Состав для древесно-полимерного композиционного материала
Изобретение относится к строительным материалам, получаемым экструзией древесно-полимерных композитов с использования отходов лесопиления, мебельного и деревообрабатывающего производства и может быть использовано в отделке при строительстве зданий. Состав для древесно-полимерного композиционного материала включает вяжущее - полипропилен, комплексный наполнитель, в качестве которого используют минеральный порошок-шлам после работы систем водоподготовки котельных установок с удельной поверхностью 20000 см2/г и древесную муку, а также дополнительно содержит в качестве добавки смесь полиэтиленового воска ПВ 200, парафина и керосина в соотношении 1:1:1 по массе при следующем содержании компонентов, мас.%: полипропилен - 20-30, минеральный порошок - 16-20, древесная мука - 49-55, добавка - остальное. Результатом является улучшение эксплуатационных свойств и повышение прочности и водостойкости. 3 табл.
Изобретение относится к древесно-полимерным композиционным материалам на основе термопластичных смол, работающих в условиях повышенной влажности и переменных температур обладающим улучшенными эксплуатационными свойствами - повышенной прочностью и водостойкостью.
Известен композиционный огнезащитный древесно-стружечный материал (патент Российской Федерации на изобретение №2100391 C08L 97/02, B27N 3/04), включающее, мас.%:
| связующее алюмохромфосфатное | 10,0-12,0 |
| карбамид | 2,0-3,0 |
| смола карбамидформальдегидная | 5,0-8,0 |
| вода | 18,0-25,0 |
| кремнийорганический продукт | 0,1-2,5 |
| парафин | 0,3-0,6 |
| древесный наполнитель | остальное |
Однако для материала, изготовленного из указанной композиции, характерно высокое водопоглощение и недостаточно высокий коэффициент стойкости в воде.
Наиболее близким является древесно-полимерный композиционный материал [1], включающий следующие компоненты, мас.%:
фурфуролацетоновую смолу - 14-20, бензолсульфокислоту - 3-5, андезитовую муку - 47-57, сажу техническую - 2,5-5,7, древесную щепу - 16-20, стеклосечку или распущенный стекложгут - 0,3-0,5, низкомолекулярный стиролсодержащий сополимер на основе кубовых остатков ректификации возвратного растворителя производства полибутадиена, модифицированный 2,0-6,0 мас.% малеиновой кислоты - 1-5 и многоатомный спирт 0,3-1,5. Предложенный состав позволяет получить древесно-полимерный композиционный материал с показателями свойств (табл.1).
| Таблица 1 | ||
| Показатели | Результаты испытаний композиционного материала по составам | |
| Известной | Предлагаемой | |
| 1 | 2 | 3 |
| Предел прочности, МПа | ||
| при сжатии (смятии) | 80,0 | 80,4 |
| изгибе | 30,0 | 30,1 |
| Предел выносливости, МПа | 39,0 | 39,4 |
| Коэффициент стойкости в воде | 0,72 | 0,73 |
Недостатком композиции является сложность состава, низкая прочность при сжатии и изгибе и невысокий коэффициент водостойкости. Кроме того, в качестве связующего используется фурфуролацетоновая смола, являющаяся более токсичной, чем полипропилен / 2, 3/. Кроме того, малые сроки жизнеспособности затрудняют работу с этой смолой, а высокая температура саморазогрева вызывает значительные температурные напряжения, которые, по всей вероятности, являются причиной более низких показателей прочности.
Предложенные ранее составы требуют дополнительных исследований, в том числе определения длительных прочности и ползучести / 4, 5/.
Изобретение направлено на повышение прочности при сжатии и изгибе и коэффициента водостойкости.
Указанный технический эффект достигается тем, что в состав для древесно-полимерного композиционного материала вводят вяжущее - полипропилен и комплексный наполнитель, отличающийся тем, что содержит минеральный порошок-шлам после работы систем водоподготовки котельных установок с удельной поверхностью 20000 см2/г и древесную муку. Дополнительно предлагаемый авторами состав содержит в качестве добавки - смесь полиэтиленового воска ПВ 200, парафина и керосина в соотношении 1:1:1 по массе при следующем содержании компонентов, мас.%:
| полипропилен | 20…30 |
| минеральный порошок-шлам после работы систем водоподготовки котельных установок | 16…20 |
| древесная мука | 49…55 |
| добавка (смесь полиэтиленового воска ПВ 200, парафина и керосина в соотношении 1:1:1 по массе) | остальное |
Вяжущее содержит смесь полиэтиленового воска ПВ 200, парафина и керосина в соотношении 1:1:1 по массе.
