Полимерная композиция

 

Изобретение относится к пастообразным или жидким композициям полимерным, используемым в качестве клея, шпаклевки, уплотнения или тампонажного материала. В состав композиции входят полимер-фенольная смола, являющаяся отходом производства антиокислительных присадок и/или отходом производства фенолацетона кумольным методом и содержащая 30-45 мас.% фенолов, отвердитель, минеральный наполнитель - цемент, или асбест, или мел, или оксид кремния, или гипс с размером частиц 100-400 меш. при следующем соотношении компонентов, вес.ч.: полимер 100, отвердитель 10-50, минеральный наполнитель 5-100. Полимерная композиция обладает высокими качественными характеристиками и позволяет решить проблему утилизации вредных отходов производства. 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к пастообразным или жидким полимерным композициям, используемым в качестве клея, шпаклевки, уплотнения или тампонажного материала.

Наиболее близкой по составу является полимерная композиция (а.с.СССР N 916 486, С 04 В 25/02, 1982 г.), включающая резольную фенолформальдегидную смолу, модифицированную кубовым остатком фенолоацетонового производства, бензолсульфокислоту, кислотостойкий наполнитель и кислотостойкий заполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.%: Резольная фенолоформальдегидная смола, модифицированная кубовым остатком фенолоацетонового производства - 12,51 - 15,92 Бензолсульфокислота - 2,77 - 3,38 Кислотостойкий наполнитель - 18,11 - 22,38 Кислотостойкий заполнитель - Остальное Недостатком данной композиции являются высокое время отверждения и высокая стоимость.

Предлагаемая полимерная композиция включает полимер, отвердитель и минеральный наполнитель при следующем соотношении компонентов, вес.ч.: Полимер - 100 Отвердитель - 10-50 Минеральный наполнитель - 5 - 100, а в качестве полимера используют отход производства антиокислительных присадок и/или отход производства фенолацетона кумольным методом, содержащий 30-45 мас.% фенолов. В качестве минерального наполнителя используют цемент, или асбест, или мел, или оксид кремния, или гипс с размером частиц 100-400 меш.

Такая полимерная композиция может быть использована в качестве клея, шпаклевки, уплотнения или тампонажного материала и имеет низкое время отверждения и низкую стоимость полимера.

Используемый в качестве полимера отход производства антиокислительных присадок ФЧ-4 или ФЧ-16, получаемых из подсмольных вод полукоксования Черемховских углей, и имеющий следующий состав, мас.%:
Фенол - 30-45
Полиакрилфенолы - 1 - 5
Высшие спирты - 1 - 3
Бутилацетат - 0,5 - 1
Парафиновые углеводороды - 1 - 3
Нафтены - 1 - 7
Ароматические углеводороды - 5 - 15
Асфальтены - 1 - 5
Нейтральные кислородсодержащие соединения - 15-25
Нафталин - 2 - 5
Фенантрен - 1 - 3
Хинолин - 1-3,5
Пиридиновые основания - 1 - 2
Пек - 0,5 - 1
Кроме того, для получения полимерной композиции может использоваться отход производства фенолацетона кумольным методом или смесь этих двух смол в любом соотношении. Отход производства фенолацетона кумольным методом представляет собой жидкость коричневого цвета плотностью не менее 1,0 г/см³ с молекулярным весом 150-200, имеющую следующий состав, мас.%:
Фенол - 30-50
Кумилфенол - 10-20
Ацетон, диметилфенилкарбинол, α-метилстирол - 1 -10
Димеры α-метилстирола - 15-30
Смолистые вещества - до 100
В качестве отвердителя могут быть использованы вещества, инициирующие реакции полимеризации, поликонденсации или полиприсоединения. Таким веществом может быть, например, гексаметилентетрамин (уротропин).

Композицию получают в месильных машинах шнекового, барабанного или планетарного типа. Сначала перемешивают отходы с минеральным наполнителем в течение 5-10 минут, а затем добавляют отвердитель и перемешивают до получения однородной массы.

Для испытаний полученной композицией заполняли отверстие диаметром 4-4,5 мм, просверленное в бетоне марки В-300, и вставляли туда обычные стальные болты. Через 24 часа определяли прочность крепления на разрыв. Кроме того, полученной композицией смазывали две стальные пластины размером 100 x 100 x 8 мм и соединяли их путем механического сдавливания в течение 10 мин при 20 кгс/см². Через 24 часа устанавливали предел прочности при сдвиге.

