.
Химическая активность ППС связана с наличием в их структуре катионов металлов с высоким ионным потенциалом Al+++, В+++, Cr+++, Mg++, Na+, K+, Li+ и анионов с большим ионным радиусом PO4 ---, SiO3 ---, активных функциональных групп - типа ОН и NH2, реакционноспособных по отношению к наполнителю. Это обеспечивает выгодные условия формирования структуры ПКМ, обусловленное протеканием параллельных реакций в системе - синтеза нового полимера, его отверждения и физико-химических взаимодействий активных составляющих неорганических полимеров с компонентами заполнителя.The chemical activity of PPS is associated with the presence in their structure of metal cations with high ion potential Al +++ , B +++ , Cr +++ , Mg ++ , Na + , K + , Li + and anions with a large ionic radius PO 4 --- , SiO 3 --- , active functional groups - such as OH and NH 2 , reactive with respect to the filler. This provides favorable conditions for the formation of the PCM structure due to the occurrence of parallel reactions in the system — synthesis of a new polymer, its curing, and physicochemical interactions of the active components of inorganic polymers with aggregate components.
Как оказалось, неорганический полимер обладает одновременно свойствами и связующего, и антипирена, и антисептика и придает материалу устойчивость к действию огня, биологических объектов.As it turned out, the inorganic polymer has both the properties of a binder, a flame retardant, and an antiseptic and gives the material resistance to fire, biological objects.
Исходя из вышеизложенного для улучшения достигаемых качеств нового полимера дополнительно, перед второй стадией, с целью увеличения количества (запаса) и структуризации заряженных частиц ППС нагревают и подвергают воздействию постоянного электрического тока (по типу электрофореза) напряжением до 36 В не более 12 часов. Продолжительность воздействия определяется концентрацией, объемом и наличием добавок в полимере.Based on the foregoing, in order to improve the achieved qualities of the new polymer, in addition, before the second stage, in order to increase the amount (supply) and structure of charged particles, the PPS are heated and subjected to direct electric current (by the type of electrophoresis) with a voltage of up to 36 V for no more than 12 hours. The duration of exposure is determined by the concentration, volume and presence of additives in the polymer.
Дополнительно для увеличения энергии движения и взаимодействия заряженных частиц на второй стадии получения нового полимера рабочий раствор подвергают воздействию переменного магнитного поля.Additionally, to increase the energy of motion and interaction of charged particles in the second stage of obtaining a new polymer, the working solution is exposed to an alternating magnetic field.
Так как неорганический полимер является диамагнетиком, его частицы приобретают магнитный момент лишь под воздействием внешнего магнитного поля.Since the inorganic polymer is a diamagnet, its particles acquire a magnetic moment only under the influence of an external magnetic field.
Всякое излучение и прием электромагнитных волн, так же как и их распространение в веществе, связаны с взаимодействием электромагнитного поля (ЭМП) и среды. Взаимодействие переменного ЭМП с веществом сопровождается движением зарядов в атомах и молекулах. Возбуждение колебаний электронов приводит к излучению собственного микрополя. ЭМП в веществе (внутреннее поле) - это результат взаимодействия внешнего переменного макроскопического поля с совокупным полем микроизлучателей (электронов, атомов, молекул). В результате возникает магнитная поляризация и заряженные частицы в веществе переходят с одного энергетического уровня на другой.All radiation and reception of electromagnetic waves, as well as their propagation in matter, are associated with the interaction of the electromagnetic field (EMF) and the medium. The interaction of a variable EMF with matter is accompanied by the movement of charges in atoms and molecules. The excitation of electron vibrations leads to the emission of its own microfield. EMF in a substance (internal field) is the result of the interaction of an external variable macroscopic field with the combined field of microradiators (electrons, atoms, molecules). As a result, magnetic polarization occurs and charged particles in a substance transfer from one energy level to another.
Измерение электрофизических параметров, в частности электропроводимости ПКМ с заполнителем из природного углеродосодержащего материала, показали их схожесть по этому параметру с полупроводниками. Так для полупроводников электропроводимость 102-106 Ом·см, а для заявленных ПКМ≈104 Ом·см.Measurement of electrophysical parameters, in particular, PCM electrical conductivity with aggregate made of natural carbon-containing material, showed their similarity with semiconductors in this parameter. So for semiconductors, the electrical conductivity is 10 2 -10 6 Ohm · cm, and for the declared PCM ≈10 4 Ohm · cm.
Электромагнитные свойства полупроводников обусловлены в большинстве случаев взаимодействием свободных носителей зарядов с ЭМП.The electromagnetic properties of semiconductors are due in most cases to the interaction of free charge carriers with electromagnetic fields.
