RU2606621C2 - Композиция, используемая для изготовления пеноматериала на основе танинов, пеноматериал, получаемый из такой композиции, и способ изготовления этого пеноматериала - Google Patents

Композиция, используемая для изготовления пеноматериала на основе танинов, пеноматериал, получаемый из такой композиции, и способ изготовления этого пеноматериала Download PDF

Info

Publication number
RU2606621C2
RU2606621C2 RU2014103704A RU2014103704A RU2606621C2 RU 2606621 C2 RU2606621 C2 RU 2606621C2 RU 2014103704 A RU2014103704 A RU 2014103704A RU 2014103704 A RU2014103704 A RU 2014103704A RU 2606621 C2 RU2606621 C2 RU 2606621C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composition
catalyst
blowing agent
amount
furfuryl alcohol
Prior art date
Application number
RU2014103704A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014103704A (ru
Inventor
Антонио ПИЦЦИ
Мария Сесилия БАССО
Ален СЕЛЗАР
Ванесса ФИЕРРО
Самуэле ДЖОВАНДО
Original Assignee
Сильвакимика С.Р.Л.
Юниверсите Де Лоррен
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 Сильвакимика С.Р.Л., Юниверсите Де Лоррен filed Critical Сильвакимика С.Р.Л.
Publication of RU2014103704A publication Critical patent/RU2014103704A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2606621C2 publication Critical patent/RU2606621C2/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/02Shaping 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/12Working-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
    • C08J9/14Working-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
    • C08J9/141Hydrocarbons
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/12Working-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
    • C08J9/14Working-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
    • C08J9/142Compounds containing oxygen but no halogen atom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2371/00Characterised by the use of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2371/08Polyethers derived from hydroxy compounds or from their metallic derivatives
    • C08J2371/14Furfuryl alcohol polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2393/00Characterised by the use of natural resins; Derivatives thereof

Abstract

Изобретение относится к композиции для изготовления пеноматериала. Композиция содержит танины флавоноидного типа, преимущественно типа проробиндитинидина и/или профизтинидина, в количестве от 40 до 45 мас.% композиции, фурфуриловый спирт в количестве более 20 мас.% композиции, воду, вспенивающий агент и катализатор, при этом не содержит формальдегида. Также предложены органический пеноматериал на основе танинов и способ его изготовления. Данная композиция позволяет получить пеноматериал с высокими характеристиками, который является дешевым и может быть использован в области строительства и автомобильной промышленности. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Description

