RU2773953C1 - Состав для покрытия частиц пенопласта - Google Patents

Состав для покрытия частиц пенопласта Download PDF

Info

Publication number
RU2773953C1
RU2773953C1 RU2021128711A RU2021128711A RU2773953C1 RU 2773953 C1 RU2773953 C1 RU 2773953C1 RU 2021128711 A RU2021128711 A RU 2021128711A RU 2021128711 A RU2021128711 A RU 2021128711A RU 2773953 C1 RU2773953 C1 RU 2773953C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
foam
water
granules
polystyrene
composition
Prior art date
Application number
RU2021128711A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Николаевич Шевченко
Original Assignee
Сергей Николаевич Шевченко
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Николаевич Шевченко filed Critical Сергей Николаевич Шевченко
Application granted granted Critical
Publication of RU2773953C1 publication Critical patent/RU2773953C1/ru

Links

Abstract

Изобретение может быть использовано для получения пенопластовых формованных изделий. Состав для покрытия частиц пенопласта на водной основе содержит акриловую дисперсию, поливинилацетатную дисперсию, сажу, полифосфат аммония, меламин, углеродные нанотрубки и поверхностно-активное вещество. Технический результат заключается в увеличении прочности, огнестойкости, водостойкости и снижении теплопроводности формованных изделий из покрытых частиц пенопласта. 12 пр., 2 табл.