Для процесса перехода пресс-композиции, состоящей из смешанных заполнителей и рабочего раствора (связующего и целевой добавки) в жидком и/или гелеобразном состоянии, в твердую фазу при горячем прессовании или сушке появляется возможность получения ПКМ как материалов с постоянным электрическим моментом. Им свойственна асимметрия распределения электрических зарядов и способность создавать внешнее ЭМП. Для этого требуется обеспечить затвердевание неорганических полимеров в сильном электрическом поле. После затвердевания изменение установившейся ориентации затруднено, а поляризация как бы замораживается и остается в метастабильном состоянии.For the process of transition of a press composition consisting of mixed fillers and a working solution (binder and target additive) in a liquid and / or gel state to the solid phase during hot pressing or drying, it becomes possible to obtain PCMs as materials with a constant electric moment. They are characterized by an asymmetry in the distribution of electric charges and the ability to create an external EMF. This requires the solidification of inorganic polymers in a strong electric field. After solidification, a change in the established orientation is difficult, and the polarization seems to freeze and remains in a metastable state.
Проведенные исследования лабораторных образцов плитных материалов с заполнителем из углеродсодержащих материалов на взаимодействие с электромагнитным излучением в диапазоне частот 800-2000 МГц показали существенное ослабление интенсивности электромагнитного излучения в ближайшей зоне за таким экраном (до 90%) в основном за счет поглощения энергии.Studies of laboratory samples of plate materials with aggregate of carbon-containing materials for interaction with electromagnetic radiation in the frequency range 800-2000 MHz showed a significant weakening of the intensity of electromagnetic radiation in the nearest zone behind such a screen (up to 90%) mainly due to energy absorption.
Результаты испытаний указали еще ряд областей использования таких ПКМ. Они могут быть использованы в качестве защитных поверхностей в квартире (комнате) в виде декоративных и/или строительных, встроенных внутренних или наружных элементов конструкции, прикрепленных к стене, перегородке и т.п., для защиты от СВЧ-излучений компьютеров, радиотелефонов (в том числе мобильных), для защиты от несанкционированного доступа к информации, для защиты от излучения радиолокаторов, стационарных станций мобильной связи в ближней зоне и т.д.The test results indicated a number of areas of use of such RMBs. They can be used as protective surfaces in an apartment (room) in the form of decorative and / or building, built-in internal or external structural elements attached to a wall, partition, etc., to protect computers, cordless phones from microwave radiation (in including mobile ones), for protection against unauthorized access to information, for protection against radiation from radars, stationary mobile communication stations in the near field, etc.
Использование, например, шунгита в такой панели позволяет не только ослабить ЭМИ, но и снизить воздействие геопатогенных зон, придать этим панелям уникальные целебные свойства.Using, for example, shungite in such a panel allows not only to attenuate electromagnetic radiation, but also to reduce the impact of geopathic zones, to give these panels unique healing properties.
Для решения задачи придания материалу необходимых теплоизоляционных свойств были привлечены известные теоретические представления: теплоизолирующая способность материала достигается, главным образом, за счет низкой теплопроводности воздуха, заполняющего поры наполнителя. Чем больше закрытых и сквозных пор в материале, тем больше в нем воздуха. Это достигается применением высокопористых материалов в качестве заполнителей и низкой плотностью конечного продукта.To solve the problem of giving the material the necessary heat-insulating properties, the well-known theoretical concepts were used: the heat-insulating ability of the material is achieved mainly due to the low thermal conductivity of the air filling the pores of the filler. The more closed and through pores in the material, the more air in it. This is achieved by the use of highly porous materials as fillers and low density of the final product.
Технология производства неорганических полимеров проста и сводится к совмещению твердого и жидкого компонентов в реакторе с мешалкой и рубашкой для нагрева, т.е. по принципам классической химической технологии. В частности, она состоит из следующих стадий:The production technology of inorganic polymers is simple and reduces to combining solid and liquid components in a reactor with a stirrer and a heating jacket, i.e. according to the principles of classical chemical technology. In particular, it consists of the following stages:
а) подготовка сырья и материалов;a) the preparation of raw materials;
б) приготовление реакционной смеси;b) preparation of the reaction mixture;
в) получение полупродукта;c) obtaining an intermediate product;
г) конденсация полупродукта с раствором органического основания;d) condensation of the intermediate with a solution of an organic base;
д) стабилизация готового связующего.d) stabilization of the finished binder.