Область техники
Настоящее изобретение в целом относится к пеноматериалам, адаптированным для применения в широком диапазоне назначений, обычно в области строительства и автомобильной промышленности, а также вообще в транспортных средствах.
Предшествующий уровень техники
Органические пеноматериалы известны и используются длительное время в качестве изоляционных материалов.
Например, категория таких материалов включает пенополистирол, пенополиуретан, минеральную вату, целлюлозную вату, фибролит, вспененные материалы на основе конопли и фенольной смолы.
Однако вспененные материалы на основе полистирола и полиуретана, несмотря на то, что они обладают высокими теплоизоляционными свойствами, очень чувствительны к огню и легко воспламеняются, а также при горении выделяют очень токсичные газы. В то же время вспененные материалы на основе фенольной смолы, обладающие лучшими свойствами огнестойкости, являются более хрупкими и дорогими.
Кроме того, все эти известные пеноматериалы являются синтетическими и содержат химические продукты нефтехимической промышленности, поэтому они не являются возобновляемыми веществами, поскольку их доступность в природе ограничена. Среди этих материалов вспененные материалы на основе древесины-фенола и танина-резорцина являются очень хрупкими и содержат значительные количества соединений из нефтехимической промышленности, поэтому они не являются возобновляемыми веществами и, в итоге, не являются экологически безопасными.
Раскрытие изобретения
В частности, изобретение относится к композиции для изготовления пеноматериала на основе танинов, относящихся к типу, охарактеризованному в ограничительной части п. 1 формулы изобретения.
Пеноматериалы на основе танинов флавоноидного типа уже известны, где танины флавоноидного типа состоят из небольших полифенольных молекул, в основном водорастворимых, которые экстрагируют из некоторых видов растений.
В частности, изобретение относится к композициям на основе танинов типа проробиндитинидина и профизтинедина, обычно получаемых из коры деревьев мимозы (Acacia mearnsii) или акации (Acacia mangium) либо из древесины квебрахо (Schinopsis lorenzii и/или Schinopsis balansae) посредством способа экстракции, не выделяющего вредных веществ, в котором используют теплую воду с добавками или без добавок либо органические растворители. В частности, танины флавоноидного типа представляют собой природные продукты, поэтому они являются возобновляемыми и имеются в природе в больших количествах, и они не являются продуктами нефтехимии.
Композиции, используемые в настоящее время для получения пеноматериалов, содержащих танины, потенциально также содержат относительно значительные количества формальдегида, который загрязняет окружающую среду, является токсичным и канцерогенным продуктом.
В частности, из статьи G. Tondi et al. "Natural Tannin-Based Rigid Foams as Insulation for Doors and Wall Panels" // Maderas. Ciencia у tecnologia, 2008, 10(3):219-227 известна композиция для изготовления пеноматериала на основе танинов, содержащая 44,2 мас. % танина, 15,5 мас. % фурфурилового спирта (FA), 10,9 мас. % формальдегида (Fo), 4,4 мас. % диэтилового эфира (DEE), и 16,2 мас. % n-толуолсульфокислоты (p-TSA). Далее в настоящей заявке эта композиция используется в качестве стандарта (STD).
Однако было установлено, что формальдегид выделяется в воздух и может вызывать раздражение и воспаление кожи, глаз и респираторного тракта, а также побочные неврологические эффекты, такие как головная боль, головокружение и утомляемость, и может провоцировать развитие аллергии и астмы у детей. Поэтому формальдегид классифицируется как "подозреваемое как канцерогенное" в классификации UE и как "достоверно канцерогенное" в классификации CIRC (Центр международных исследований рака под эгидой OMS).
В соответствии со стандартами, которые скоро будут введены в действие (PNSE2), будет необходимо определять эмиссию из продуктов, содержащих формальдегид, используемых, например, для теплоизоляции.
Поэтому желательно получить пеноматериал из композиции, содержащей как можно больше природных соединений, которые вследствие этого являются возобновляемыми, особенно без необходимости использования продуктов нефтехимии, имеющий низкие свойства теплопроводности, высокую огнестойкость, низкую цену, являющийся простым в изготовлении, имеющий низкую ломкость и хорошую водостойкость, и в то же время не содержащий формальдегида.
В частности, задачей изобретения является предложение композиции для изготовления пеноматериала на основе танинов, обладающего вышеописанными желательными свойствами.
Эта задача решена в результате разработки композиции, определенной в пунктах 1-10 приложенной формулы изобретения.
Благодаря композиции согласно изобретению, принимая во внимание, что она по существу содержит танин, фурфуриловый спирт, вспенивающий агент и катализатор, причем содержание фурфурилового спирта составляет 20 мас.%, и совсем не содержит формальдегида, можно получить экологический нетоксичный пеноматериал, который на 90% получен из источников, имеющихся в природе в больших количествах, и не содержит продуктов нефтехимии.
Фактически фурфуриловый спирт является природным продуктом, получаемым путем каталитического восстановления фурфурола, который получают в виде остатка от гидролиза сахаров сельскохозяйственных культур.
Более того, пеноматериалы, получаемые из этой композиции, являются очень легкими, недорогими, простыми в изготовлении и имеют свойства хорошей механической прочности, высокой огнестойкости, высокой изоляционной способности, являются абсолютно не воспламеняемыми, имеют пониженную теплопроводность и поэтому обладают хорошими свойствами теплоизоляции, водостойкости, прочности на сжатие и лучшей гибкости, чем известные пеноматериалы.