Description

Изобретение относится к способам получения пенопластовых формованных изделий из предварительно вспененных частиц пенопластов с полимерным покрытием в виде полимерной пленки.
В настоящее время широко применяются два основных вида пенополистирола - гранульный и экструзионный. Экструзионный пенополистирол, как правило, обладает лучшими прочностными характеристиками, однако процесс его производства сопряжен с использованием сложного дорогостоящего оборудования, что сказывается на цене продукта. Поэтому большое количество исследований направлено на разработку новых способов получения и новых составов гранульного пенополистирола, обладающих повышенной прочностью, низкой горючестью и низкой теплопроводностью.
Известен способ получения самозатухающего пенополистирола (патент RU 2595676 C2, опубл. 27.08.2016. Бюл. № 24) за счет введения в полимер галогенорганического антипирена (в качестве галогена может использоваться как хлор, так и бром) при одновременном введении в полимер смеси гидроксида магния и карбоната кальция. При этом наблюдается более высокая огнестойкость изделия и снижение выделения токсичных галогенорганических соединений при горении. В то же время, обработка пенополистирольных гранул суспензией, содержащей смесь гидроксида магния и карбоната кальция (1:1 - 1:3) приводит к худшему сцеплению гранул между собой при термоформировании плиты, т.е. прочностные характеристики продукта будут снижаться.
Описан самозатухающий пенополистирол с пониженным содержанием бромированного антипирена (патент RU 2407760 C2, опубл. 27.12.2010. Бюл. № 36), полученный из предвспененного или вспенивающегося стирольного полимера, включающего бромированный антипирен и фосфорное соединение. В качестве фосфорного соединения он содержит продукт взаимодействия моно- или диаммонийфосфата с мочевиной, взятых в соотношении фосфат:мочевина, равном (1,0-2,3):(1-3) соответственно, при следующем соотношении компонентов (мас.ч.): стирольный полимер - 100, бромированный антипирен 1,0-1,5, продукт взаимодействия моно- или диаммонийфосфата с мочевиной 4,0-8,0. Поскольку используемое фосфорное соединение хорошо растворимо в воде, а гранульный пенополистирол является паропроницаемым материалом, поэтому при эксплуатации таких плит во влажных условиях могут наблюдаться высолы используемого фосфорного антипирена. Кроме того, он не способствует более прочному соединению гранул между собой.
Известен способ модификации пенополистирола (патент RU 2504562 C2, опубл. 20.01.2014. Бюл. № 2) путем пропитки модификатором и последующей термообработки. В качестве пенополистирола используют пенополистирол ПСБ-С М50, а в качестве модификатора - продукт эмульсионной сополимеризации акриловых мономеров Эмукрил М или сополимер стирола, бутилакрилата и акриловой кислоты, полученный эмульсионной сополимеризацией - Акратам AS. Пропитку осуществляют при температуре 18÷22°С в течение 24 часов, а термообработку - при температуре 80°С в течение 10 ч. Однако при этом возрастает плотность получаемого пенополистирола, а, следовательно, снижаются его теплоизоляционные характеристики. Кроме того, процесс пропитки и термообработки длительный, что негативно скажется на цене продукта.
Известен пенопласт (RU 2096427 C1, опубл. 20.11.1997), выполненный из смеси термопластичного полимера и углеродной сажи, содержит 1,5-20% от массы полимера углеродной сажи с размером частиц 15-74 Нм и площадью их поверхности 25-1475 м2/г, в качестве полимера содержит полистирол; при этом закрытая ячеистая структура пенопласта составляет не менее 95%. Пенопласт может быть в виде микрочастиц (в таком виде он обычно используется для формования) или экструдированном состоянии. Данное изобретение позволяет уменьшить К-фактор (теплопроводность), что в свою очередь ведет к увеличению значения R (термическое сопротивление) пенопластов, состоящих в основном из закрытых ячеек, из полистирола и сополимеров, содержащих по меньшей мере 60% полимеризованного стирола в расчете на массу сополимера. В тоже время, полученный при формовании данной смеси пенопласт не обладает пониженной горючестью и повышенной прочностью.
