СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛО-, ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
COMPOSITION FOR PRODUCING HEAT- AND SOUND-INSULATING MATERIAL

Изобретение относится к производству изоляционных материалов, а именно к составу для изготовления тепло-, звукоизоляционного материала. Такой материал может быть использован, например, для термоизоляции чердачных и подвальных перекрытий, фасадов зданий, изготовления теплых полов, а также для звукоизоляции межкомнатных перегородок, межэтажных, чердачных и подвальных перекрытий. Для материалов указанного назначения чрезвычайно важными являются: показатели горючести и шумопоглощения, экологическая безопасность, срок эксплуатации, механическая прочность.
Известна смесь (А.С. СССР №1505909, 1989 г.) для изготовления теплоизоляционного материала, включающая в качестве отверждаемой основы карбамидную смолу, хлористый аммоний, полуводный фосфогипс, пенополистирол, сульфитный щелок, перлитовый песок и воду.
Однако изделия из этой смеси при высокой объемной массе имеют низкую механическую прочность.
Известен состав (Пат. РФ №1834870, 1993 г.) для изготовления теплоизоляционного материала, включающий в качестве отверждаемой основы карбамидоформальдегидную смолу, кислый отвердитель, наполнитель, поверхностно-активное вещество, карбамид, силикат натрия.
Однако недостатками этого состава являются относительно высокое водопоглощение готовых изделий, значительное содержание вредных примесей, низкая механическая прочность готовых изделий и низкий срок их эксплуатации из-за старения и деструкции при температурах выше 40°С.
Известен (Пат. РФ №2055820, 1996 г.) состав для изготовления, теплоизоляционного материала, который является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату.
Он содержит следующие компоненты, мас.%:
отверждаемая основа - карбамидоформальдегидная смола 20-65
поверхностно-активное вещество 1-5
кислотный отвердитель 1-5
наполнитель 5-40
пластификатор 0,2-5,0
вода остальное.
В качестве наполнителя состав содержит или вспученный перлитовый песок, или пористые пески на основе шлаков, или гипс, или фосфогипс, или шлам от бумажного производства, или керамзит, или полимерную крошку, или древесные опилы, или силикат натрия, или их бинарные или тройные смеси в массовом соотношении ингредиентов 1:1.
Состав позволяет получить устойчивую пеномассу, снизить водопоглощение, уменьшить объем вредных выделений в атмосферу, снизить объемную массу.
Однако этот состав обладает следующими недостатками:
- выделение изделиями в атмосферу экологически вредного формальдегида, исключающее их применение в качестве теплоизоляторов в жилищном строительстве;
- невысокий срок эксплуатации изделий, получаемых на его основе, из-за старения и деструкции полимерной основы;
- низкие характеристики пожарной безопасности готового теплоизоляционного материала;
- недостаточно высокие прочностные показатели готовых изделий;
- низкие характеристики шумопоглощения.
Таким образом, не известен состав для изготовления материала, обладающего одновременно экологической безопасностью, высокими характеристиками теплоизоляции, шумопоглощения, пожарной безопасности, механической прочности и сроком эксплуатации.
Изобретательская задача состояла в поиске состава для изготовления тепло-, звукоизоляционного материала, который позволил бы получать материал, обладающий одновременно экологической безопасностью, более высокими характеристиками теплоизоляции, шумопоглощения, пожарной безопасности, механической прочности и большим сроком эксплуатации.
Поставленная задача решается составом для изготовления тепло-, звукоизоляционного материала, содержащим отверждаемую основу, кислотный отвердитель, наполнитель, поверхностно-активное вещество, выполняющее роль пенообразователя, и воду, который согласно изобретению в качестве отверждаемой основы содержит 25-45%-ное натриевое жидкое стекло с силикатным модулем 2,5-4,5, в качестве кислотного отвердителя - ангидрид уксусной или пропионовой кислот, либо соединение, выбранное из группы, состоящей из калия фтористого кислого, натрия фтористого кислого, натрия гексафторсиликата и кальция гексафторсиликата, а в качестве наполнителя - негидролизующиеся в шелочных условиях волокнистые материалы, при следующем содержании компонентов состава, мас.%:
25-45%-ное натриевое жидкое стекло с
70-85
силикатным модулем 2,5-4,5
кислотный отвердитель
8,5-13,5
поверхностно-активное вещество
0,39-1,2
наполнитель
0,15-5,13
вода
остальное
Для обеспечения большей стабильности требуемых свойств получаемого материала состав содержит дополнительно в качестве катализатора химических реакций, обусловливающих процесс отверждения жидкого стекла, комплексон, например трилон Б или иминодиуксусную кислоту в количестве 0,3-1,5%.