Эти свойства делают чрезвычайно интересным использование пеноматериала, получаемого из композиции согласно изобретению, особенно в области строительных материалов, в автомобильной промышленности, а также вообще в производстве транспортных средств.
Кроме того, предметом изобретения является пеноматериал, получаемый из раскрытой композиции, такой как определен в пункте 11 формулы изобретения, а также способ изготовления такого пеноматериала, определенный в пунктах 12-15 формулы изобретения.
Дополнительные признаки и преимущества изобретения будут раскрыты в следующем подробном описании, в котором представлены примеры неограничительного характера со ссылками на графические материалы.
Краткое описание графических материалов
На фиг. 1 представлены снимки а)-f) с электронного микроскопа срезов образцов пеноматериалов, полученных из композиции согласно изобретению, а также снимок g) образца пеноматериала, полученного из стандартной композиции согласно уровню техники.
На фиг. 2 представлен график зависимости объемной плотности нескольких пеноматериалов согласно изобретению, содержащих 30 г танина, от содержания фурфурилового спирта.
На фиг. 3 представлен график зависимости теплопроводности нескольких образцов пеноматериалов, полученных из композиции согласно изобретению, и нескольких известных пеноматериалов, от соответствующей объемной плотности.
На фиг. 4 представлены графики зависимости нагрузки от деформации, полученные для нескольких образцов пеноматериалов, полученных из композиции согласно изобретению, и для пеноматериала, полученного из стандартной композиции согласно уровню техники.
Осуществление изобретения
Пеноматериал согласно изобретению получают из композиции, содержащей танины флавоноидного типа, преимущественно типа проробиндитинидина и/или профизтинидина, в виде порошка, фурфуриловый спирт (2-фурилметанол или 2-фуранкарбинол), вспенивающий агент и катализатор.
Порошок танинов используют в количестве от 40 до 45 мас.%.
Фурфуриловый спирт используют в количестве более 20 мас.% с целью замены формальдегида, используемого в известных композициях, для полного устранения какого-либо применения формальдегида в композиции согласно изобретению и соответствующем пеноматериале.
В качестве вспенивающего агента используют жидкость с температурой кипения между 30°С и 100°С, идеально - между примерно 40°С и 60°С, полученную обычно на основе этилового эфира, пентана и/или смеси изомеров пентана и предпочтительно состоящую из диэтилового эфира, что не является ограничительным примером.
В качестве катализатора используют катализатор на основе органической или неорганической кислоты, предпочтительно катализатор состоит из п-толуолсульфокислоты (p-TSA) или, альтернативно, из трихлоруксусной кислоты.
Также можно использовать воду в количестве от 0 до 15 мас.% от массы композиции, например от 8 до 9 мас.%.
Кроме того, в композицию можно добавить изоцианат, такой как полимерный дифенилметандиизоцианат (PMDI), с целью повышения механической прочности получаемого пеноматериала.
В частности, содержание вспенивающего агента (например, диэтилового эфира) в композиции составляет более 5 мас.%, содержание катализатора (например, п-толуолсульфокислоты) составляет менее 16 мас.%.
Описанная композиция позволяет изготовить пеноматериал высокого качества, такой как подробно описано ниже, в результате осуществления способа изготовления пеноматериала в форме, конфигурация которой соответствует форме получаемого материала.
Примеры
Далее описаны примеры композиций, которые можно использовать для изготовления пеноматериала на основе танинов согласно изобретению, и способы их изготовления со ссылками на таблицы 1 и 2, которые представлены только с целью иллюстрации и не ограничивают изобретение.
В таблице 1 представлены количества компонентов, выраженные в граммах, которые используют для приготовления образцов нового пеноматериала.
Эти образцы обозначены в общем виде как Fx-y, где x и y - это количества катализатора (p-TSA) и фурфурилового спирта (FA), соответственно. Обозначения Fo и DEE соответственно указывают количества формальдегида и диэтилового эфира. Для сравнения в таблице 1 также приведена стандартная композиция (STD) известного пеноматериала.
Таблица 1
Образец F9-18 F9-20 F9-22 F11-18 F11-20 F11-22 STD
p-TSA (г) 9 9 9 11 11 11 11
FA (г) 18 20 22 18 20 22 10,5
Fo (г) 0 0 0 0 0 0 7,4
DEE (г) 5 5 5 5 5 5 3
Вода (г) 6 6 6 6 6 6 6
Танин (г) 30 30 30 30 30 30 30
Пеноматериал на основе танинов согласно изобретению, не содержащий формальдегида, был изготовлен следующим образом.
Сначала смешивали фурфуриловый спирт (FA: в количестве от 18 до 22 г), диэтиловый эфир (DEE - вспенивающий агент: 5 г) и предпочтительно воду (6 г). Затем постепенно вводили 30 г порошка танина при сильном перемешивании массы в течение примерно 15 секунд с использованием, например, винтовой мешалки, которая сама по себе известна.
Затем добавляли от 9 до 11 г катализатора, например органической кислоты, обычно состоящей из п-толуолсульфоновой кислоты (p-TSA), при перемешивании в течение примерно 20 секунд, и смесь выливали в форму, конфигурация которой соответствовала требуемой форме получаемого пеноматериала.
Через некоторое время, составляющее порядка нескольких минут, катализатор запускает автополимеризацию фурфурилового спирта с танином. Эта реакция, которая является экзотермической, выделяет тепло и вызывает кипение вспенивающего агента (DEE), что инициирует процесс вспенивания смеси в форме. В качестве альтернативы тепло для вспенивания смеси можно подать, только частично, из внешнего источника тепла.
