Способ получения пенопластов на основе фенолформальдегидной смолы новолачного типа

Союз Соватакнк Соцмайистнчжких Реепублмиависимое от авт. свидетельства М. Кл. 08 д 5308 Заявлено 25.Ч,1970 (М 1441992/23-5)с присоединением заявки1440712/2 Гасударственный комитеСовета Министров СЫРно делам изобретенийи открытий ллетень48 УДК 678,632(088.8) та опубликования описанич 19.И.19 Авторыизобретения овак, 1 О. С, Мурашов и В, Д. Валгин Заявите ПриоритетОпубликовано 30.Х 1.1973. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНОЙ 1Изобретение относится к получешпо пенопласта из фенолформальдегидной смолы новолачного типа,Известны способы получения фенолформальдегпдных пенопластов на основе твердых новолачн смол, вспенпваемых и отверждаемых в присутствии гексаметилентетра мина при температурах выше 100 С.Недостатками известных способов являются большая продолжительность (3- - 5 час), высокис температуры процесса вспениванпя и отверждения и связанные с этим громоздкость и низкая производительность применяемого ооорудовапия.С целью повышения эффективности процесса в предлагаемом способе новолачные смолы берут в виде растворов, эмульсий или дисперсий, в качестве сшивающего агента используют формальдегид, например, в виде формалина и вспенивание осуществляют в присутствии катализаторов кислотного характера при температуре ниже 100 С.При смешении жидкой новолачной смолы с формальдегидом в присутствии катализаторов кислотного характера и целевых добавок при температуре ниже 100 С в течение 5 - 40 мин получается пенопласт светло-красного цвета, по физико-механическим показателям не уступающий п,нопласту, полученному известным способом. НОПЛАСТОВ НА ОСНОВЕМОЛЬ НОВОЛАЧНОГО ТИПА Предлагаемый способ позволяет резко сократить продолжительность вспенивания и отверждения пенопласта, снизить температуру процесса вспенивания и повысить эффектив ность процесса в целом.Согласно изобретению в качестве основывспенивающейся композиции применяют растворы, эмульсии или дисперсии новолачных смол, т, е. жидкие новолачные смолы, 10 которые получают путем конденсации избыткафенола с формальдегидом при рН ниже 5,5, Полученные смолы при необходимости растворяют, эмульгируют или диспергпруют в соответствующих растворителях (вода, спирты, 15 кетоны, углеводороды алифатического и ароматического ряда и их галогенпроизводные и др.). В качестве сшивающего агента для новолачных смол можно применять формальдегид в любой известной его форме (собствен- О но формальдегид, его водные, спиртовые идругие растворы, полимеры и т. п.).Из-за технических трудностей предпочтительно применять формальдегид в виде его растворов в особенности в виде водных рас творов, поступающих в продажу под названием формалин, Формальдегид вводят в композицию в количестве 10 - 40 вес. ч, на 100 вес. ч. жидкой новолачной смолы.Предлагаемое изобретение предусматривает ЗО проведение вспенивания композиций в присутствии катализаторов кислотного характера, к которым относятся любые вещества, создающие при введении в композицию рН среды ниже 7. Примерами таких катализаторов являются минеральные кислоты (соляная, серная, ортоборная и т. п.); органоминеральные кислоты (комплексные кислоты типа эфиров борной кислоты с многоатомными спиртами или соединений ее с оксикислотами, арилсульфокислоты и т. п,); органические кислоты (уксусная, хлоруксусные, растворимые в жидком новолаке и т. п.); ангидриды и соли минеральных кислот, образующие кислоты в результате взаимодействия с водой, содержащейся в жидком новолаке или в формалине (В.Оз, РтО, хлориды А 1, Са, Т 1, Ге, Яп, соли сульфонгидразидов и фенилдиазония и т, п.). Каждое из перечисленных соединений может быть применено в отдельности или в смеси друг с другом. Эти катализаторы применяют в количестве 1,5 - 30.вес. ч., предпочтительно 2 - 15 вес. ч., на 100 вес, ч. жидкой новолачной смолы, считая на сухие вещества,Вспенивание кислых композиций на основе жидких новолачных смол и форм альдегида приводит к получению пенопластов сравнимо высокого100 кг/мз) объемного веса, который не возможно регулировать в широком диапазоне. С целью устранения этого недостатка в композицию целесообразно вводить (совместно или раздельно) поверхностно-активные вещества и жидкости, кипящие илп интенсивно испаряющиеся при температурах ( 100 С (атмосферное давление),Водорастворимые неионогенные поверхностно-активные вещества применяют в количестве 0,1 - 1 О вес. ч., предпочтительно 1 - 3 вес, ч., на 100 вес. ч. жидкой новолачной смолы. Примерами поверхностно-активных веществ подобной природы являются силиконовые масла; продукты обработки окисью этилена фенолов или высших жирных кислот; сложные эфиры целлюлозы (метилцеллюлоза, ацетобутират целлюлозы); эфиры фосфатидов (лецитин, кефалин) и др.