Известен способ получения пенопластовых плит из предварительно вспененных гранульных пенопластов с полимерным покрытием (патент RU 2417238 C9, опубл. 27.04.2011. Бюл. № 12). Способ получения пенопластовых формованных изделий включает стадии: а) предварительное вспенивание пенообразующих полистиролов в гранульный пенопласт, b) покрытие пенопластовых гранул смесью, получаемой смешиванием раствора жидкого стекла, порошкообразного жидкого стекла и полимерной дисперсии, с) загрузку покрытых пенопластовых гранул в форму и их агломерацию под давлением в отсутствие паров воды. Использование водорастворимого жидкого стекла в качестве компонента связующего уменьшает водостойкость полученных изделий.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому способу получения является способ получения пенопластовых плит (патент RU 2425847 C2, опубл. 10.08.2011. Бюл. № 22) из предварительно вспененных частиц пенопластов с полимерным покрытием в виде полимерной пленки, с точкой стеклования от -60 до +60°С. Способ включает предварительное вспенивание пенообразующих стирольных полимеров с образованием частиц пенопласта. Покрытие частиц пенопласта водной полиакрилатной дисперсией и сажей, коксом, алюминиевым порошком или графитом в качестве атермического соединения. После чего осуществляют загрузку в форму покрытых частиц пенопласта и агломерацию под давлением в отсутствие паров воды. При этом предпочтительное полимерное покрытие можно получить смешиванием от 40 до 80, предпочтительно от 50 до 70 мас. частей раствора жидкого стекла с содержанием воды от 40 до 90, предпочтительно от 50 до 70 мас.%, от 20 до 60, предпочтительно от 30 до 50 мас. частей порошкообразного жидкого стекла с содержанием воды от 0 до 30, предпочтительно от 1 до 25 мас.%, и от 5 до 40, предпочтительно от 10 до 30 мас. частей полимерной дисперсии, с содержанием твердого вещества от 10 до 60, предпочтительно от 20 до 50 мас.%, или смешиванием от 20 до 95, предпочтительно от 40 до 90 мас. частей суспензии гидроксида алюминия с содержанием гидроксида алюминия от 10 до 90, предпочтительно от 20 до 70 мас.%, от 5 до 40, предпочтительно от 10 до 30 мас. частей полимерной дисперсии с содержанием твердого вещества от 10 до 60, предпочтительно от 20 до 50 мас.%. Недостатком данного технического решения является низкая водостойкость изделий за счет использования водорастворимого жидкого стекла в качестве компонента связующего, а также делает невозможным агломерацию гранул под давлением в присутствии паров воды, а требует специального оборудования.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка строительных плит, обладающих повышенным эксплуатационными характеристиками.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение прочности, огнестойкости, водостойкости и снижение теплопроводности пенопластовых формованных изделий.
Для достижения технического результата предлагается проводить покрытие частиц пенопласта составом на водной основе, содержащем акриловую дисперсию, поливинилацетатную дисперсию, сажу, полифосфат аммония, меламин, углеродные нанотрубки и поверхностно-активное вещество (ПАВ) при следующем соотношении компонентов (мас.%):
акриловая дисперсия 10-30
поливинилацетатная дисперсия 5-15
сажа 2-15
полифосфат аммония 2-20
меламин 2-20
углеродные нанотрубки 0,005-0,1
ПАВ 0,1
вода остальное
Перемешивание состава на водной основе осуществляется при линейной скорости диспергирующего диска не менее 15 м/с и ультразвуковой обработке мощностью 500 Вт в течение 20 минут, а массовое соотношение пенополистирольных гранул с составом на водной основе для обработки пенополистирольных гранул составляет от 1:1 до 1:3.
Описанное сочетание компонентов обеспечивает прочное соединение гранул между собой, что приводит к увеличению прочности формованных изделий. Кроме того, оно обеспечивает увеличение огнестойкости, водостойкости и снижение теплопроводности пенопластовых формованных изделий.
Получение пенопластовых формованных изделий проводится по следующим стадиям:
1) предварительное вспенивание пенообразующих полистиролов в гранульный пенопласт,
2) покрытие гранульного пенопласта составом на водной основе,
3) загрузка покрытого гранульного пенопласта в форму и термоформование.
При этом за счет отсутствия водорастворимых компонентов, термоформование может происходить как под действием водяного пара в закрытых формах, так и под давлением в отсутствие паров воды.
Для нанесения покрытия на пенопластовые гранулы можно использовать обычные методы, как например опрыскивание, погружение или пропитка частиц пенопласта составом на водной основе.