Вспенивание происходит через некоторое время, составляющее порядка нескольких минут, это позволяет заполнить форму наилучшим образом до того, как пеноматериал примет форму, соответствующую конфигурации заполняемой формы. Таким способом можно изготовить пеноматериал, имеющий форму любой геометрии и любого объема.
В следующей таблице 2 представлены композиции тех же образцов, что и в таблице 1, в том числе стандартная композиция, содержащая формальдегид, причем содержание компонентов выражено в массовых процентах.
Таблица 2
Образец F9-18 F9-20 F9-22 F11-18 F11-20 F11-22 STD
p-TSA (%) 13,2 12,9 12,5 15,7 15,3 14,9 16,2
FA (%) 26,5 28,6 30,6 25,7 27,8 29,7 15,5
Fo (%) - - - - - - 10,9
DEE (%) 7,4 7,1 6,9 7,1 6,9 6,8 4,4
Вода (%) 8,8 8,6 8,3 8,6 8,3 8,1 8,8
Танин (%) 44,1 42,9 41,7 42,9 41,7 40,5 44,2
Всего 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%
На первой стадии способа изготовления пеноматериала фурфуриловый спирт в количестве более 20 мас.% и вспенивающий агент, как правило диэтиловый эфир, в количестве более 5 мас.% (конкретные количества представлены в таблице 2) смешивали вместе.
Предпочтительно к полученной смеси добавляли воду в количестве от 8 до 9 мас.% от массы композиции.
Затем в полученную смесь добавляли порошок танинов в количестве от 40 до 45 мас.% и смесь перемешивали снова.
Затем добавляли катализатор на основе кислоты, как правило п-толуолсульфокислоты (р-TSA), или, в качестве альтернативы, трихлоруксусной кислоты, в количестве менее 16 мас.%, и смесь перемешивали снова.
В смесь также можно добавить изоцианат, например PMDI, например, в количестве от 5 до 20 мас.% композиции.
Полученную смесь выливают в форму, где происходит вспенивание, как описано выше.
В частности, состав композиции оптимизируют для предотвращения слишком быстрого затвердевания пеноматериала и устранения или минимизации образования в материале пустот, а также, чтобы материал не прогибался или не оседал в результате слишком продолжительной стадии затвердевания. В частности, благодаря должному балансу между вспениванием и отверждением пеноматериала он не оседает и не ломается.
Такой же способ использовали для изготовления пеноматериала из стандартной композиции на основе танинов (STD, содержащей формальдегид, для сравнения материала согласно изобретению и материала из стандартной композиции, как описано ниже.
Испытание полученных образцов
Все образцы пеноматериалов, полученных, как описано выше, разрезали в форме параллелепипедов, взвешивали и измеряли их объемную плотность.
Было подтверждено, что все образцы являются однородными и не имеют дефектов.
Небольшие образцы были металлизированы золотом и исследованы на сканирующем электронном микроскопе (SEM) модели Hitachi S 520.
Теплопроводность образцов измеряли при комнатной температуре методом на основе термопреобразователя сопротивления (TPS) (кратковременный плоский источник - установка Hot Disk TPS 2500), также измеряли прочность на сжатие с использованием универсального прибора Instron 4206 с нагрузкой 2,0 мм/мин.
На фиг. 1 представлены снимки SEM с 50-кратным увеличением срезов образцов, описанных выше особенно в отношении композиций F9-18 (а), F9-20 (b), F9-22 (с), F11-18 (d), F11-20 (е) и Р11-22 (f), как указано в таблицах 1 и 2, а также снимок (g) образца, полученного из стандартной композиции, содержащей формальдегид, согласно уровню техники.
Структура полученных образцов
Как видно из снимков на фиг. 1, структура большинства полученных пеноматериалов имеет закрытые и открытые поры, разделенные тонкими мембранами. В некоторых зонах мембраны разорваны, особенно в случае высокого содержания фурфурилового спирта, как в случае образцов (b), (с), (d) и (f).
По причине более высокого содержания р-TSA в композиции (образцы (d), (е), (f)) структура пеноматериала имеет относительно более малые поры, даже если этот эффект является малым.
С другой стороны, высокое содержание фурфурилового спирта (FA) не оказывает явного эффекта на средний размер пор, но вызывает явное снижение объемной плотности соответствующего материала. В любом случае предпочтительно использовать количества фурфурилового спирта только в узком диапазоне (от 18 до 22 г, как указано в таблице 1), иначе пеноматериал имеет малую стабильность и малую однородность.
На фиг. 2 показана объемная плотность (г/см3) образцов пеноматериала согласно изобретению для композиций F9-18, F9-20, F9-22, F11-18, F11-20 и F11-22, как функция от содержания фурфурилового спирта, используемого в соответствующих композициях, где образцы пеноматериала содержат 30 г танина.
Как видно из фиг. 2, при увеличении содержания фурфурилового спирта объемная плотность соответствующего пеноматериала уменьшается, следовательно, другими словами, материал является более вспененным. Фактически более высокое содержание фурфурилового спирта вызывает более экзотермическую реакцию, которая является основой для расширения соответствующего пеноматериала. Поэтому можно использовать меньшее количество катализатора (скорее 9 г, чем 11 г) без существенного изменения структуры пеноматериала. Танин поглощает часть тепла, что делает пеноматериал однородным и вызывает более медленное его расширение.
Свойства пеноматериала согласно изобретению