Легкокипящие жидкости обеспечивают возможность регулирования объемного веса получаемых пенопластов в диапазоне 20 - 120 кг/мз. Они вводятся в композицию в количестве 0,5 - 30 вес. ч., предпочтительно 2 - 10 вес, ч., на 100 в. ч. жидкой новолачной смолы. Для целей предлагаемого изобретения пригоден широкий круг соединений, например, низшие спирты (от метанола до н-бутанола включительно); алифатические эфиры (от диэтилового до дибутилового включительно); хлор- углеводороды (дихлорэтан, хлороформ, четыреххлористый углерод и т. п.); алифатические углеводороды (от я-пентана до н-гептана включительно, легкие фракции нефти); ацетон, окись этилена, тетрагидрофуран, винилацетат и т, д, Предпочтительно применять соединения ряда хлорфторалканов (фреоны) с температурой кипения не выше 80 С. 5 о 15 го 25 30 35 40 45 50 55 60 65 При вспепивании желательно также добавлять с целью активирования композиции и улучшения теплового баланса процесса соединения, выделяюгцие тепло в результате взаимодействия с водой или кислотными катализаторами. Для этого пригоден широкий круг соединений, например, карбонаты, бикарбонаты и нитрпты щелочных и щелочно-земельных металлов, а также карбонат аммония; гидрпды и карбиды металлов П и П 1 групп; порошки металлов, стоящих в ряду напряжений выше водорода; ангидриды кислот типа ВО, и РО;,; алкилхлорсиланы (трихлорметилсилан и т. п.). Указанные вещества вводят в композицию в количестве 0,1 - 20 вес. ч предпочтительно 0,5 - 10 вес. ч., на 100 вес, ч. ;кидкой поволачной смолы.Предпочтительно применять тонкодисперсные (не более 200 меш,) порошки металлов, стоящих в ряду напряжений выше водорода, например гкелеза, алюминия, магния. Важным преимуществом этих добавок является то, что их взаимодействие с кислотным катализатором сопровождается не только выделением тепла, но и переводом части активных в коррозионном отношении кислот в их соли.Таким образом, предлагаемый способ получения фенолформальдегидных пенопластов состоит в приготовлении смеси из жидкой новолачной смолы, формальдегида и предпочтительно поверхностно-активных веществ и легкокипящих жидкостей, подкислении смеси и самопроизвольном вспенивании этой смеси при температуре ниже 100 С. Параллельно с вспениванием смеси происходит ее отверждеиие и формование в форме, задающей размеры и конфигурацию будущего изделия из пенопласта.Правильный подбор количественных соотношений между составными компонентами позволяет получать пенопласты (и изделия из них), не дающие технологической усадки (усадки при отверждении пены), т. е. изобретение позволяет получать пенопласты непосредственно на местах их применения, Общая продолжительность цикла получения пенопласта по предлагаемому способу не превышает 1 час, и как правило составляет 5 - 10 мин. Смешение компонентов и заливка композиции могут осуществляться непрерывным методом с помощью автоматизированных установок, аналогичных по конструкции тем, которые широко применяются для заливки пенополиуретапов. Получаемые по предлагаемому способу пенопласты предназначены для целей теплохладоизоляции в строительстве, судо- и вагоностроении, в холодильной технике и в ряде других отраслей промышленности.П р и м е р 1, Для получения пенопласта нагревают при 50 - 00 С композицию, обра зующуюся при смешении 70 г 60%-ного спир тового раствора промышленной новолачноь смолы марки 18 с 20 г 37%-ного формалина, 10 г и-фенолсульфокислоты и 5 г 1,1,2-три 40895725 40 50 55 60 65 хлор,2,2-трифторэтана (фреон). Кратность вспенивания композиции в этих условиях составляет 5 - 7. Продолжительность процесса, включая стадию смешения компонентов, 9 мин.П р и м е р 2. Дисперсию, полученную введением 50 г смолы 18 в 10 г этилового спирта, смешивают при 50 С с 25 г 37 О/о-ного формалина, после чего в полученную смесь прц комнатной температуре добавляют 5 г хлороформа ц 1 г гг-фенолсульфокислоты, Вспенивание композиции осуществляют при 50 - 60 С в течение 12 мин. Кратность вспенивания в этих условиях составляет 5 - 7.