Использование минерального порошка-шлама после работы систем водоподготовки котельных установок с удельной поверхностью 20000 см2/г позволяет значительно снизить стоимость изделий, обеспечить их высокие прочностные показатели и безотходность технологии изготовления.
Введение керосина (ТУ 10227-86), полиэтиленового воска ПВ 200 и парафина обеспечивает формирование эффективной пластичной структуры за счет применения лубриканта (ПВ 200).
Состав для древесно-полимерного композиционного материала готовят следующим образом. Смешивают 3-4 мин. наполнитель до однородной массы. Приготавливают 30%-ный раствор полиэтиленового воска и парафина в керосине. Отдозированное количество указанного раствора вводят в наполнитель и тщательно перемешивают 5-10 минут. Обработанный наполнитель добавляют в расплав полипропилена, нагретый до температуры 110°С, и смесь тщательно перемешивают до однородной массы. Смесь перемешивают и выдерживают при температуре 110°С в течение 10 минут и вырабатывают в изделия по экструзионной технологии /5/.
Предлагаемые составы приведены в табл.1, а ее свойства - в табл.2.
| Таблица 1 | |||
| Состав предлагаемой композиции, мас.% | |||
| Компонент | Прототип [1] | ||
| 1 | 2 | ||
| Полипропилен | 20,0 | 30,0 | - |
| Минеральный порошок-шлам после работы систем водоподготовки котельных установок | |||
| 20,0 | 16,0 | - | |
| Древесная мука | 55,0 | 49,0 | |
| Добавка смесь полиэтиленового воска ПВ 200, парафина и керосина в соотношении 1:1:1 по массе | |||
| 5,0 | 5,0 | ||
| ФАМ (ТУ 6-05-1618-73) | 17,0 | ||
| Бензолсульфокислота (ТУ 6-14-25-79) | 4,0 | ||
| Низкомолекулярный стиролсодержащий сополимер | |||
| 3,0 | |||
| Глицерин | 0,8 | ||
| Андезитовая мука (ТУ 6-12-101-81) | 53,0 | ||
| Сажа техническая (ГОСТ 7885-86) П 514 или др. | 3,8 | ||
| Щепа из древесины различных пород | 18,0 | ||
| Стеклосечка из жгута ЖСН-1-ПВТУ 34-60 или распущенный стекложгут и т.п. | 0,4 |
| Таблица 2 | |||
| Состав | |||
| Показатель | Прототип [1] | ||
| 1 | 2 | ||
| Предел прочности при сжатии, МПа | |||
| 92 | 96 | 80,0 | |
| Предел прочности при изгибе, МПа | |||
| 34,7 | 36,3 | 30,0 | |
| Коэффициент водостойкости (коэффициент стойкости в воде) | |||
| 0,93 | 0,94 | 0,72 | |
Из табл.2 видно, что предлагаемый состав для древесно-полимерного композиционного материала имеет высокую прочность при сжатии (в 1,15…1,2 раза) и высокие значения водостойкости (в 1,3 раза).
Литература
1. RU №2405010 МКИ С08L 97/02.
2. Древесно-полимерные композиты / перевод с англ. А.Клесов. - М.: Изд. Научные основы и технологии, 2010. - 736 с.
3. Куликов В.А., Чубов А.Б. Технология клееных материалов и плит. М.: Лесная пром-сть, 1984. - 366 с.
4. Волынский В.Я. Технология клееных материалов: Учебное пособие для вузов. Архангельск: изд-во Арханг. гос. техн. ун-та, 1998. - 299 с.
5. Деревянные конструкции и детали: Справочник строителя // Хрулев В.М. и др./; Под ред. В.М. Хрулева. - 2-е изд. доп.и перераб. - М.: Стройиздат, 1983.-288 с.
Состав для древесно-полимерного композиционного материала, включающий вяжущее - полипропилен и комплексный наполнитель, отличающийся тем, что в качестве комплексного наполнителя он содержит минеральный порошок-шлам после работы систем водоподготовки котельных установок с удельной поверхностью 20000 см2/г и древесную муку, дополнительно содержит в качестве добавки смесь полиэтиленового воска ПВ 200, парафина и керосина в соотношении 1:1:1 по массе при следующем содержании компонентов, мас.%:
| полипропилен | 20-30 |
| минеральный порошок-шлам после работы систем водоподготовки котельных установок | 16-20 |
| древесная мука | 49-55 |
| добавка - смесь полиэтиленового воска ПВ 200, парафина и керосина в соотношении 1:1:1 по массе | остальное. |