В целом было обнаружено, что с использованием композиции согласно изобретению по сравнению со стандартной композицией согласно уровню техники замена формальдегида более высокими количествами фурфурилового спирта или вспенивающего агента позволяет получить пеноматериал с характеристиками, которые в целом лучше, чем характеристики пеноматериала, изготовленного из стандартных композиций, и, в любом случае, можно устранить применение формальдегида.
На фиг. 3 показана теплопроводность (Вт/м/К) пеноматериалов на основе танинов согласно изобретению как функция соответствующей объемной плотности, в сравнении с теплопроводностью других известных пеноматериалов, в частности пеноматериалов на основе фенола (PF), мочевины-формальдегида-фурфурилового спирта (UFF), полиуретана (PU), фенольной древесины (LPF) и полиэтилена (РЕ).
Можно заметить, что материалы согласно изобретению имеют более низкую теплопроводность с учетом низкой объемной плотности, следовательно, их теплоизоляционные характеристики полностью сравнимы с теплоизоляционными характеристиками пеноматериалов на основе полиуретана (PU) и лучше характеристик пеноматериалов на основе фенола (PF) или мочевины-формальдегида-фурфурилового спирта (UFF). При этом следует принять во внимание, что пеноматериалы на основе PU более чувствительны к огню и выделяют при горении высокотоксичные вещества.
В случае материалов согласно изобретению, их невоспламеняемость благодаря присутствию фурфурилового спирта и танина делает их более предпочтительными, по сравнению с материалами на основе PU.
В частности, теплопроводность пеноматериалов на основе танинов согласно изобретению ниже, чем теплопроводность пеноматериалов из стандартной композиции (STD), содержащей формальдегид, поэтому доказано, что пеноматериалы согласно изобретению являются лучше с точки зрения теплоизоляции.
На фиг. 4 показаны характеристики нагрузка/деформация пеноматериалов на основе танинов согласно изобретению, в частности образцов, полученных из композиций F9-18, F9-20, F9-22, F11-18, F11-20 и F11-22, по сравнению с характеристиками образца, полученного из стандартной композиции (STD), содержащей формальдегид.
Кривые на фиг. 4 имеют типичную форму, которая присуща твердым материалам с пористой структурой и которая аналогична форме кривой для материала, полученного из стандартной композиции, содержащей формальдегид. В частности, кривые нагрузка/деформация имеют три ясно узнаваемые зоны: первую зону линейного упругого ответа, по существу горизонтальную промежуточную зону или "плато", и последнюю зону "уплотнения".
Большинство из пеноматериалов согласно изобретению имеет хорошие свойства упругости и, следовательно, меньшую жесткость, чем стандартный (STD) материал, за исключением композиции F11-18. Следовательно, пеноматериалы, полученные из композиций F9-18, F9-20, F9-22, F11-20 и F11-22, являются менее ломкими, чем стандартный (STD) материал, содержащий формальдегид, следовательно, они не ломаются легко. Более того, их модуль упругости существенно меньше. Это обеспечивает существенное усовершенствование по сравнению с известными композициями на основе танинов и формальдегида.
Такое поведение обусловлено тем, что формальдегид легко фиксирует молекулы танинов и поэтому сильно снижает подвижность таких молекул, что вызывает неполную полимеризацию в процессе сшивания и образование хрупкой полимерной решетки стекловидного типа. Поэтому отсутствие формальдегида в композициях согласно изобретению обеспечивает значительно более высокую гибкость полимерных цепей в соответствующих пеноматериалах.
Обычно пеноматериалы классифицируются как жесткие, полужесткие и гибкие на основе их прочности на сжатие: > 0,08 МПа, 0,015÷0,08 МПа и <0,015 МПа, соответственно.
Пеноматериалы типа F9-18, F9-20, F9-22, F11-18 и F11-20 согласно изобретению довольно жесткие, хотя материал типа F11-22, имеющий более низкую объемную плотность (фиг. 2), является действительно мягким. Поскольку материал F11-22 также показывает наименьшую теплопроводность, составляющую примерно 0,038 Вт/м/К (фиг. 3), он особенно интересен, поскольку сочетает относительную легкость и очень хорошие изоляционные свойства, кроме того, что он является дешевым материалом природного происхождения с огнезащитными свойствами.
Кроме того, пеноматериалы согласно изобретению являются значительно менее гидрофильными, чем аналогичные материалы, содержащие формальдегид, и обладают очень низкой смачиваемостью. Фактически для того, чтобы капля воды, помещенная на их поверхность, медленно впиталась, требуется длительное время порядка 5÷10 минут, поскольку по причине пористости материала вода постепенно в нем распределяется.
В отличие от материалов согласно изобретению, известные стандартные материалы впитывают воду очень быстро, причем количество воды, которое может быть поглощено сухим пеноматериалом, может составлять семикратное количество от исходной массы материала.
В заключение следует отметить, что пеноматериал на основе танинов согласно изобретению может быть получен в результате "более экологичного" способа без использования формальдегида.
Пеноматериалы согласно изобретению по сравнению с пеноматериалами на основе танинов первого поколения, содержащими формальдегид, имеют в целом более низкую объемную плотность, более низкую теплопроводность и низкую гидрофильность, что позволяет их использовать в качестве теплоизоляционных материалов. Кроме того, они являются значительно менее ломкими, чем материалы, содержащие формальдегид, а также они обладают более высокой гибкостью и низкой рыхлостью и имеют хорошие характеристики механической прочности. Кроме того, они не горят и обладают свойствами самотушения, и, если подвергаются воздействию большого количества тепла, поглощают его медленно.

