Состав для древесностружечных плит

 

Состав для древесно-стружечных плит. Сущность изобретения: состав мас. ч.: древесные стружки 100; жидкое Na-стекло из расчета сухого вещества стекла 40 - 60; содержащейся в нем воды 80 - 120; отвердитель - гексафторсиликат натрия; ди-(2-бензтиазолил) дисулфид или его соль с толуолсульфокислотой 1,2 - 4,2 и полиалкил (арил) алкоксисилоксан формулы I илиII приведенных в описании, 0,6 - 2,0. 3 табл.

Изобретение относится к получению составов, применяемых для изготовления строительных плит, работающих в условиях повышенной пожароопасности.

Известна композиция, включающая, мас. ч. фенолоформальдегидная смола 80,0-95,0; гидрид окиси щелочного металла 1,0-5,0 и вода 0,8-1,6, в которой для повышения физико-механических свойств древесно-стружечных плит дополнительно введено жидкое стекло (3,0-12,0) и окись алюминия (0,2-0,8) [1] Однако полученные из таких клеевых композиций древесно-стружечные плиты при повышенных физико-механических характеристиках обладают пониженной водо- и огнестойкостью.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является состав для древесно-стружечных плит, содержащий, мас.ч. древесные стружки 100; жидкое Na-стекло: сухое вещество стекла 15-60; содержащаяся вода 30-120 и отвердитель гексафторсиликат натрия 1,05-4,2 [2] Однако полученные из этой композиции древесно-стружечные плиты имеют недостаточно высокие прочностные свойства.

Целью изобретения является повышение прочностных свойств древесно-стружечных плит.

Указанная цель достигается тем, что состав для древесно-стружечных плит, включающий указанные компоненты в указанных количествах, дополнительно содержит 0,6-2,0 мас.ч. полиалкил (арил) алкоксисилоксана формулы I RSiO(ORʹ), (I) где х=0-3,0; n=1-8; R арил, алкил С₁-С₉, R_'=-CH₃; -C₂H₅, -C₃H₇, -C₄H₉, или формулы II R₁OSiOR₁ (II), где n=1-8; R и R_' указаны выше R_" имеют указанные значения для R, причем R, R_" могут быть одинаковые или различны, а в качестве отвердителя состав содержит гексафторсиликат натрия, ди(2-бензотиазолил)ди-сульфид или его сель с толуолсульфокислотой.

В качестве древесного наполнителя могут быть использованы, отходы лесопиления, фанерного, мебельного, деревообрабатывающих производств, дровяная древесина, технологическая щепа, стружка, лущеный, строганный, шпон и т.п.

В качестве связующего водный раствор жидкого натриевого стекла по ГОСТ 13078-81 с силикатным модулем 3,2, плотностью 1,41 г/см³, с содержанием основного вещества (сухой остаток) 33,2 мас.

В качестве отвердителя жидкого стекла гексафторсиликат натрия (Na₂SiF₆ по ТУ 6-09-1461-76) или альтакс (ТУ 6-09-107-78)( или соль альтакса с толуолсульфокислотой, полученная при соотношении компонентов 1:1 (в молях).

Альтакс-ди(2-бензтиазолил)дисульфид C-S-S-C Соль альтакса с толуолсульфокислотой -3-толуолсульфо-ди-(2-бензтиазолил)ди- сульфид C-S-S-C, получаемый при взаимодействии ди(2-бензтиазолил)дисульфида с толуолсульфокислотой при соотношении 1:1 (в молях) по следующей методике.

В реактор, снабженный мешалкой, капельной воронкой, термометром, обратным холодильником, загружают 161,3 г (0,5 моля) ди(2-бензтиазолил)дисульфида, 50 г воды и при непрерывном перемешивании прикапывают раствор 86,1 г (0,5 моля) толуолсульфокислоты в 200 г воды для получения 50% по массе раствора. Температуру реакции регулируют на уровне 20+30^оС скоростью прикапывания. Затем смесь перемешивают 1 ч при этой температуре и вакуумированием при 1 мм рт.ст. и температуре 70^оС удаляют воду.

В качестве алкоксисиланов и полиалкоксисилоксанов использовали соединения заявляемых формул, полученные этерификацией соответствующих алкил(арил)трихлорсиланов, диалкил- или алкил, арил- или диарил-хлорсиланов или кубовых остатков колонны ректификации их низшими (метиловым, этиловым, пропиловым, бутиловым) спиртами различной концентрации (от 100 до 80% по объему).

Из заявляемого ряда соединений в промышленности в настоящее время крупнотонажно производятся продукты этерификации фенилтрихлорсилана этиловым спиртом (различной концентрации) под названием модификатор 113-63 (ТУ 6-02-995-75) и модификатор 113-65 (ТУ 6-02-995-75).