Согласно проведенным исследования, результаты которых указаны в таблице №2 установлено, что введение нанотрубок с внешним диаметром 10-30 нм, длиной ≥ 2 мкм, удельной поверхностью ≥ 270 м2/г, например, Таунит-М или аналогичных по характеристикам, в состав для обработки гранул приводит к увеличению прочностных характеристик пенопластовых формованных изделий на 10-30%.
ПАВ позволяет стабилизировать состав для обработки гранул, причем предпочтительно применение неионогенных ПАВ, в частности оксиэтилированных спиртов и фенолов, например, АФ-9-12, ОП-10, Синтанол ДС, Neodol 457 и др.
Наилучшие результаты по увеличению огнестойкости получены при соотношении полифосфат аммония:меламин - 1:1.
Сочетание акриловой и поливинилацетатной дисперсии приводит к наилучшему соединению гранул, а, следовательно, максимальному увеличению прочности. Полимерные дисперсии используются с содержанием твердого вещества от 30 до 60, предпочтительно от 40 до 50 мас.%, например, Акратам AS 01, homacryl 910 B, novopol 001А, ARAKRIL® STA 565SL и др.
В качестве гранульного пенопласта могут быть использованы как обычные, предпочтительно самозатухающие гранулы, например, ПСВ-с, так и содержащие атермические твердые компоненты, например, гранулы Neopor®.
Ниже приведены составы и примеры, иллюстрирующие изобретение.
Приготовление состава на водной основе для обработки пенополистирольных гранул осуществляется следующим образом. В колбу помещали 39,9 г воды и при перемешивании добавляли 20 г акриловой дисперсии, 10 г поливинилацетатной дисперсии, 10 г сажи, 10 г полифосфата аммония, 10 г меламина, 0,1 г и 0,01 г углеродных нанотрубок. Состав перемешивали в течение 10 минут при линейной скорости диспергирующего диска не менее 15 м/с, после чего подвергали ультразвуковой обработке мощностью 500 Вт в течение 20 минут. Полученный таким образом состав устойчив, как минимум, в течение 3 часов. Все примеры указаны в таблице №1. Вышеуказанный пример указан под №2. Аналогичным образом получали составы на водной основе для обработки пенополистирольных гранул (составы №3-5), но другого количественного состава. Состав под №1 указан без применения углеродных нанотрубок.
Для составов № 1-4 в таблице № 1 использовали акриловую дисперсию Акратам AS 01, ПАВ - АФ-9-12, сажу П-803, углеродные нанотрубки Таунит-М. Для примеров №6 и 7 использовали другие вещества.
Таблица 1. Составы на водной основе для обработки пенополистирольных гранул
Составы №
Компонент
1 2 3 4 5 6 7
Акриловая дисперсия 20 20 30 10 20 20 20
Поливинилацетатная дисперсия 10 10 15 5 15 10 10
Сажа 10 10 2 5 15 10 10
Полифосфат аммония 10 10 2 20 10 10 5
Меламин 10 10 2 20 10 5 10
Углеродные нанотрубки - 0,01 0,01 0,005 0,1 0,01 0,01
ПАВ 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
Вода до 100% до 100% до 100% до 100% до 100% до 100% до 100%
На основе приведенных составов получали пенопластовые формованные изделия следующим образом.
Пример 1. Гранулы полистирола ПСВ-с предварительно вспенивали паром. После кондиционирования их обрабатывали составом на водной основе для обработки пенополистирольных гранул составом №1 в массовом отношении 1:2. Гранулы покрытого пенополистирола отправляли на термоформование под действием водяного пара. Полученные плиты имели плотность 35 кг/м3.
Пример 2. Гранулы полистирола ПСВ-с предварительно вспенивали паром. После кондиционирования их обрабатывали составом на водной основе для обработки пенополистирольных гранул состава №2 в массовом отношении 1:2. Гранулы покрытого пенополистирола отправляли на термоформование под действием водяного пара. Полученные плиты имели плотность 35 кг/м3.
Пример 3. Получение пенопластовых формованных изделий
Гранулы полистирола ПСВ-с предварительно вспенивали паром. После кондиционирования их обрабатывали составом на водной основе для обработки пенополистирольных гранул составом №3 в массовом отношении 1:2. Гранулы покрытого пенополистирола отправляли на термоформование под действием водяного пара. Полученные плиты имели плотность 35 кг/м3.
Пример 4. Получение пенопластовых формованных изделий
Гранулы полистирола ПСВ-с предварительно вспенивали паром. После кондиционирования их обрабатывали составом на водной основе для обработки пенополистирольных гранул состава №4 в массовом отношении 1:2. Гранулы покрытого пенополистирола отправляли на термоформование под действием водяного пара. Полученные плиты имели плотность 35 кг/м3.