Claims (23)

1. Композиция для изготовления пеноматериала, содержащая танины флавоноидного типа, преимущественно типа проробиндитинидина и/или профизтинидина, в количестве от 40 до 45 мас. % композиции, фурфуриловый спирт, воду, вспенивающий агент и катализатор,
отличающаяся тем, что содержит фурфуриловый спирт в количестве более 20 мас. % композиции и не содержит формальдегида.
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что вспенивающий агент имеет температуру кипения от 30°C до 100°C, предпочтительно от 40°C до 60°C.
3. Композиция по п.2, отличающаяся тем, что вспенивающий агент содержит этиловый эфир, пентан и/или смесь изомеров пентана.
4. Композиция по п.3, отличающаяся тем, что вспенивающий агент представляет собой диэтиловый эфир.
5. Композиция по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что катализатор является катализатором на основе органической или неорганической кислоты.
6. Композиция по п.5, отличающаяся тем, что катализатор представляет собой п-толуолсульфокислоту.
7. Композиция по п.5, отличающаяся тем, что катализатор представляет собой трихлоруксусную кислоту.
8. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что содержание вспенивающего агента составляет более 5 мас. % и содержание катализатора составляет менее 16 мас. % композиции.
9. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит воду в количестве от 8 до 15 мас. % композиции.
10. Органический пеноматериал на основе танинов, отличающийся тем, что получен из композиции по любому из пп.1-9.
11. Способ изготовления органического пеноматериала по п.10, используемого в качестве теплоизоляционного материала, характеризующийся тем, что включает следующие стадии:
- готовят форму, конфигурация которой соответствует форме получаемого материала,
- готовят фурфуриловый спирт и вспенивающий агент и эти компоненты смешивают вместе,
- к смеси фурфурилового спирта и вспенивающего агента добавляют воду,
- готовят порошок танинов флавоноидного типа, преимущественно типа проробиндитинидина и/или профизтинидина, вводят его в смесь, содержащую фурфуриловый спирт, вспенивающий агент и воду, и перемешивают полученную смесь,
- готовят катализатор, добавляют его в полученную смесь и подвергают всю смесь перемешиванию,
- выливают полученную композицию в указанную форму, позволяя реакции компонентов продолжаться до тех пор, пока не завершится полное вспенивание композиции в форме,
где фурфуриловый спирт используют в количестве более 20 мас. % композиции и танины используют в количестве от 40 до 45 мас. % композиции.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что используют вспенивающий агент в количестве более 5 мас. %, воду в количестве от 8 до 15 мас. % композиции и катализатор в количестве менее 16 мас. % композиции.
13. Способ по п.11, отличающийся тем, что катализатор представляет собой катализатор на основе кислоты, такой как n-толуолсульфокислота или трихлоруксусная кислота.
14. Способ по п.11, отличающийся тем, что вспенивающий агент имеет температуру кипения в диапазоне от 30°C до 100°C, предпочтительно в диапазоне от 40°C до 60°C.
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что вспенивающий агент представляет собой диэтиловый эфир.
RU2014103704A 2011-07-21 2012-07-18 Композиция, используемая для изготовления пеноматериала на основе танинов, пеноматериал, получаемый из такой композиции, и способ изготовления этого пеноматериала RU2606621C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000656A ITTO20110656A1 (it) 2011-07-21 2011-07-21 Composizione per la fabbricazione di un materiale espanso a base di tannini, materiale espanso da essa ottenibile, e relativo procedimento di fabbricazione.
ITTO2011A000656 2011-07-21
PCT/EP2012/003031 WO2013010668A1 (en) 2011-07-21 2012-07-18 Composition for manufacturing a tannin-based foam material, foam material obtainable from it, and manufacturing process thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014103704A RU2014103704A (ru) 2015-08-27
RU2606621C2 true RU2606621C2 (ru) 2017-01-10

