Композиция связующего на водной основе для минеральных волокон

Настоящее изобретение относится к композиции связующего для минеральных волокон. Указанная композиция содержит полимер, полученный в результате реакции с гидроксиполикарбоновой кислотой смеси этаноламинов, полученной в результате реакции окиси этилена и аммиака без разделения на индивидуальные компоненты моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин. Полученная композиция не содержит фенола и формальдегида, при этом характеризующейся простотой производства, за счет отсутствия необходимости предварительного получения чистых индивидуальных компонентов, и, одновременно, обеспечивающей достаточно высокие физико-механические показатели готовых изделий, такие как: «прочность после сорбционного увлажнения при 10% деформации» и «сжимаемость после сорбционного увлажнения». 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области производства и применения термостойких, не содержащих фенола и формальдегида, связующих для теплоизоляционных материалов на основе силикатных (минеральных и стеклянных) волокон и к способу производства теплоизоляционных материалов на основе данных волокон и упомянутого связующего.

В настоящее время для производства волокнистых теплоизоляционных материалов на основе стеклянных волокон и минеральных волокон (базальтовая, каменная, минеральная, шлаковая, керамическая алюмосиликатная вата) в качестве базового компонента связующих композиций, в подавляющем большинстве случаев, используются жидкие резольные фенолформальдегидные смолы, модифицированные карбамидом. В качестве катализаторов в таких смолах используются различные органические и неорганические основания: триэтиламин, гидрооксиды, карбонаты, сульфиты щелочных металлов, гидрооксиды щелочноземельных металлов.

Помимо фенолформальдегидной смолы, модифицированной карбамидом, в состав раствора связующего входят также масляная (обеспыливающая) и силиконовая (гидрофобизирующая) эмульсии и различные технологические добавки, такие как сульфат аммония, водный раствор аммиака, водный раствор гидролизованного амино- или уреидосилана. Состав и концентрация технологических добавок могут отличаться в зависимости от плотности выпускаемой продукции и требований, предъявляемых к ней.

Недостатком таких связующих является токсичность исходных мономеров: фенола и формальдегида, из которых производится фенолформальдегидная смола, а также органических катализаторов (например: триэтиламина). В процессе производства, переработки фенолформальдегидных смол и при эксплуатации готовых теплоизоляционных материалов происходит выделение свободного фенола, формальдегида, аммиака и алкиламинов, которые наносят вред здоровью работающих и загрязняют окружающую среду.

Известно связующее для теплоизоляционных материалов на основе силикатных волокон, содержащие алканоламин и карбоновую кислоту с добавлением поликарбоновой кислоты (Заявка на изобретение РФ №2003101103 опубликована 10.07.2004).

Недостатком такого связующего является сложность производства и высокая стоимость такого связующего, по сравнению с традиционно используемыми резольными фенолформальдегидными смолами, модифицированными карбамидом ввиду использования чистых индивидуальных компонентов.

Известно связующее для теплоизоляционных материалов на основе силикатных волокон, получающееся взаимодействием алканоламина и ангидрида поликарбоновой кислоты с различными модифицирующими агентами (Патент на изобретение РФ №2377263 опубликован 27.12.2009).

Недостатком такого связующего является сложность производства связанная с необходимостью использования чистых индивидуальных компонентов, а также кислая реакция водного раствора, что делает затруднительным его применение для силикатных волокон с низким модулем кислотности.

Известно связующее для теплоизоляционных материалов на основе силикатных волокон, получающиеся взаимодействием алканоламина, ангидрида ароматической или алифатической поликарбоновой кислоты, а также гидроксилсодержащего соединения, такого как глицерин, сахар, полиэтиленгликоль (Патент на изобретение РФ 2441884 опубликован 10.02.2012).

Недостатком такого связующего является то, что при применении для производства теплоизоляционных материалов на основе силикатных волокон обеспечивают низкий показатель «прочность после сорбционного увлажнения при 10% деформации» и «сжимаемость после сорбционного увлажнения» готового материала, поэтому область применения данного связующего - только плиты низкой плотности (менее 50 кг/м3), эксплуатирующиеся в ненагруженном состоянии.

Известно связующее для теплоизоляционных материалов на основе силикатных волокон, содержащие поливиниловый спирт с различными сшивающими добавками: крахмалами, сахарами, модифицированными крахмалами, поликарбоновыми кислотами, альдегидами. (Патент на изобретение РФ 2430124, опубликован 27.09.2011).

