полиэфирно-древесная композиция с отходами производства пенополистирола

Формула изобретения

Полиэфирно-древесная композиция для теплоизоляции, включающая вяжущее, отвердитель, наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве вяжущего содержит полиэфирную смолу ПН-1, в качестве отвердителя - бутанокс М50, в качестве ускорителя твердения - октоат кобальта в стироле, в качестве наполнителей сосновые опилки и пенополистирольные отходы - остатки производства теплоизоляционных изделий, при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

полиэфирная смола ПН-1	100
отвердитель бутанокс М50	5
ускоритель октоат кобальта в стироле	5
наполнитель (сосновые опилки)	35
наполнитель (пенополистирольная крошка)	6

Описание изобретения к патенту

Изобретение используется в строительстве в качестве плитного теплоизоляционно-конструкционного материала.

Плитный материал изготавливается методом плоского прессования частиц наполнителя, смешанных со связующим, при температуре 18-20°С и давлении 0,1 МПа. Для снижения вязкости полиэфирную смолу ПН-1 разогревают до 50-60°С, затем в нее вводят пенополистирольную крошку. Полученное связующее тщательно перемешивают и вводят в него сосновые опилки, отвердитель и ускоритель твердения. Полученную массу еще раз тщательно перемешивают. Для ускорения процесса твердения композиции производят ее термообработку при температуре 80°С в течение 4 часов. Затем ее прессуют в течение суток при давлении 0,5 МПа. Схема получения полиэфирно-древесной композиции представлена на рисунке 1. Так как пенополистирольная крошка имеет малый объемный вес, то подбор соотношения наполнителей производили по объему, приняв количество связующего 70-75% от общей массы композиции.

За аналог принимались пенополистирольные плиты, изготавливаемые беспрессовым способом из суспензионного вспенивающегося полистирола с добавкой или без добавки антипирена, предназначенные для тепловой изоляции в качестве среднего слоя строительных ограждающих конструкций и промышленного оборудования (ГОСТ 15588-86. Плиты пенополистирольные. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 12 с.). Данный материал обладает низкой механической прочностью и долговечностью.

За прототип принималась эпоксидно-древесная композиция для покрытия древесины (для выравнивания поверхностей) (патент RU 2028344, С1, от 09.02.1995). Состав композиции в мас.ч.: 10-20 эпоксидной диановой смолы ЭД-20, 10-20 дибутилфталата в качестве пластификатора, 10-15 полиэтиленполиамина (ПЭПА) в качестве аминного отвердителя, 30-70 графита и 30-70 талька в качестве наполнителей. Недостатком данного материала является его высокая теплопроводность.

Была поставлена техническая задача разработать древесный композит пониженной токсичности с использованием отходов, предназначенный для теплоизоляции и обладающий высокими эксплуатационными свойствами.

Данная техническая задача достигается тем, что в качестве связующего использовали полиэфирную смолу марки ПН-1 (ГОСТ 27952-88), а в качестве наполнителя - сосновые опилки и пенополистирольную крошку. Отверждение производили при температуре 80°С и атмосферном давлении. Для ускорения процесса вводился октоат кобальта в стироле (ТУ 05758799-135-2005). Пенополистирольная крошка может быть получена дроблением отходов при замене теплоизоляционного покрытия трубопроводов, промышленного оборудования, бракованных теплоизоляционных плит и т.д. Гранулометрический состав наполнителей определялся как остаток в % на ситах размером, мм: в % для сосновых опилок - 2,5: 1,25: 0,63: 0,315: 0,14: 0 = 15: 7: 34: 31: 4: 9; для пенополистирольной крошки - 2,5: 1,25: 0,63: 0,315 = 43: 41: 12: 4.

Физико-механические свойства композиций указаны в табл.1 (составы 1-3). При данном количестве связующего все составы имеют достаточно высокую прочность и водостойкость, при увеличении количества пенополистирольной крошки прочность композиции повышается, что объясняется наличием модифицированного связующего, образовавшегося в результате растворения в полиэфирной смоле, и пенополистирольной крошки.

На основании полученных результатов был выбран оптимальный состав с содержанием связующего 75% от общей массы композиции и соотношением пенополистирольной крошки и древесных опилок 2:1 объемных частей. Физико-механические характеристики полиэфирно-древесной композиции с пенополистирольной крошкой представлены в табл.2.

Таблица 2
Физико-механические характеристики полизфирно-древесной композиции
№ п/п	Показатель	Значение
1	Разрушающее напряжение, МПа, при:
	- поперечном изгибе	6,7
	- пенетрации	18,6
2	Плотность, кг/м 3	900
3	Теплопроводность, Вт/м·К, при 20°С	0,084
4	Водопоглощение по массе, %, после воздействия воды в течение
	- 2 часов	36
	- 24 часов	36
7	Набухание по толщине, %, после воздействия воды в течение
	- 2 часов	1
	- 24 часов	1
8	Коэффициент линейного термического расширения ×10-6, град-1	3,6
9	Долговечность при =3 и Т=20°С, лет	35

Результаты показывают, что данную композицию можно применять в качестве конструкционно-теплоизоляционного материала. Значение теплопроводности полученного материала (0,084 Вт/м·К) выше, чем у пенополистирола (0,04Вт/м·К), на 110%, при этом материал обладает более высокой прочностью (более чем в 10 раз) и долговечностью (в десятки-сотни раз). Эффективность применения полиэфир-древесной композиции подтверждается тем, что за весь срок эксплуатации здания (100 лет) пенополистирол в качестве дополнительного утеплителя необходимо будет менять не менее 5 раз, а предлагаемую композицию 1-2 раза. Отсюда экономический эффект применения прелагаемой композиции очевиден. Кроме того, расширяется область применения за счет его жесткости и прочности, например для утепления пола.

Авторами предлагается следующий состав полиэфирно-древесной композиции, ч. по массе:

- полиэфирная смола ПН-1 - 100;

- отвердитель бутанокс М50 - 5;

- ускоритель октоат кобальта в стироле - 5;

- наполнитель (сосновые опилки) - 35;

- наполнитель (пенополистирольная крошка) - 6.

Предлагаемая полиэфирно-древесная композиция обладает:

- хорошими физико-техническими характеристиками;

- экологической безопасностью;

- позволяет применять отходы производства;

- долговечность высокой прочностью и долговечностью.