П р и м е р 3. Состав композиции, вес. ч.:Водоэмульсиопная новолачнаясмола 100Ацетон 6 Формалин 37%-ный 40 Тол уолсульфоки слота 24Такая композиция при 50 - 60 С имеет кратность вспенивания, равную 8 - 9,П р и м е р 4. Состав пенопласта, вес. ч.:Водоэмульсионная новолачнаясмола 100Пар аформ 14 и-Гептан 10 Смесь и-фенолсульфокислоты исерной кислоты (4: 1) 20Полученная смесь вспенцвается при 80 С в течение 14 мин, увеличивая свой первоначальный объем в 3 - 4 раза.П р и м е р 5. Влияние неионогенного поверхностно-активного вещества ОП(продукт конденсации окиси этилена и алкилфенолов) на кратность вспенивания композиции.Готовят композицию состава: 100 г водоэмульсионной новолачной смолы, 20 г фреона(трихлорфторметан) и 30 г смеси нафталцнсульфокислоты с серной кислотой (3: 1). В отсутствие ОПкомпозиция, вспениваемая при 50 С, имеет кратность вспенивания 9 - 10. При добавлении ОПв количестве 3 г кратность вспенивацця композиции в этих условиях повышается до 24 - 25.П р и м е р 6. Композицию, имеющую при 50 С кратность вспенивация 10, готовят смешением 100 г водоэмульсионной новолачной смолы, 50 г 37,5%-ного формалина, 14 г диизопропилового эфира и 32 г 40% -ного водного раствора бензолсульфокцслоты. Вспенивание и отверждение такой композиции протекают за б - 7 мин.П р ц м е р 7. Введение в состав композиции примера 6 1,5 г силиконового масла позволяет повысить кратность ее вспецивания до 22 и одновременно улучшить однородность структуры получаемого пенопласта,Пример 8. 100 вес. ч. водоэмульсиоцной цоволачцой смолы, 40 вес, ч, 37,5 О/о-ного формалина и 24 вес, ч, трихлоруксусной кислоты смешивают цри комнатной температуре в течение 2 час до загустевания ц побеления. Затем в полученную композицию добавляют при перемешцвацци 10 вес. ч. фреонаи 5 10 15 20 30 35 45 помецгяют ее в термошкаф при 60 - 70 С, где процсходцпг вспснивание и отверждение в течение 40 мин. Кратность вспенцвания 3 - 4.П р и м е р 9, Регулирование объемного веса пенопластов.При введении в композицию состава, вес, ч.: 100 водоэмульсионной новолачной смолы, 3 поверхностно-активного вещества ОП, 40 37%-ного формалина, 16 Збфо-цой соляной кислоты, фреонав количестве 5,10 и 15 вес. ч. объемный вес пенопласта составляет соответственно 127,84 и 51 кг/мз, Таким образом, варьированием количества фреона, вводимого во вспенивающуюся композицию, регулируют объемный вес пенопласта. Вспенцванце всех композиций приведенного состава осуществляют прц 55 + 1 С в течение 6 - 8 миц.П р ц м е р 10. Композицию для получения пенопласта готовят смешением, вес, ч,:Водоэмульсионная новолачнаясмола 100ОП3 Фреона6 Формалина 37%-ного 20 и-Толуолсульфокислоты 18 Соляной кислоты 1Разогрев такой композиции от 16,5 до 35 С (начало вспенцвания) наступает за 6 мцн, Прц добавлении в такую композицщо 1 вес. ч, бщ арбоцатд цдтрця вспеццванце происходит через 2,5 миц, Образующийся при этом пенопласт имеет объемный вес порядка 80 кг/мз.П р и м е р 11, Для получения пенопласта с объемным весом 50 кг/мз нагревают до 50 С композицию состава, вес, ч.:Водоэ мул ьсионная новолачнаясмола 100ОП2 Формалин 38,4/о-ный 22 гг-Фенолсульфокислота 20Алюминиевая пудра 1Такая композиция вспенцвается через 1,5 мцц после окончания смешения составляющих ее компонентов. В отсутствии алюминиевой пудры вспецивание композиции происходит це ранее, чем через 4,5 мцн. Предмет изобретения1. Способ получения пенопластов ца основе фенолформальдегидпой смолы цоволачного типа в присутствии вспенцвяющего и сшивающего агентов, а также добавок целевого назначения, отл ц ч я ю щи й с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса, цоволачцые смолы берут в виде растворов, эмульсий плц дисперсий, в качестве сшивающего агента используют фор мял ьдегцд, напримерр, в виде водных растворов и ьспеццванце осугцествляют в присутствии катализаторов кислотного характера прц 10 - 100 С, предпочтительно 20 - 80 С,2. Способ по и. 1, отлич а ю щийся тем, что в качестве целевых добавок берут веще408957 Составитель И. ГинзбургТехред Л. Камышиикова 1(орректор Е. Сапунова Редактор К. Вейсбейи ззказ 215 12 11 зл. 1 Ча 1154 Тираж 539 Подппсцое 1 Ц 11 П 1 П 1 з Государственного комитета Совета Мигистров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская иаб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 ства, взапмодейству 1 ощие с водой или кислотным катализатором с выделением тепла, например, тонкодпсперсные порошки металлов,стоящих в ряду напряжений выше водорода, в количестве 0,1 - 20 вес. ч, из расчета на 100 вес. ч, жидкой новолачной смолы.