Физико-химические константы использованных алкоксисиланов и полиалкоксисилоксанов приведены в табл.1.

Использование предложенного состава позволяет повысить прочностные свойства изделий за счет протекания ряда химических реакций между жидким стеклом, модификатором и древесным наполнителем по схеме ≡ Si-ONa+Na₂SiF₆ _→ ≡ Si-OH+6NaF+.

(1)
≡ Si-OH+HO-Si ≡ ≡ Si-O-Si ≡
(2)
≡ Si-OH+RʹO-Si ≡ ≡ Si-O-Si ≡
(3)
≡ Si-ORʹ+HO- ≡ Si-O-
(4) Используемые алкоксисиланы и алкоксисилоксаны, вступая в химическую реакцию с выделившейся кремневой кислотой (схема 1) или продуктом ее конденсации (схема 2), по реакции (3) или с древесным наполнителем по реакции (4), увеличивают как расстояние между формирующимися узлами пространственной сетки (т. е. пластифицируют межузловые сшивки), так и обеспечивают химическую связь на наполнитель, что в конечном счете, снижает внутренние напряжения, возникающие в системе при отверждении жидкого стекла (особенно при использовании упругого целлюлозосодержащего наполнителя), и способствует повышению прочностных характеристик готовых изделий.

В табл. 1 приведен ряд соединений, иллюстрирующих примеры по заявляемой формуле изобретения:
продукты 1-3 характеризуют предельные и средние значения заявляемого ряда по показателям х и n. (Использовать продукты с n>8 нецелесообразно из-за высокой из вязкости и ограниченной совместимости с жидким стеклом);
продукты 2, 4, 5, 6 являются представителями соединений, отличающихся различной природой алкоксирадикала;
продукты 2, 7, 8 являются представителями заявляемого ряда соединений, отличающихся природой радикала у атома кремния;
продукт 9 является представителем обработанного этиловым спиртом (96% концентрации по объему) кубового остатка колонны ректификации фенилтрихлорсилана;
продукты 10-16 являются представителями дифункциональных алкоксисоединений заявляемого ряда, отличающиеся молекулярной массой (или степенью поликонденсации n), типом радикала у атома кремния, природой алкоксигруппы.

Использовать линейные алкоксисилоксаны с n>8 нецелесообразно из-за их ограниченной совместимости с жидким стеклом и снижения прочностных свойств материала.

В качестве кубового остатка колонны ректификации фенилтрихлорсилана использовали продут со следующими показателями: внешний вид темная, подвижная дымящаяся на воздухе жидкость без механических примесей и гелей
n_D²⁰=1,5763,
d₄²⁰=1,1063, вязкость кинематическая при 20^оС 12 сСт, содержание Сl^-иона 20,2 мас.

Для приготовления образцов древесно-стружечных плит использовали стружку хвойных пород фракции 10/5 с влажностью 4 мас. Расчетная плотность плиты 700 кг/м³. Изготовляли плиты однослойные толщиной 16 мм размером в плане 40х40 см.

Во всех случаях предварительно готовят связующее путем тщательной гомогенизации в течение 5 мин рецептурного количества товарного жидкого стекла, отвердителя и модифицирующей добавки (алкоксисилоксана). Затем в лабораторный смеситель к расчетному количеству древесных частиц при перемешивании добавляют приготовленное связующее и смесь гомогенизируют в течение 10 мин.

Из проклееной стружечной массы формируют пакет, проводят его подпрессовку и осуществляют горячее прессование при 100^оС, удельном давлении 4,0 МПа в течение 2 ч. Примеры конкретной реализации представлены в табл.2.

Испытание образцов плит по показателям, приведенным в табл.3, осуществляют через 24 ч после изготовления. Пример 1 в таблицах соответствует составу по прототипу.

Формула изобретения

СОСТАВ ДЛЯ ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ, включающий, мас.ч.

Древесные стружки 100
Жидкое Na-стекло
сухое вещество стекла 40 60
содержащаяся в нем вода 80 120
Отвердитель 1,2 4,2
отличающийся тем, что, с целью повышения прочностных свойств древесностружечных плит, состав дополнительно содержит 0,6 2,0 мас.ч. полиалкил(арил)алкоксисилоксана общей формулы

где x 0 3;
n 1 8;
R арил, С₁ С₉-алкил;
Rʹ=CH₃, С₂Н₅, С₃Н₇, С₄Н₉,
или общей формулы
RʹO(RRʺSiO)_nRʹ,
где n, R и Rʹ имеют указанные значения;
причем R и Rʹʹ могут быть одинаковы или различны,
а в качестве отвердителя состав содержит гексафторсиликат натрия, ди(2-бензтиазолил)ди-сульфид или его соль с толуолсульфокислотой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15