Недостатком такого связующего является то, что при применении для производства теплоизоляционных материалов, данное связующее обеспечивают низкий показатель «прочность после сорбционного увлажнения при 10% деформации» и «сжимаемость после сорбционного увлажнения» готового материала, поэтому область их применения - только плиты теплоизоляционных материалов низкой плотности (менее 50 кг/м3), эксплуатирующиеся в ненагруженном состоянии.

Техническим результатом, на получение которого направлено изобретение, является разработка композиции связующего для минерального или стеклянного волокна, не содержащей фенола и формальдегида, при этом характеризующейся простотой производства, за счет отсутствия необходимости предварительного получения чистых индивидуальных компонентов, и одновременно обеспечивающей достаточно высокие показатели таких характеристик готовых изделий, как «прочность после сорбционного увлажнения при 10% деформации» и «сжимаемость после сорбционного увлажнения», «прочность на отрыв слоев», «прочность на «сдвиг-срез», «прочность при 10% деформации» готового теплоизоляционного материала.

Технический результат достигается в композиции, не содержащей фенола и формальдегида и состоящей из гидроксиполикарбоновой кислоты и полимера, полученного в результате реакции в несколько стадий такой же, или другой гидроксиполикарбоновой кислоты, с технической смесью этаноламинов.

При этом гидроксиполикарбоновая кислота в композиции может быть любой кислотой из ряда: лимонная кислота, винная кислота, яблочная кислота, содержащая две или более карбоксильные функциональные группы и, одновременно, одну или более гидроксильную группу, или комбинацией таких кислот.

Предпочтительно в композиции в качестве технической смеси этаноламинов использование смеси продуктов реакции окиси этилена и аммиака без разделения на индивидуальные продукты, такие как: моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин Композиция предпочтительно изготовлена с использованием так называемых «пленочных реакторов» либо «трубчатых реакторов» в которых исходная смесь компонентов течет в зоне высокой температуры в виде тонкой пленки, способствующей ускоренному протеканию процесса поликонденсации.

Не содержащая фенола и формальдегида композиция, согласно настоящему изобретению, содержит свободную гидроксиполикарбоновую кислоту и полимер, полученный в результате реакции в нескольких стадий из гидроксиполикарбоновой кислоты с технической смесью этаноламинов, который изготовляется следующим способом:

В реактор с мешалкой помещается техническая смесь этаноламинов и нагревается до температуры 60-160°С. При включенной мешалке, порциями вводится гидроксиполикарбоновая кислота, которая постепенно растворяется с образованием желто-коричневатой гомогенной жидкости, вязкость которой по мере дальнейшего нагревания и добавления последующих порций кислоты увеличивается (увеличение молекулярной массы полимера в результате поликонденсации).

Для получения продукта с более высоким молекулярным весом, вводят последующие порции кислоты, нагрев продолжается до достижения необходимых характеристик, таких как уровень рН (4,0-4,5) вязкость (700-900 мПа⋅с).

Пример получения композиции: В исходную техническую смесь этаноламинов и помещенную в реактор с мешалкой, и предварительно нагретую до температуры 60-160°С добавляют лимонную кислоту (в объеме 100% масс. от объема исходной технической смеси этаноламинов), которая постепенно растворяется с образованием желто-коричневатой гомогенной жидкости. После полного растворения лимонной кислоты вводится следующая порция лимонной кислоты (в объеме 100% масс. от объема исходной технической смеси этаноламинов) и перемешивается при температуре около 120°С также до полного растворения кислоты. Всего вводится 2-3 порции лимонной кислоты. Полученная гомогенная смесь пропускается через пленочный реактор с температурой до 180°С с такой скоростью, чтобы общее время нахождения реакционной смеси в реакторе составляло не менее 20 минут, полученное вещество растворяется при перемешивании в теплой воде до содержания «нелетучих веществ» 50-70% масс.