В случае использования полимерной композиции в качестве шпаклевки ее наносили на металлическую поверхность шпателем и через сутки обрабатывали шлифовальной бумагой.

Предложенную полимерную композицию и ее качество иллюстрируют следующие примеры.

Пример 1.

В шнековую месильную машину помещаем 100 г полимера, содержащего 40 мас. % фенолов (отход производства получения антиокислительных присадок), и 65 г цемента с размером частиц 300 меш. и в течение 7 мин перемешиваем, затем добавляем 30 г уротропина и перемешиваем до однородной массы. Полученной композицией смазываем стальные пластины, заполняем отверстие в бетоне и вставляем болт. Через 24 часа проводим испытания, результаты которых приведены в таблице.

Пример 2.

Полимерную композицию готовим по примеру 1 с той разницей, что берем 100 г асбеста с размерами частиц 400 меш., 10 г уротропина, а в качестве полимера - отход производства фенолацетона кумольным методом, содержащий 30 мас. % фенолов.

Первое перемешивание длилось в течение 5 минут.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример 3.

Полимерную композицию готовим по примеру 1 с той разницей, что берем 5 г мела с размером частиц 100 меш., 50 г уротропина, а полимер (смесь отхода производства получения антиокислительных присадок и отхода производства фенолацетона кумольным методом в массовом соотношении 1:1) содержал 45 мас.% фенолов. Первичное перемешивание составило 10 минут.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример 4.

Полимерную композицию готовим по примеру 1 с той разницей, что берем 50 г оксида кремния с размером частиц 200 меш. и 35 г уротропина.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример 5.

Полимерную композицию готовим по примеру 1 с той разницей, что берем 50 г гипса с размером частиц 250 меш. и 35 г уротропина.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример 6 (сравнительный).

Полимерную композицию готовим по примеру 1 с той разницей, что берем отход, содержащий 25 мас.% фенолов.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример 7 (сравнительный).

Полимерную композицию готовим по примеру 1 с той разницей, что берем отход, содержащий 48 мас.% фенолов.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример 8 (сравнительный).

Полимерную композицию готовим по примеру 1 с той разницей, что берем цемент с размером частиц 80 меш.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример 9 (сравнительный).

Полимерную композицию готовим по примеру 1 с той разницей, что берем цемент с размером частиц 420 меш.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример 10 (по прототипу).

В шнековую машину помещаем 14 г резольной фенолформальдегидной смолы, модифицированной кубовым остатком фенолоацетонового производства, 20 г кислотостойкого наполнителя, 63 г кислотостойкого заполнителя и перемешиваем в течение 30 мин, затем добавляем 20 мл раствора бензолсульфокислоты, содержащие 3 г основного вещества, и снова перемешиваем.

Полученную массу испытываем в условиях примера 1. Результаты испытания представлены в таблице.

Как видно из представленных данных, предложенная композиция имеет низкое время отверждения и высокие прочностные показатели. Кроме того, использование отходов в качестве полимера позволяет снизить себестоимость получаемой композиции и одновременно решить вопрос о ликвидации экологически вредных отходов современной промышленности.

Высокие свойства получаемой композиции возможны только в заявленных пределах соотношения и качества компонентов (пр. 1-5). Так, например, при использовании отходов, содержащих количество фенолов ниже заявленного (пр. 6), отверждения композиции не наблюдается. При использовании наполнителя с более крупными частицами (пр. 8) резко снижаются прочностные показатели композиции.

При использовании отходов, содержащих количество фенолов выше заявленного (пр. 7), и наполнителя с размером частиц ниже заявленного (пр. 9) дальнейшего улучшения качества композиции не наблюдается.

Формула изобретения

Полимерная композиция, включающая полимер, отвердитель и минеральный наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве полимера используют отход производства антиокислительных присадок и/или отход производства фенол-ацетона кумольным методом, содержащий 30-45 мас.% фенолов, а в качестве минерального наполнителя используют цемент, или асбест, или мел, или оксид кремния, или гипс с размером частиц 100-400 меш. при следующем соотношении компонентов вес.ч.:
Полимер - 100
Отвердитель - 10 - 50
Минеральный наполнитель - 5 - 100б

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2