Процесс получения связующего в виде неорганического полимера можно представить в виде следующих уравнений. Для металлофосфатных связующих:The process of obtaining a binder in the form of an inorganic polymer can be represented in the form of the following equations. For metallophosphate binders:
В продуктах конденсаций по уравнению (2) содержатся фрагменты высокомолекулярной структуры типа:According to equation (2), condensation products contain fragments of a high molecular weight structure of the type:
Металлофосфаты, образующиеся по реакции (1), относятся к классу неорганических полимеров; связующее, образующееся по реакции (2), относится к амидометаллофосфатам.The metal phosphates formed by reaction (1) belong to the class of inorganic polymers; the binder formed by reaction (2) relates to amidometallophosphates.
Процесс получения ППС на базе металлосиликатов можно представить следующими уравнениями:The process of obtaining PPP based on metallosilicates can be represented by the following equations:
Как в случае применения фосфатных, так и в случае применения металлосиликатных полимеров, происходит внедрение в их структуру активных -NH-групп, что способствует усилению связующих свойств ППС. Отверждение ППС можно представить на примере алюмохромфосфатного связующего:Both in the case of the use of phosphate and in the case of the use of metallosilicate polymers, the introduction of active -NH groups into their structure takes place, which helps to strengthen the binding properties of the PPS. The curing of PPS can be represented by the example of aluminochromophosphate binder:
Пресс-композиция для изготовления ПКМ на базе ППС готовится следующим образом.The press composition for the manufacture of PCM based on PPP is prepared as follows.
Предварительно приготавливают заполнитель, например, из порошкового и/или волокнистого, и/или стружечного материала путем расщепления или размола предварительно протестированных образцов материалов, их фильтрацией (разделением по фракциям, длине, толщине волокон), дозированием необходимых компонентов и их подачу одновременно или раздельно в заданной последовательности в смеситель.Aggregates are preliminarily prepared, for example, from powder and / or fibrous and / or particle material by splitting or grinding previously tested material samples, filtering them (fractionating, length, fiber thickness), dispensing the necessary components and supplying them simultaneously or separately to given sequence in the mixer.
Затем готовят рабочий раствор: смешивают обычный или структурированный водный раствор органических оснований с амидной связью и/или оксида или тригидрата окиси алюминия или их смесей со структурированными или неструктурированными неорганическими полимерами, такими как металлофосфаты с катионами Al+++ и Cr+++, или Al+++ и В+++, или Mg++, Al+++ и В+++, и анионами PO4 ---, или металлосиликаты с катионами Na+, или K+, или Li+ и анионами SiO3 -- и целевую добавку, полученную смесь нагревают до температуры 40-75°С, поддерживают эту температуру раствора в течение 5-20 минут до получения вязкости раствора 16-27 сП.A working solution is then prepared: a conventional or structured aqueous solution of organic bases with an amide bond and / or alumina oxide or trihydrate or mixtures thereof with structured or unstructured inorganic polymers such as metallophosphates with Al +++ and Cr +++ cations are mixed , or Al +++ and B +++ , or Mg ++ , Al +++ and B +++ , and PO 4 --- anions, or metal silicates with Na + or K + or Li + cations and SiO anions 3 - and the target additive, the resulting mixture is heated to a temperature of 40-75 ° C, maintain this temperature of the solution for 5 -20 minutes to obtain a solution viscosity of 16-27 cP.
Приготовленный заполнитель обрабатывают рабочим раствором в смесителе с интенсивным перемешиванием, после достижения заданной однородности выгружают из смесителя, подсушивают, далее формируют полученный материал в брикеты и подвергают горячему прессованию или термообработке в туннельных печах.The prepared aggregate is treated with a working solution in a mixer with vigorous stirring, after reaching a given uniformity, it is discharged from the mixer, dried, then the resulting material is formed into briquettes and subjected to hot pressing or heat treatment in tunnel ovens.
При этом, если в качестве связующего используются металлофосфаты, а в качестве целевой добавки гидрофобизатор, то заполнитель обрабатывают рабочим раствором связующего и целевой добавкой совместно.Moreover, if metallophosphates are used as a binder, and a hydrophobizing agent is used as the target additive, then the aggregate is treated together with the binder working solution and the target additive.
Если в качестве связующего используют металлосиликаты, а в качестве целевой добавки отвердитель, то заполнитель обрабатывают связующим и целевой добавкой раздельно в силу специфики протекания химической реакции.If metal silicates are used as a binder, and a hardener is used as the target additive, then the aggregate is treated separately with the binder and the target additive due to the specifics of the chemical reaction.