Содержание «нелетучих веществ» определяется по следующей методике: около 0,6 г. готового продукта, взвешенные с точностью до 0,1 мг помещается в предварительно взвешенную с точностью до 0,1 мг чашечку из нержавеющей стали диаметром 37 мм. Чашечка помещается в сушильный шкаф без принудительной циркуляции воздуха нагретый до 135°С на 1 час. После извлечения из сушильного шкафа чашечка охлаждается в эксикаторе с прокаленным хлористым кальцием и повторно взвешивается. «Содержанием нелетучих веществ» является выраженное в процентах значение:

М=((m3-m1)/m2)×100%,

где m1 - масса пустой металлической чашечки, г.

m2 - масса вещества без металлической чашечки до высушивания в сушильном шкафу, г.;

m3 - масса вещества с металлической чашечкой после высушивания, г.

Пример получения теплоизоляционных материалов (готовых изделий).

Теплоизоляционные изделия могут быть получены с использованием указанной полимерной композиции следующими способами:

Готовое связующее разбавляется до содержания нелетучих веществ от 1,0% до 52%, смешивается с различными технологическими добавками, такими как эмульсии минеральных и силиконовых масел, амино- и уреидосиланами (например, гидролизованные гамма-аминопропилтриэтоксисилан или гамма-уреидопропилтриметоксисилан в виде 4% гидролизованных водных растворов), ускорителями отверждения и регуляторами уровня рН (раствор водного аммиака и сульфата аммония), красителями, воднодисперсионными пигментами, устойчивыми к действию температуры и используется следующим способом:

- подается на узел или агрегат волокнообразования, где распыляется при помощи воздушно-жидкостных форсунок или центробежной силы движущихся частей (валков);

- распыляется при помощи безвоздушных форсунок непосредственно на первичный слой волокна, образовавшийся на конвейере камеры волокноосаждения;

- смешивается с волокном путем получения «гидромассы» и отсасыванием при помощи вакуума избытка связующего;

- подается «водопадиком» на первичный слой минеральной ваты или стекловолокна, после чего избыток связующего отсасывается на вакуум-столе и возвращается в цикл.

После этого, обработанный связующим слой (ковер) из волокон, движется по конвейеру в камеру термообработки, где путем конвекционного нагрева, нагрева при помощи микроволн или просасывания нагретого воздуха происходит испарение воды и окончательное отверждение связующего.

Количество и тип дополнительных технологических добавок определяется для каждой конкретной марки готовой продукции в зависимости от ее плотности и требований к ней.

После выхода из камеры термообработки, ковер охлаждается, путем просасывания воздуха и разрезается при помощи пил различной конструкции на готовые изделия необходимой геометрии (плиты) либо сворачивается в рулоны.

В готовом изделии теплоизоляционного назначения на основе стеклянных силикатных или минеральных (базальтовых, каменных) волокон может содержаться от 0,1 до 10,0% масс. так называемых «органических веществ» представляющих собой отвердевшее под действием температуры связующее.

В таблице 1 приведены показатели готовых теплоизоляционных изделий (плит) на основе минерального волокна «Стандарт 50», «Вент-фасад 80» и «Кровля H120» различной плотности с использованием связующего по настоящему изобретению (Связующее 1) в сравнении с аналогами: связующими на основе фенолформальдегидной смолы (Показатели по ТУ ФФС - техническим условиям на теплоизоляционные плиты на основе фенолформальдегидной смолы), по патенту на изобретение РФ 2441884 (Связующее 2) и патенту на изобретение РФ 2430124 (Связующее 3). Видно, что продукт по настоящему изобретению обладает повышенными характеристиками «прочность после сорбционного увлажнения при 10% деформации» и «сжимаемость после сорбционного увлажнения», а также «предел прочности на отрыв слоев» готового материала по сравнению с существующими нормативными показателями и аналогами. Поэтому область применения продукта по изобретению существенно шире аналогов.

Таким образом, достигается технический результат изобретения: использование композиции, не содержащей фенола и формальдегида и обеспечивающей высокие показатели качества готовой продукции при низком расходе связующего.

Таблица1. Сравнительные показатели качества теплоизоляционных плит.

1. Композиция связующего для минеральных волокон, содержащая полимер, полученный в результате реакции с гидроксиполикарбоновой кислотой смеси этаноламинов, полученной в результате реакции окиси этилена и аммиака без разделения на индивидуальные компоненты моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин.

2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что гидроксиполикарбоновая кислота может быть любой кислотой из ряда: лимонная кислота, винная кислота, яблочная кислота, содержащая две или более карбоксильные функциональные группы и, одновременно, одну или более гидроксильную группу.

3. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что размер (длина) цепей полимера определен величиной температуры реакции.

4. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что размер цепей полимера определен длительностью воздействия температуры.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к водному связующему для минераловолокнистых изделий, способу изготовления изделия из минеральных волокон, связанных вместе с применением указанного связующего и к минераловолокнистому изделию, содержащему минеральные волокна в контакте с отвержденным связующим.

Изобретение относится к легкой промышленности, а именно к получению огнестойкого текстильного материала, и может быть использовано для изготовления одежды и фильтрующих средств индивидуальной защиты.

Изобретение относится к тепло- и звукоизоляционному материалу, содержащему минеральные волокна диаметром от 0,5 до 10,0 мкм и связующее, полученное отверждением водной композиции, содержащей поливиниловый спирт, модифицированный крахмал и технологические добавки, а также комбинацию двух дегидратирующих агентов – основного и дополнительного.
Гибридный фибролит включает стеклянные волокна, полимерные волокна и связующие агенты, при этом стеклянные волокна имеют средний диаметр между 6 и 13 мкм и среднюю длину между 6 и 15 мм, при этом полимерные волокна представляют собой штапельные волокна, имеющие среднюю тонкость между 0,2 и 0,6 дтекс и среднюю длину между 2 и 4 мм и при этом процентное содержание полимерных волокон по массе составляет между 5 и 20% сухого фибролита.
Изобретение относится к водной связующей композиции для изоляционных продуктов на основе минеральной ваты, включающей (a) по меньшей мере один сахарид, выбранный из восстанавливающих сахаров и гидрированных сахаров, причем доля гидрированных сахаров составляет от 25 мас.% до 100 мас.%, (b) по меньшей мере одну мономерную многоосновную карбоновую кислоту, или соль, или ангидрид такой кислоты, (c) более чем 2,0 мас.%, по отношению к суммарной массе компонентов (a) и (b), по меньшей мере одного эпоксисилана.

Изобретение относится к шлихтующей композиции для изоляционных продуктов на основе минеральной ваты, в частности стекловаты или каменной ваты. Шлихтующая композиция содержит по меньшей мере один восстанавливающий сахарид, по меньшей мере один гидрогенизованный сахарид, по меньшей мере один полифункциональный сшивающий агент и по меньшей мере один полиглицерин.

Изобретение относится к связующим для волоконных композитов и касается не содержащих формальдегида связующих композиций с модифицированной вязкостью. Связующие композиции включают углевод, азотсодержащее соединение и загущающий агент.

Изобретение относится к водной композиции связующего, включающей: (1) водорастворимый компонент связующего, получаемый взаимодействием, по меньшей мере, одного алканоламина, по меньшей мере, с одной поликарбоновой кислотой или ангидридом и необязательно обработкой продукта реакции основанием; (2) продукт из соевого белка; и необязательно один или несколько следующих компонентов связующего; (3) сахар в качестве компонента; (4) мочевину.

Группа изобретений относится к водной композиции связующего средства и к водной дисперсии полимеризата, входящей в состав водной композиции связующего средства. Водная дисперсия полимеризата Р включает, мас.%: ≥0,1 и ≤2,5 акриловой кислоты, метакриловой кислоты и/или итаконовой кислоты (мономер А), ≥0,1 и ≤1,5 аллилметакрилата (мономер С), ≥0,1 и ≤5,0 N-метилолакриламида и/или N-метилолметакриламида, ≥25 и ≤69,7 н-бутилакрилата, и/или этилакрилата, ≥30 и ≤70 стирола (мономер F), причем количества мономеров А, С, D, E, F в сумме составляют 100 мас.%.

Настоящее изобретение относится к не содержащей формальдегида проклеивающей композиции для продуктов на основе минеральных волокон, таких как стекловолокна или каменные волокна, которая содержит по меньшей мере одну гуминовую кислоту и/или фульвовую кислоту или соль этих кислот, по меньшей мере один сахарид и по меньшей мере одну аммониевую соль неорганической кислоты.

