СОСТАВ ДЛЯ ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
COMPOSITION FOR WOOD-POLYMER COMPOSITE MATERIAL

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.
2
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 см/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.
2
Использование минерального порошка-шлама после работы систем водоподготовки котельных установок с удельной поверхностью 20000 см/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.