Изобретение позволяет получить следующие преимущества:
- исключает выделение изделиями экологически вредного формальдегида;
- повышает пожарную безопасность готового материала;
- повышает показатели шумопоглощения;
- повышает прочностные показатели изделий;
- значительно, в 3 раза, увеличивает срок эксплуатации изделий.
Для получения заявленного состава можно использовать следующие вещества.
В качестве отверждаемой основы используют 25-45% натриевое жидкое стекло с силикатным модулем 2,5-4,5 (ГОСТ 13078-81).
В качестве кислотного отвердителя используют, например, ангидрид уксусной кислоты (ГОСТ 21039-75), калий фтористокислый (ГОСТ 20848-75), натрий кремнефтористый (ТУ 113-08-587-86), а в качестве комплексона - трилон Б (ГОСТ 10652-73) или иминодиуксусную кислоту.
В качестве негидролизующегося в растворе жидкого стекла (т.е. в щелочных условиях) волокнистого материала, можно использовать, например, асбест А2-А5 (ГОСТ 12871-93), рубленое базальтовое волокно марки (ТУ В.2.7.88 023.025-96), стекловолокно, полипропиленовое волокно марки ВСМ 12 (ТУ 5743-001-33181465-2006), а также смеси этих материалов. При этом соотношение компонентов в наполнителе может быть любым и определяется лишь необходимостью получения качества готовых изделий, определяемого спецификой области применения последних.
В качестве поверхностно-активного вещества используют, например, «Поток» (ТУ 38- 5074-87) или ПО-ЗА (ТУ 38-10923-86), или пенообразователь №3 (ТУ 6-14-508-80, изменение №1).
Заявленный состав получали, например, при атмосферном давлении и температуре окружающей среды 18-35°С путем введения в миксер воды, поверхностно-активного вещества, наполнителя, натриевого жидкого стекла и отвердителя, энергичного перемешивания компонентов смеси до образования заданного объема пены. Для получения изделий пену выливали в формы и через 1-2 часа отвердевшие изделия в виде параллелепипедов 100×100×100 или 100×100×50 мм помещали в сушильный шкаф, выдерживали при 30-35°С до полного высыхания (6-8 час).
Полученные изделия подвергали испытаниям по ГОСТ 17177-94, ГОСТ 30244-94.
ускор
О сроке эксплуатации изделий судили по результатам ускоренных испытаний старения образцов. Для этого изделия размерами 100×100×100 мм нагревали при температуре 250°С и визуально фиксировали t - время (сутки) либо появления первой трещины в образце, либо уменьшения линейных размеров образца на 3%.
реал
Для расчета срока эксплуатации изделий в реальных условиях, т.е. при температуре, не превышающей 80°С (t, лет), использовали термический коэффициент скорости деструкции, равный 29,7.
Показатель горючести определяли по двум параметрам:
1) убыль массы (в процентах) образцов длиной 400 мм и диаметром 50 мм, выдерживаемых в пламени газовой горелки с температурой 800°С в течение 30 мин;
2) прирост температуры пламени над образцами (°С).
Для сравнения изготавливали изделия из состава прототипа, используя следующие компоненты, мас.%:
отверждаемая основа - карбамидоформальдегидная
65
смола КФМТ-15
кислотный отвердитель - серная кислота
1
Наполнитель - смесь, включающая:
рубленое базальтовое волокно
4
асбест-хризотил
1
спирт поливиниловый
0,2
поверхностно-активное вещество - пенообразователь
1
«Поток»
Пластификатор - смесь, включающая:
фосфорнокислый аммоний
0,5
смесь карбоновых кислот С<sub>2</sub> и С<sub>4</sub> в соотношении 1:2
0,3
вода
27
Для сравнения состав по прототипу и изделия из него получали и испытывали в условиях, аналогичных условиям получения и испытания заявленного состава и изделий из него.