Изобретение относится к композиции водного связующего для минеральных волокон. Композиция водного связующего для минеральных волокон содержит: компонент (i) в виде одного или нескольких соединений, выбираемых из группы, состоящей из L-аскорбиновой кислоты, D-изоаскорбиновой кислоты, 5,6-изопропилиденаскорбиновой кислоты, дегидроаскорбиновой кислоты и/или солей данных соединений, выбранных из солей кальция, натрия, калия, магния или железа; компонент (ii) в виде одного или нескольких соединений, выбираемых из группы, состоящей из аммиака, пиперазина, гексадиметилендиамина, м-ксилилендиамина, диэтилентриамина, триэтилентетраамина, тетраэтиленпентаамина, моноэтаноламина, диэтаноламина и/или триэтаноламина; компонент (iii) в виде одного или нескольких углеводов, выбираемых из группы, состоящей из декстрозы, крахмальной патоки, ксилозы, фруктозы или сахарозы.

Изобретение относится к способу обработки армирующих материалов с целью обеспечения их совместимости с матрицами, изначально не рассчитанными на использование с указанными армирующими материалами, и касается отложенной дифференциации армированных композиционных материалов.

Изобретение относится к способу получения наномодифицированного полимерного композиционного материала, который может быть использован при изготовлении конструкционных композитных изделий в машиностроительной, авиационной, судостроительной, нефтегазовой и строительной промышленности.
Изобретение относится к самоклеящемуся настенному покрытию, содержащему стеклохолст с закрытой структурой, состоящий из стекловолокон и полимерного связующего, проницаемого для воды, и адгезионное покрытие, содержащее одновременно контактный клей (PSA) и латентный адгезив, активируемый водой.

Изобретение относится к армированным стекловолокном композиционным материалам, в частности к замасливателям для стекловолокна на основе силанов. Предложена двухкомпонентная замасливающая композиция, содержащая (А) прекурсор, содержащий (a) аминоалкоксисилан и (b) полимер или сополимер, содержащий карбоновую кислоту и/или ангидрид, причем оба указанных соединения имеют функциональность F≥3, и (B) связующее, содержащее мультифункциональную эпоксидную смолу с функциональностью F≥3.
Изобретение относится к способу изготовления композитных материалов, а именно стеклопластиков и изделий из них, с электропроводным защитно-декоративным покрытием диэлектрической основы Способ изготовления изделий из стеклопластика с антистатическими свойствами поверхности характеризуется тем, что приготавливают декоративно-защитное покрытие - гелькоут с добавлением токопроводящего рубленного ровинга из стеклонити с длиной волкон 0,01-6,0 мм и алюминиевой пудры.

Изобретение относится к химической промышленности для получения термостойких высокопористых изделий из карбида кремния, которые используют в качестве фильтров, теплоизоляции, абсорбентов.

Настоящее изобретение относится к водным клеящим композициям для нанесения на стекловолокна, а также стекловолоконные пряди и полимерные смолы, армированные стекловолокнами.

Настоящее изобретение относится к области армированных стекловолокном композиционных материалов. Заявлена композиция замасливателя для стекловолокна, содержащая следующие компоненты: (a) связующий агент на основе силана, содержащий мономерный силоксан или олигомерный полисилоксан не более чем из 10 звеньев, предпочтительно не более чем из 6 звеньев; (b) пленкообразователь; (c) борат или оксид бора; (d) смазку; (e) воду, где, по меньшей мере, 75 масс.% силанового связующего агента, присутствующего в композиции, диалкоксилировано и не является аминосиланом.

Изобретение относится к области композиционных материалов. Технический результат изобретения заключается в повышении межслоевой адгезии, влагостойкости.

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к вариантам смеси рассасывающихся полимеров, к их применению для получения медицинского устройства и к способам получения медицинских устройств из указанных смесей.

Настоящее изобретение относится к композиции связующего для минеральных волокон. Указанная композиция содержит полимер, полученный в результате реакции с гидроксиполикарбоновой кислотой смеси этаноламинов, полученной в результате реакции окиси этилена и аммиака без разделения на индивидуальные компоненты моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин. Полученная композиция не содержит фенола и формальдегида, при этом характеризующейся простотой производства, за счет отсутствия необходимости предварительного получения чистых индивидуальных компонентов, и, одновременно, обеспечивающей достаточно высокие физико-механические показатели готовых изделий, такие как: «прочность после сорбционного увлажнения при 10 деформации» и «сжимаемость после сорбционного увлажнения». 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Наверх