Family

ID=44675737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014103704A RU2606621C2 (ru) 2011-07-21 2012-07-18 Композиция, используемая для изготовления пеноматериала на основе танинов, пеноматериал, получаемый из такой композиции, и способ изготовления этого пеноматериала

Country Status (12)

Country Link
US (1) US9302413B2 (ru)
EP (1) EP2734560B1 (ru)
JP (1) JP6005739B2 (ru)
KR (1) KR101958007B1 (ru)
CN (1) CN103814053B (ru)
AR (1) AR087248A1 (ru)
BR (1) BR112014001394B1 (ru)
IT (1) ITTO20110656A1 (ru)
MX (1) MX352275B (ru)
MY (1) MY168211A (ru)
RU (1) RU2606621C2 (ru)
WO (1) WO2013010668A1 (ru)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITTO20120860A1 (it) * 2012-10-02 2014-04-03 Silvachimica S R L Composizione a base di tannini vegetali, priva di formaldeide e di solventi organici bassobollenti, per la produzione di un materiale espanso, e relativo procedimento.
ITTO20130091A1 (it) 2013-02-04 2014-08-05 Silvachimica S R L Composizione per la produzione di un materiale espanso elastico a base di tannini, e relativo procedimento.
ITTO20130445A1 (it) * 2013-05-31 2014-12-01 Silvachimica S R L Composizione per la fabbricazione di un materiale espanso a base di tannini privo di formaldeide, materiale espanso da essa ottenibile, e relativo procedimento.
CA2895772C (en) * 2014-07-03 2023-12-12 Silvachimica S.R.L. Polymeric composition for manufacturing a polyphenol based foam material, and process thereof
CN106536219B (zh) * 2014-07-21 2019-03-22 株式会社普利司通 包括吸音用泡沫材料的轮胎
FR3025203B1 (fr) 2014-08-26 2016-12-09 Renfortech Mousses epoxy derivees de formulations reactives biosourcees
DE102015209043A1 (de) 2015-05-18 2016-11-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Verbundwerkstoff enthaltend Tannin und Leichtbauteil
US10155069B2 (en) 2016-09-09 2018-12-18 King Abdulaziz University Bone graft with a tannin-hydroxyapatite scaffold and stem cells for bone engineering
CN115477850B (zh) * 2022-09-06 2023-06-27 西南林业大学 一种生物质基多孔材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU508216A3 (ru) * 1971-09-15 1976-03-25 Конинклийке Имбаллаге Индастрие Ван Лир Н.В. (Фирма) Способ получени полифурановых пенопластов
DE2625811A1 (de) * 1975-06-10 1976-12-16 African Territories Wattle Ind Verschaeumbare kunststoffmasse
US20060084718A1 (en) * 2004-10-15 2006-04-20 Stancliffe Mark R Binder composition comprising condensed tannin and furfuryl alcohol and its uses
US20070299167A1 (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Gang-Fung Chen Two-part bio-based furfuryl adhesive composition for engineered wood

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4003873A (en) * 1971-11-04 1977-01-18 The Dow Chemical Company Cement-phenolic resin compositions
US3948824A (en) * 1972-09-08 1976-04-06 Ashland Oil, Inc. Cellular polymeric masses
JP3110235B2 (ja) * 1993-12-29 2000-11-20 旭有機材工業株式会社 発泡硬化型フェノール樹脂系組成物
EP2197946A1 (en) * 2007-10-08 2010-06-23 Dow Global Technologies Inc. Phenolic novolac foams and compositions for preparing them

