ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, 2008, № 4, с. 47-48
УДК 691.327.678
ИМПРЕГНАНТЫ ИЗ СЛАНЦЕВЫХ ФЕНОЛОВ
© 2008 г. Ю. В. Поконова
Санкт-Петербургский государственный технологический институт - Технический университет
E-mail: Pokonova80@mail.ru Поступила в редакцию 25.06.2007 г.
Импрегнантом, состоящим из растворов сланцевых фенолов, тиокола в фурфуроле в этаноле, можно модифицировать свойства мочевино-формальдегидных пенопластов. Прочность импрегнированных пе-нопластов увеличивается на порядок, а водопоглощение уменьшается в 5 раз по сравнению с исходным.
В предыдущем сообщении [1] была описана технология получения органоминерального адсорбента путем пропитки отработанных цеолитов нефтепереработки импрегнантом, состоящим из раствора сланцевых фенолов (смесь алкилрезорцинов) в фурфуроле. Импрегнированный цеолит после карбонизации и активации представляет собой органо-минеральный адсорбент, который, по некоторым изученным сорбционным свойствам, превосходит КАД-иодный и анионит, АМ-2Б. Он может сорбировать, концентрировать и удалять из сточных вод токсичные и ядовитые соединения ряда элементов. Так, через 120 ч контакта концентрация мышьяка на его поверхности увеличивается в 2 раза по сравнению с раствором, а ртути в 15 раз.
Для расширения ассортимента и области использования в настоящем сообщении предложены новые импрегнанты на основе растворов суммарных сланцевых фенолов (ССФ) в фурфуроле. Фурфурол имеет высокую диэлектрическую проницаемость, легко растекается по поверхности, имеет большую пропитывающую способность. Сланцевые фенолы характеризуются высокой реакционной способностью, в 90 раз превышающей фенол. За счет процесса поликонденсации компоненты им-прегнанта взаимодействуют между собой и с поверхностными функциональными группами импре-гнируемого материала. При этом образуется модифицирующая пленка, прочность которой обусловлена физическим и химическим взаимодействиями с поверхностью. Предлагаемые импрегнанты отличаются низкой вязкостью и высокой пропитывающей способностью, их можно использовать для им-прегнирования любой поверхности ячеистых материалов.
В зависимости от требований к эксплуатационным свойствам модифицированных импрегнантом материалов к основе, т.е. раствору сланцевых фенолов в фурфуроле, добавляют третий компонент. Последний должен полностью раствориться в слан-
цевых фенолах и фурфуроле, иметь реакционную способность, соизмеримую с ними и с первичными продуктами взаимодействия - оксифурфуриловы-ми спиртами. Такими добавками являются низкомолекулярные каучуки с концевыми функциональными группами, например, тиокол [2]. Тиокол (средняя молекулярная масса 2500) добавляется в основу им-прегнанта с целью получения повышенных эластических и водоотталкивающих свойств. Для уменьшения вязкости, лучшего растекания по поверхности и более глубокого проникновения импрегнанта в ячеистый материал можно вводить растворитель для всех компонентов импрегнанта [3]. Таким растворителем является этанол.
Преимущество предложенных импрегнантов -возможность отверждения без подогрева, высокая скорость пропитки из-за малой вязкости и, благодаря высокой реакционной способности компонентов, большая скорость отверждения. В импрегнант перед употреблением вводят отвердитель - поли-этиленполиамины (ПЭПА).
Импрегнирование можно осуществлять пропиткой, нагнетанием под давлением или созданием вакуума.
Предлагаемым импрегнантом модифицировали мочевино-формальдегидные пенопласты, которые благодаря широкой промышленной доступности и низкой цене нашли применение во многих областях. В строительстве их первоначально использовали для создания облегченных кровель в зданиях химических производств повышенной взрывоопасности, а в настоящее время широко применяют и для жилых зданий. Однако следует помнить об их отрицательных свойствах, а именно о низкой механической прочности, хрупкости высокой и паро- и влагопроницаемости. Это обусловлено и природой мочевино-формальдегидных смол, и тем обстоятельством, что пенопласты на основе последних имеют преимущественно открытоячеи-стую структуру (до 92% открытых ячеек), а также
48
ПОКОНОВА
Компонентный состав импрегнантов и свойства импрегнированных пенопластов (водопоглощение исходного пенопласта 0.16 кг/м3 за 24 ч, прочность при сжатии 0.16 МПа)
Состав импрегнанта по отношению к 100 мас. ч. ССФ
фурфурол
тиокол
ПЭПА
этанол
Время выдержки образцов, мин
Глубина проникновения импрегнанта в пенопласт, мм
Водопогло-щение за 24 ч, кг/м3
Прочность при сжатии, МПа
180 150 13 18 5 2-3 0.070 0.80
180 150 13 18 10 3-4 0.008 0.95
180 150 13 18 15 5-6 0.006 1.40
120 240 14 19 5 1.5-2.5 0.010 0.75
120 240 14 19 10 2.0-3.0 0.007 0.80
120 240 14 19 15 2.5-3.5 0.006 0.90
115 152 12 17 5 1.5-2.5 0.020 0.80
115 152 12 17 10 2.0-3.5 0.007 0.90
115 152 12 17 15 3.0-4.5 0.006 1.10
180 50 10 18 5 2-4 0.090 0.90
180 50 10 18 10 5-8 0.080 1.20
180 50 10 18 15 10-12 0.040 1.60
возможностью значительного влагонасыщения с последующей химической деструкцией под действием воды, в которой мочевино-формальдегид-ные пенопласты со временем растворяются.
Данные по составу предлагаемых импрегнантов и свойствам импрегнированного пенопласта приведены в таблице. Модификацию пенопласта осуществляли пропиткой. Для определения степени пропитки пенопласты погружали в импре-гнант на время, указанное в таблице. Погружение проводили спустя 10-15 мин после добавления по-лиэтиленполиамина. Из полученных данных следует, что в результате модификации существенно повышается прочность мочевино-формальдегид-ных пенопластов, снижается их водопоглощение. Прочность на сжатие (1.60 МПа) достигает максимального значения для последнего образца в таблице, который имеет минимальное количество тиокола и максимальное количество фурфурола и этанола. Этот образец в наибольшей степени проникает в глубину пенопласта, что приводит к увеличению прочности на порядок по сравнению с исходным пенопластом. Можно предположить, что и без добавки тиокола увеличатся глубина проникновения и прочность импрегнированного материала. Но при этом импрегнированный пенопласт
приобретает хрупкость и на границе между импре-гнированным и неимпрегнированным слоями появляются трещины, способствующие разрушению материала. В предыдущем исследовании [1] им-прегнированию подвергали прочный материал -цеолит. Его когезионная прочность выше прочности структурированного импрегнанта, поэтому разрушение на границе не происходило. Как и предполагали до опытов, добавка тиокола приводит к существенному падению водопоглощения от 0.16 кг/м3 в исходном до 0.006 кг/м3 в импрегни-рованном материале.
Проникновение в материал уменьшается с увеличением количества отвердителя, который ускоряет отверждение настолько, что структурирование импрегнанта происходит с высокой скоростью и не дает возможности проникнуть внутрь материала.
В производственных условиях импрегнант наносили на пенопласт методом полива готовой конструкции.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Поконова Ю.В. // ХТТ. 2008. № 2. С. 39.
2. Поконова Ю.В. Состав покрытия и склеивания.
Авт. свид. 958446 СССР // Б.И. 1982. № 34.
3. Поконова Ю.В. Состав покрытия и склеивания.
Авт. свид. № 11305777 СССР // Б.И. 1984. № 47.
Impregnants from Shale Phenols
Yu. V. Pokonova
St. Petersburg Technological Institute (Technical University), Moskovskii pr. 26, St. Petersburg, 198013 Russia
e-mail: Pokonova80@mail.ru Received June 25, 2007
The properties of urea--formaldehyde plastic foams can be modified using an impregnant containing the solutions of shale phenols and Thiokol in furfural and ethanol. As compared with the starting material, the strength of the impregnated plastic foams increased by an order of magnitude and the water uptake decreased by a factor of 5.
ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА < 4 2008
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.