Пример 5. Получение пенопластовых формованных изделий
Гранулы полистирола Neopor® предварительно вспенивали паром. После кондиционирования их обрабатывали составом на водной основе для обработки пенополистирольных гранул составом №5 в массовом отношении 1:2. Гранулы покрытого пенополистирола отправляли на термоформование под действием водяного пара. Полученные плиты имели плотность 35 кг/м3.
Пример 6. Получение пенопластовых формованных изделий
Гранулы полистирола ПСВ-с предварительно вспенивали паром. После кондиционирования их обрабатывали составом на водной основе для обработки пенополистирольных гранул составом №2 в массовом отношении 1:1. Гранулы покрытого пенополистирола отправляли на термоформование под действием водяного пара. Полученные плиты имели плотность 25 кг/м3.
Пример 7. Получение пенопластовых формованных изделий
Гранулы полистирола ПСВ-с предварительно вспенивали паром. После кондиционирования их обрабатывали составом на водной основе для обработки пенополистирольных гранул составом №2 в массовом отношении 1:1. Гранулы покрытого пенополистирола отправляли на термоформование под действием водяного пара. Полученные плиты имели плотность 20 кг/м3.
Пример 8. Получение пенопластовых формованных изделий
Гранулы полистирола ПСВ-с предварительно вспенивали паром. После кондиционирования их обрабатывали составом на водной основе для обработки пенополистирольных гранул составом №2 в массовом отношении 1:3. Гранулы покрытого пенополистирола отправляли на термоформование под давлением в отсутствие паров воды. Полученные плиты имели плотность 45 кг/м3.
Пример 9. Испытание водостойкости полученных пенопластовых плит
Образец плиты, полученной в примере 8, помещали в воду, обеспечивая полное погружение. Выдерживали в воде в течение 24 часов, после чего извлекали, сушили и испытывали прочностные характеристики.
Пример 10. Получение пенопластовых формованных изделий без обработки гранул составом на водной основе. Гранулы полистирола ПСВ-с предварительно вспенивали паром. Гранулы пенополистирола отправляли на термоформование под действием водяного пара. Полученные плиты имели плотность 35 кг/м3.
Пример 11. Получение пенопластовых формованных изделий
Гранулы полистирола ПСВ-с предварительно вспенивали паром. После кондиционирования их обрабатывали составом на водной основе для обработки пенополистирольных гранул состава №6 в массовом отношении 1:2. Гранулы покрытого пенополистирола отправляли на термоформование под действием водяного пара. Полученные плиты имели плотность 35 кг/м3.
Пример 12. Получение пенопластовых формованных изделий
Гранулы полистирола ПСВ-с предварительно вспенивали паром. После кондиционирования их обрабатывали составом на водной основе для обработки пенополистирольных гранул состава №7 в массовом отношении 1:2. Гранулы покрытого пенополистирола отправляли на термоформование под действием водяного пара. Полученные плиты имели плотность 35 кг/м3.
Обобщенные характеристики полученных пенопластовых плит приведены в таблице 2.
Таблица 2. Обобщенные характеристики полученных пенопластовых плит
№ примера Плотность, г/см3 Прочность на сжатие при 10 % линейной деформации, МПа Предел прочности при изгибе, МПа Теплопроводность в сухом состоянии при (25±5)°С, Вт/(м·К) Время самостоятельного горения плит, с
1 35 0,30 0,35 0,036 0,5
2 35 0,33 0,39 0,033 0,5
3 35 0,35 0,40 0,039 3
4 35 0,30 0,34 0,033 0,1
5 35 0,34 0,40 0,031 0,5
6 25 0,15 0,19 0,032 1
7 20 0,13 0,18 0,033 0,5
8 45 0,40 0,46 0,037 0,5
9 45 0,39 0,46 - -
10 35 0,20 0,25 0,038 4
11 35 0,32 0,39 0,033 1
12 35 0,33 0,40 0,033 1
Приведенные выше примеры иллюстрируют возможность достижения заявленного технического результата. Перемешивание состава на водной основе при линейной скорости диспергирующего диска не менее 15 м/с и ультразвуковой обработке мощностью 500 Вт в течение 20 минут позволяет равномерно распределить компоненты состава. Массовое соотношение пенополистирольных гранул с составом на водной основе для обработки пенополистирольных гранул составляет от 1:1 до 1:3, предпочтительно 1:2. Использование меньших количеств состава на водной основе для обработки пенополистирольных гранул приводит к снижению прочностных характеристик, а при использовании больших количеств повышается плотность и снижаются теплоизоляционные характеристики. Полученные описанным способом материалы относится к горючим строительным материалам группы Г1.