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU508216A3 (ru) * 1971-09-15 1976-03-25 Конинклийке Имбаллаге Индастрие Ван Лир Н.В. (Фирма) Способ получени полифурановых пенопластов
DE2625811A1 (de) * 1975-06-10 1976-12-16 African Territories Wattle Ind Verschaeumbare kunststoffmasse
US20060084718A1 (en) * 2004-10-15 2006-04-20 Stancliffe Mark R Binder composition comprising condensed tannin and furfuryl alcohol and its uses
US20070299167A1 (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Gang-Fung Chen Two-part bio-based furfuryl adhesive composition for engineered wood

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TONDI G. et al., Natural tannin-based rigid foams as insulation for doors and wall panels, Maderas. Ciencia y tecnologia, 2008, v. 10, no. 3, p. 219-227;ZHAO W. et al., Effect of composition and processing parameters on the characteristics of tannin-based rigid foams. Part I: Cell structure, Materials Chemistry and Physics, 2010, v. 122, p. 175-182. *
TROSA A. et al., Industrial hardboard and other panels binder from tannin/furfuryl alcohol in absence of formaldehyde, Holz als Roh- und Werkstoff, 1998, v. 56, no. 3, p. 213-214. *

Also Published As

Publication number Publication date
JP6005739B2 (ja) 2016-10-12
RU2014103704A (ru) 2015-08-27
BR112014001394B1 (pt) 2020-03-24
KR101958007B1 (ko) 2019-03-13
JP2014520936A (ja) 2014-08-25
WO2013010668A1 (en) 2013-01-24
US9302413B2 (en) 2016-04-05
CN103814053B (zh) 2016-06-08
CN103814053A (zh) 2014-05-21
BR112014001394A2 (pt) 2017-11-21
MY168211A (en) 2018-10-15
AR087248A1 (es) 2014-03-12
US20140158927A1 (en) 2014-06-12
ITTO20110656A1 (it) 2013-01-22
KR20140048295A (ko) 2014-04-23
EP2734560B1 (en) 2016-05-04
EP2734560A1 (en) 2014-05-28
MX2014000790A (es) 2014-07-09
MX352275B (es) 2017-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2606621C2 (ru) Композиция, используемая для изготовления пеноматериала на основе танинов, пеноматериал, получаемый из такой композиции, и способ изготовления этого пеноматериала
Lacoste et al. Pine tannin-based rigid foams: Mechanical and thermal properties
JP6554420B2 (ja) タンニン系弾性発泡材を製造するための組成物およびその製造方法
Hejna et al. Structure, mechanical, thermal and fire behavior assessments of environmentally friendly crude glycerol-based rigid polyisocyanurate foams
Basso et al. Alkaline tannin rigid foams
KR102012995B1 (ko) 페놀 수지를 기재로 하는 발포 물질
Riyajan et al. A novel natural rubber‐graft‐cassava starch foam for oil/gasohol absorption
Lagel et al. Development and characterisation of phenolic foams with phenol-formaldehyde-chestnut tannins resin
Kadam et al. Bio‐based engineered nanocomposite foam with enhanced mechanical and thermal barrier properties
JP7336532B2 (ja) 半硬質シアヌロトリアミド発泡プラスチック及びその製造方法
ITTO20120860A1 (it) Composizione a base di tannini vegetali, priva di formaldeide e di solventi organici bassobollenti, per la produzione di un materiale espanso, e relativo procedimento.
US20140193322A1 (en) Rigid foams based on procyanidin- and/or prodelphinidin-type tannins and preparation method thereof
KR20130143562A (ko) 멜라민-포름알데히드 발포체의 제조 방법
DSouza et al. Recent Developments in Biobased Foams and Foam Composites for Construction Applications
JPH05500532A (ja) 安定な発泡アミノ樹脂及びその製造方法
Kairytė et al. A study of rapeseed oil-based polyol substitution with bio-based products to obtain dimensionally and structurally stable rigid polyurethane foam
CN105237795B (zh) 用于制造基于多酚的泡沫材料的聚合物组合物,及其工艺
CN109265911A (zh) 一种玻璃棉增强保温隔热材料的制备方法
KR102505125B1 (ko) 페놀 수지 발포체 및 이를 포함하는 단열재
EP3126435A1 (en) Condensed tannin-based foams
RU2556596C2 (ru) Сырьевая смесь для получения теплоизоляционного материала
Hamed et al. Phenolic Foam Reinforced by Cedar’s Resin
KR20220084695A (ko) 폐쇄 셀 구조의 경질 요소수지 폼을 제조하는 방법
Lagel et al. First Tools for Tannin-Furanic Foams Design

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant