ПОЛИЭФИРНО-ДРЕВЕСНАЯ КОМПОЗИЦИЯ С ОТХОДАМИ ПРОИЗВОДСТВА ПЕНОПОЛИСТИРОЛА
POLYESTER-WOOD COMPOSITION WITH FOAMED POLYSTYRENE WASTES

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<sup>3</sup>
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 α×10<sup>-6</sup>, град<sup>-1</sup>
3,6
9
Долговечность при σ=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.