Например, волокнистый заполнитель загружают в скоростной смеситель, куда через пневматическую форсунку подают и распыляют связующее, целевую добавку - вспенивающий агент в виде карбамида. Полученную смесь подсушивают в пневматических или тоннельных сушилках до влажности 8-9%, затем сырьевую смесь формируют в брикеты и подвергают горячему прессованию или сушке при температурах 160-3000°С. Компоненты используются в соотношении:For example, the fibrous aggregate is loaded into a high-speed mixer, where a binder is fed and sprayed through a pneumatic nozzle, the target additive is a blowing agent in the form of urea. The resulting mixture is dried in pneumatic or tunnel dryers to a moisture content of 8-9%, then the raw material mixture is formed into briquettes and subjected to hot pressing or drying at temperatures of 160-3000 ° C. The components are used in the ratio:
В процессе этих воздействий пресс-композиция поликонденсируется и принимает заданные форму и свойства.During these influences, the press composition is polycondensed and takes the given shape and properties.
Примеры полученных таких композиций представлены в таблице 1 (см. приложение).Examples of such compositions obtained are presented in table 1 (see appendix).
Физико-механические и другие характеристики ПКМ, соответствующих указанным в таблице 1 пресс-композициям, приведены в таблице 2.Physico-mechanical and other characteristics of PCM, corresponding to the press compositions specified in table 1, are shown in table 2.
Сравнительные испытания известных, используемых в настоящее время ПКМ в виде древесно-плитных материалов, в которых в качестве связующего используются карбамидоформальдегидные смолы, и опытных образцов материалов заявленной пресс-композиции на основе древесной стружки и природных минералов приведены в таблице 3.Comparative tests of the currently known PCMs in the form of wood-plate materials, in which urea-formaldehyde resins are used as a binder, and prototypes of the materials of the claimed press composition based on wood chips and natural minerals are given in table 3.
Кроме указанных выше в таблице преимуществ заявленная пресс-композиция и ПКМ на ее основе обладают рядом потребительских свойств, таких как экологическая и пожарная безопасность, био- и радиационная стойкость, защита от электромагнитного излучения.In addition to the advantages indicated in the table above, the declared press composition and PCM based on it have a number of consumer properties, such as environmental and fire safety, bio and radiation resistance, and protection against electromagnetic radiation.
При этом производство таких ПКМ не сопровождается выделением вредных веществ, в производстве не используются вредные компоненты. Эксплуатация таких ПКМ в различных условиях (нагревание, воздействие химических реагентов и т.п.) не приводит к выделению агрессивных токсичных реагентов.Moreover, the production of such PCMs is not accompanied by the release of harmful substances; harmful components are not used in the production. Operation of such PCMs under various conditions (heating, exposure to chemicals, etc.) does not lead to the release of aggressive toxic agents.
Приложение.Application.
В табл.1, 2 в числителе - значения для теплоизоляционных плит, в знаменателе - для конструкционных.In tables 1, 2 in the numerator are the values for heat-insulating plates, in the denominator for constructional ones.
Claims (41)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008132464/05A RU2434907C2 (en) | 2008-08-07 | 2008-08-07 | Moulding composition for slab materials for protective and structural purpose and method of preparing said composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008132464/05A RU2434907C2 (en) | 2008-08-07 | 2008-08-07 | Moulding composition for slab materials for protective and structural purpose and method of preparing said composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008132464A RU2008132464A (en) | 2010-02-20 |
| RU2434907C2 true RU2434907C2 (en) | 2011-11-27 |
Family
ID=42126573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008132464/05A RU2434907C2 (en) | 2008-08-07 | 2008-08-07 | Moulding composition for slab materials for protective and structural purpose and method of preparing said composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2434907C2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2485729C1 (en) * | 2012-03-20 | 2013-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Method for production of magnetic composition |
| RU2531817C1 (en) * | 2013-04-17 | 2014-10-27 | Открытое акционерное общество "Инженерно-маркетинговый центр Концерна "Вега" ОАО "ИМЦ Концерна "Вега" | Moulding compound for radiation-proof board materials and method for production thereof |
| RU2573512C1 (en) * | 2014-12-03 | 2016-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН) | Organo-inorganic binding agent for obtaining composite materials with reduced combustibility (versions) |
| RU2666759C1 (en) * | 2017-12-11 | 2018-09-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова" | Composition for manufacture of low-toxic fiberboards based on aminoformaldehyde binder including guanilmocepain sulphate as a formaldehyde scavenger |
| RU2720306C1 (en) * | 2019-01-14 | 2020-04-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ТДН" | Binder modifier for making wood boards, compound and method of producing |
| RU2808804C1 (en) * | 2023-04-07 | 2023-12-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Composite material made of carbon fibre and phosphate binder and method for its production |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012088694A1 (en) * | 2010-12-30 | 2012-07-05 | Chen Yaowu | Plate synthesized by waste circuit board powder and manufacturing process thereof |
| RU2471822C1 (en) * | 2011-07-05 | 2013-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет "СГТУ" | Method of producing polymer moulding material |
| CN110722709B (en) * | 2019-09-12 | 2021-09-14 | 保山隆基硅材料有限公司 | Carbon-carbon preform and preparation method thereof |
-
2008
- 2008-08-07 RU RU2008132464/05A patent/RU2434907C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| НИКОЛАЕВ Н.Е., СТРЕЛКОВ В.П. Экологически чистые трудногорючие древеснокомпозиционные плитные материалы многофункционального назначения, Лесной журнал, 1999, №1. * |
| СЫЧЕВ М.М. Неорганические клеи. - Л.: Химия, 1974 с.103-122, 127-143. Обзорная информация, Силикатные лакокрасочные материалы. - М.: НИИТЭХИМ, 1989, с.13-23. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2485729C1 (en) * | 2012-03-20 | 2013-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Method for production of magnetic composition |
| RU2531817C1 (en) * | 2013-04-17 | 2014-10-27 | Открытое акционерное общество "Инженерно-маркетинговый центр Концерна "Вега" ОАО "ИМЦ Концерна "Вега" | Moulding compound for radiation-proof board materials and method for production thereof |
| RU2573512C1 (en) * | 2014-12-03 | 2016-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН) | Organo-inorganic binding agent for obtaining composite materials with reduced combustibility (versions) |
| RU2666759C1 (en) * | 2017-12-11 | 2018-09-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова" | Composition for manufacture of low-toxic fiberboards based on aminoformaldehyde binder including guanilmocepain sulphate as a formaldehyde scavenger |
| RU2720306C1 (en) * | 2019-01-14 | 2020-04-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ТДН" | Binder modifier for making wood boards, compound and method of producing |
| RU2808804C1 (en) * | 2023-04-07 | 2023-12-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Composite material made of carbon fibre and phosphate binder and method for its production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008132464A (en) | 2010-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2434907C2 (en) | Moulding composition for slab materials for protective and structural purpose and method of preparing said composition | |
| He et al. | Mechanical, durability and environmental aspects of magnesium oxychloride cement boards incorporating waste wood | |
| Lei et al. | Influence of nanoclay on urea‐formaldehyde resins for wood adhesives and its model | |
| CN102061059B (en) | Wood fiber reinforced inflaming retarding foam material and machining method thereof | |
| ES2632426T3 (en) | Wood-based panels, method for its manufacture and use | |
| Chindaprasirt et al. | Properties of wood flour/expanded polystyrene waste composites modified with diammonium phosphate flame retardant | |
| CN102153937A (en) | Surface fireproof coating of wood plastic composite material and preparation method of surface fireproof coating | |
| Gürü et al. | Production of polymer matrix composite particleboard from walnut shell and improvement of its requirements | |
| CN110643280A (en) | High-temperature-resistant flame-retardant powder coating and preparation method thereof | |
| US5382387A (en) | Mouldings containing expandable graphite, their production and their use | |
| Zhang et al. | Enhanced mechanical performance and fire resistance of poplar wood: unilateral surface densification assisted with N/P doped acrylic resin impregnation | |
| Tang et al. | A formaldehyde‐free flame retardant wood particleboard system based on two‐component polyurethane adhesive | |
| Anam et al. | An overview of kaolin and its potential application in thermosetting polymers | |
| Yue et al. | Improving flame retardant and smoke suppression efficiency for PBS by adding a tannin surface and interfacial modified IFR/MMT synergist | |
| CN108779283A (en) | Foamed composite | |
| CN102942796B (en) | Flame retardant wood composite door core material and preparation method thereof | |
| Abu-Jdayil | Application of UPR in thermal insulation systems | |
| Alkan et al. | In situ preparation of resol/sepiolite nanocomposites | |
| KR20040005035A (en) | Recycling Phenol Foam Complex | |
| SU1020007A3 (en) | Process for preparing inorganic-oraginic foamed material | |
| Faris | Fillers in Wood Adhesives | |
| KR101517307B1 (en) | Composition and Manufacturing Method of Modifide Cellulose Fiber's Using a Vegetable Fiber's | |
| CN104476652A (en) | Flame retardant wood based board | |
| DE19608323A1 (en) | Purely inorganic insulating material production | |
| Makai et al. | The possibilities of Polystyrene waste recycling |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120808 |