Claims (2)

  1. Состав для покрытия частиц пенопласта на водной основе, отличающийся тем, что содержит акриловую дисперсию, поливинилацетатную дисперсию, сажу, полифосфат аммония, меламин, углеродные нанотрубки и поверхностно-активное вещество (ПАВ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
  2. акриловая дисперсия 10-30 поливинилацетатная дисперсия 5-15 сажа 2-15 полифосфат аммония 2-20 меламин 2-20 углеродные нанотрубки 0,005-0,1 ПАВ 0,1 вода остальное
RU2021128711A 2021-10-01 Состав для покрытия частиц пенопласта RU2773953C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2773953C1 true RU2773953C1 (ru) 2022-06-14

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2425847C2 (ru) * 2005-08-23 2011-08-10 Басф Се Способ получения пенопластовых плит
RU2430131C1 (ru) * 2010-03-01 2011-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Заря ОМ" Водно-дисперсионный состав для огнезащиты строительных конструкций
RU2451038C2 (ru) * 2006-10-11 2012-05-20 Басф Се Частицы пенопласта с нанесенным покрытием и способ получения не содержащих галоидов огнестойких формованных изделий из пенопласта в виде частиц

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2425847C2 (ru) * 2005-08-23 2011-08-10 Басф Се Способ получения пенопластовых плит
RU2451038C2 (ru) * 2006-10-11 2012-05-20 Басф Се Частицы пенопласта с нанесенным покрытием и способ получения не содержащих галоидов огнестойких формованных изделий из пенопласта в виде частиц
RU2430131C1 (ru) * 2010-03-01 2011-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Заря ОМ" Водно-дисперсионный состав для огнезащиты строительных конструкций

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100601233B1 (ko) 발포 폴리스티렌 입자의 제조 방법
RU2526549C2 (ru) Композиция на основе вспениваемых винилароматических полимеров с улучшенной теплоизоляционной способностью, способы ее получения и вспененное изделие, полученное из этой композиции
US20100301509A1 (en) Coating composition for foam particles, and method for the production of molded foam bodies
KR20120107114A (ko) 난연성 중합체 발포체
MX2011006635A (es) Composiciones de polimeros aromaticos de vinilo expandibles con una capacidad de aislamiento termico mejorada, proceso para su produccion y articulos expandidos obtenidos de las mismas.
JP2007514027A (ja) ペレット状の発泡性フィラー含有熱可塑性ポリマー材料から構成される成形用発泡成形体
CN104292492A (zh) 聚苯乙烯泡沫板的制备方法
KR20120102729A (ko) 발포체 입자용 코팅 조성물
US20160053065A1 (en) Foam composites
US20120032103A1 (en) High-temperature-stable and moisture-stable materials which have improved insulation properties and are based on foams and disperse silicates
RU2773953C1 (ru) Состав для покрытия частиц пенопласта
US3760047A (en) Process for the manufacture of polymer foams containing esters of tertiary alcohols as side groups
WO2011113795A2 (de) Flammgeschützter verbundschaumstoff
JP4007738B2 (ja) 発泡性熱可塑性共重合体粒子
EP3149074B1 (en) Water expandable polymer beads
KR101992628B1 (ko) 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법 및 발포 폴리 스티렌 입자
KR20180019361A (ko) 친환경 난연제를 사용한 흑연을 포함한 발포성 폴리스티렌 입자의 제조 방법
RU2468044C2 (ru) Композиция вспениваемых винилароматических полимеров и способ ее изготовления
CN100560614C (zh) 具有高强度的有色可发性聚苯乙烯树脂、其制备方法以及使用该树脂制备的可发性模制产品
US3576770A (en) Flame-retardant resin compositions
KR100876211B1 (ko) 레진으로 코팅된 판상형 활석을 포함하는 발포성폴리스티렌 비드 및 그 제조 방법
EP2742091B1 (en) The use of aluminium dibromosalicylate, a process for preparing non-flammable organic plastics, and a flame retardant composition for its preparation
KR101772544B1 (ko) 우수한 융착성을 갖는 표면 개질 폴리스티렌 입자 및 이의 제조방법
KR20190057841A (ko) 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법
TW202248338A (zh) 反應性聚合物混合物、混成聚合物發泡體及其製造方法