Примеры заявленного состава при различном содержании различных компонентов приведены в табл.1.
Результаты сравнительных испытаний составов, указанных в табл.1, и составов по прототипу представлены в табл.2.
Как с очевидностью следует из представленных данных, заявленный состав позволяет получать изделия с высокими качественными характеристиками.
Таблица 1
Примеры заявленного состава
Компоненты, масс.%
Примеры состава
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Натриевое жидкое стекло:
25%, силикатный модуль 2,5
72
-
-
-
-
-
-
-
-
35%, силикатный модуль 4
-
79,0
-
-
-
-
-
-
-
35%, силикатный модуль 3
-
-
-
-
-
-
-
-
81,0
40%, силикатный модуль 4
-
-
75,0
-
-
-
-
-
-
45%, силикатный модуль 4
-
-
-
72,0
-
-
-
-
-
40%, силикатный модуль 3
-
-
-
-
85,0
-
-
-
-
30%, силикатный модуль 3
-
-
-
-
-
-
-
77,0
-
40%, силикатный модуль 4,5
-
-
-
-
-
70,0
-
-
-
40%, силикатный модуль 4
-
-
-
-
-
-
78,0
-
-
Кислотный отвердитель:
Уксусный ангидрид
11,5
8,0
8,6
-
-
-
-
-
-
Калий фтористый двухводный
-
-
-
9,0
8,0
9,1
-
-
-
Натрий кремнефтористый
-
-
-
-
-
-
8,6
12,3
13,5
Трилон Б
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Поверхностно-активное вещество: пенообразователь №3
0,85
0,9
1,0
1,2
1,2
1,1
1,0
0,39
0,39
Наполнитель:
асбест А5-50
-
-
-
-
-
-
-
5,13
-
фибра полипропиленовая
0,15
-
-
-
-
-
-
-
0,16
фибра полипропиленовая + асбест А5-50
-
2,4
-
-
-
-
-
-
-
рубленое базальтовое волокно
-
-
2,7
-
-
-
-
-
-
фибра полипропиленовая + рубленое базальтовое волокно 2:8
-
-
-
2,4
-
-
-
-
-
фибра полипропиленовая + рубленое базальтовое волокно 4:6
-
-
-
-
3,0
-
-
-
-
фибра полипропиленовая + рубленое базальтовое волокно 6:4
-
-
-
-
-
3,0
-
-
-
фибра полипропиленовая + рубленое базальтовое волокно 8:2
-
-
-
-
-
-
3,4
-
-
Вода
15,0
9,2
12,7
15,4
2,3
16,8
8,5
4,68
4,95
100
100
100
100
100
100
100
100
100
Таблица 2
Качественные показатели
Наименование показателя
Примеры
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Прототип
Выделение формальдегида*, мг/м<sup>3</sup>
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0,2
Срок эксплуатации:
-t<sub>ускор</sub>, суток
3,31
3,33
3,37
3,36
3,37
3,35
3,37
3,37
3,37
0,303
- t<sub>реал</sub>, лет
98
99
100,2
99,8
100,2
99,6
100
100
100
9,1
Показатель горючести:
- убыль массы, %
4
5
4
5
4
4
5
5
5
60
- прирост температуры,°С
8
11
10
9
11
10
8
12
11
260
Предел прочности при сжатии, кПа
160
198
210
225
180
215
213
515
504
95
Коэффициент теплопроводности, λ, Вт/(м·К)
0,032
0,033
0,034
0,036
0,031
0,034
0,033
0,046
0,045
0,038
Плотность, кг/м<sup>3</sup>
80
102
110
125
91
117
115
180
175
100
* Санитарная норма для жилых помещений не более 0,1 мг/м<sup>3</sup>