Способ изготовления пенополистирольных изделий пониженной теплопроводности

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПОНИЖЕННОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ(71) Заявитель Научно-исследовательское и проектно-производственное республиканское унитарное предприятие Институт НИИСМ(72) Авторы Стаховская Нэлли Эмануиловна Подлузский Евгений Яковлевич Гарнашевич Галина Степановна Стаховский Алексей Владимирович Васильев Игорь Юрьевич Брановец Анатолий Владимирович Сергейчик Виктор Эдуардович(73) Патентообладатель Научно-исследовательское и проектно-производственное республиканское унитарное предприятие Институт НИИСМ(57) Способ изготовления пенополистирольного изделия пониженной теплопроводности,включающий получение вспенивающихся гранул полистирола из термопластичного полимера, порообразующего агента и огнезащитных добавок, вспенивание полученных гранул и формование пенополистирольного изделия, отличающийся тем, что перед вспениванием на поверхность вспенивающихся гранул полистирола наносят углерод технический с размером частиц 13-120 нм и удельной поверхностью 100-150 м 2/г в количестве 0,1-0,5 от массы полистирола, вспенивание гранул осуществляют при температуре 90-100 С, а формование пенополистирольного изделия проводят при температуре 90-100 С. Изобретение относится к промышленности строительных материалов и, в частности, к производству пенополистирольных изделий пониженной теплопроводности. Известен способ получения пенополистирольных плит, согласно которому гранулы вспенивающегося полистирола изготавливают путем полимеризации стирола в водной суспензии в присутствии частиц графита или сажи до 25 мас. , вспенивающегося агента(пентана) 2,5-5,5 мас.и воды (1-10 мас. ), полученные гранулы промывают, подвергают сушке в течение 1 с воздушным потоком при температуре 50-100 С гранулы вспенивают и из вспененных гранул сваривают формованные изделия, причем суспензионную полимеризацию осуществляют в две стадии суспензию нагревают в течение 2 ч при температуре 90-100 С, затем повышают температуру до 120-140 С в течение 8-17 ч в присутствии двух распадающихся при различной температуре пироксидов. Известный способ позволяет получить пенополистирольные изделия пониженной теплопроводности плотностью 8-25 кг/м 3 1. Недостатком известного способа является сложность технологического процесса,включающего дополнительную технологическую операцию по растворению полистирола в стироле. 14842 1 2011.10.30 Известен способ изготовления шариков из пенополистирола, обладающих теплоизоляционными свойствами, включающий получение суспендируемых, гомогенных микрогранул из композиции, приготовленной путем смешивания частиц графита (до 30 мас. ) со смолой на основе стирола и экструзии полученной композиции выполнение зародышевой полимеризации путем суспендирования графитсодержащих микрогранул в воде и добавления мономера стирола и вспенивающего агента с использованием экструдера при температуре 200-250 С, что позволяет получить пенополистирольные изделия с более низкой теплопроводностью 2. Недостатком известного способа является повышенная продолжительность технологического процесса (более 15 ч). Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сути и достигаемому результату является способ получения вспененного полистирола, выполненного из смеси термопластического полимера и углеродной сажи (1,5-20 мас. ) методом экструдирования или формования, причем углеродную сажу вводят в состав сырьевой смеси при ее приготовлении, получая полистирольно-сажевый концентрат, добавляемый в экструдер при температуре 95-145 С частицы из смеси полимера, углеродной сажи, порообразователя (трихлорфторметана), стеарата кальция, огнезащитной добавки (гексабромциклодекана) нагревают при 60 С в течение 30 мин, охлаждают холодной водой в течение 15 мин,высушивают и подвергают предварительному вспениванию 20-150 с, высушивают 24-48 ч и формуют паром пенополистирольные изделия. Использование углеродной сажи в составе позволяет снизить теплопроводность пенополистирола на 153. Недостатками известного способа получения пенополистирольных изделий пониженной теплопроводности являются высокая плотность изделий, полученных методом экструдирования и формования (31,7-38,0 кг/м 3), высокое водопоглощение и высокая эксплуатационная влажность, объясняющиеся высоким содержанием открытых пор из-за повышенного количества фракции углеродной сажи (от 1,5 до 20 мас. ) сложность технологического процесса, включающего технологическую операцию получения полистирольно-сажевого концентрата. Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения,заключается в получении пенополистирольных изделий пониженной плотности и теплопроводности, снижении водопоглощения и эксплуатационной влажности, упрощении технологического процесса изготовления изделий, снижении стоимости готовой продукции. Сущность изобретения заключается в том, что в способе изготовления пенополистирольного изделия пониженной теплопроводности, включающем получение вспенивающихся гранул полистирола из термопластичного полимера, порообразующего агента и огнезащитных добавок, вспенивание полученных гранул и формование пенополистирольного изделия, технический результат достигается тем, что перед вспениванием на поверхность вспенивающихся гранул полистирола наносят углерод технический с размером частиц 13-120 нм и удельной поверхностью 100-150 м 2/г в количестве 0,1-0,5 от массы полистирола, вспенивание гранул осуществляют при температуре 90-100 С, а формование пенополистирольного изделия проводят при температуре 90-100 С. При осуществлении способа изготовления пенополистирольных изделий пониженной теплопроводности используют следующие сырьевые материалы гранулы вспенивающегося полистирола производства ОАО Концерн Стирол,г. Горловка Донецкой обл., Украина, или ОАО Ангарский завод полимеров, Россия углерод технический - продукт промышленного производства в соответствии с ГОСТ 7885-86, представляющий собой аморфное вещество с высокой удельной поверхностью, низкой сорбционной способностью, усиливающий действие на полимерные материалы, в частности на полистирол, обеспечивающий снижение теплопроводности, эксплуатационной влажности готовых пенополистирольных изделий. Нанесение углерода технического на поверхность вспенивающихся гранул полистирола в количестве 0,1-0,5 от массы полистирола обеспечивает снижение теплопроводности на 5-7 по сравнению с прототипом (углеродная сажа 1,5-20 мас. ). 2 14842 1 2011.10.30 Предлагаемый способ изготовления пенополистирольных изделий пониженной теплопроводности поясняется следующими примерами. Пример 1 На поверхность вспенивающихся гранул полистирола из термопластического полимера,порообразователя и огнезащитных добавок наносят углерод технический, размером частиц 13 нм, удельной поверхностью 150 м 2/г (ГОСТ 7885-86) в количестве 0,1 от массы полистирола. Нанесение осуществляют перемешиванием гранул полистирола и углерода технического в шнеке вспенивателя. Вспененные гранулы полистирола подают в формующее устройство, где при применении пара высокого давления гранулы с нанесенной оболочкой из углерода технического связываются друг с другом в пенополистирольные изделия. Пример 2 Изготовление пенополистирольных изделий осуществляют согласно примеру 1 с тем отличием, что на поверхность гранул вспенивающегося полистирола наносят углерод технический с размером частиц 20 нм, удельной поверхностью 120 м 2/г в количестве 0,2 от массы полистирола. Пример 3 Изготовление пенополистирольных изделий осуществляют согласно примеру 1 с тем отличием, что на поверхность гранул вспенивающегося полистирола наносят углерод технический с размером частиц 50 нм, удельной поверхностью 120 м 2/г в количестве 0,3 от массы полистирола. Пример 4 Изготовление пенополистирольных изделий осуществляют согласно примеру 1 с тем отличием, что на поверхность гранул вспенивающегося полистирола наносят углерод технический с размером частиц 100 нм, удельной поверхностью 110 м 2/г в количестве 0,4 от массы полистирола. Пример 5 Изготовление пенополистирольных изделий осуществляют согласно примеру 1 с тем отличием, что на поверхность гранул вспенивающегося полистирола наносят углерод технический с размером частиц 120 нм, удельной поверхностью 100 м 2/г в количестве 0,5 от массы полистирола. Технологические параметры известного и предлагаемого способов изготовления пенополистирольных изделий приведены в табл. 1. Таблица 1 Технологические параметры известного и предлагаемого способов изготовления пенополистирольных изделий Наименование Предлагаемый Известный 1 Получение полистирольносажевого концентрата Получение вспенивающихся гранул полистирола из термопластического полимера, порообразователя и добавок Нанесение углерода технического на поверхность вспенивающихся гранул полистирола количество,размер частиц, нм удельная поверхность, м 2/г Вспенивание гранул полистирола, температура, С Формование пенополистирольных изделий, температура, С 14842 1 2011.10.30 Предлагаемый способ изготовления пенополистирольных изделий пониженной теплопроводности прошел апробацию в производственных условиях ОАО Минский комбинат силикатных изделий получены изделия размером 20001000100 и 120060050 мм,которые были испытаны на физико-механические свойства согласно требованиям СТБ 1437-2004 Плиты пенополистирольные теплоизоляционные. Технические условия. Свойства изготовленных пенополистирольных изделий, полученных по предлагаемому и известному способам, приведены в табл. 2. Таблица 2 Показатели Плотность изделий, кг/м Теплопроводность, в сухом состоянии при (255) С, Вт/(мК) Водопоглощение за 24 ч, об.Эксплуатационная влажность,Теплопроводность в условиях эксплуатации, Вт/(мК) Приведенные в табл. 2 данные показывают, что предлагаемый способ изготовления пенополистирольных изделий пониженной теплопроводности решает поставленную техническую задачу снижение плотности (10,2-37,2 кг/м 3) и теплопроводности (0,03170,0345 Вт/(мК пенополистирольных изделий на 5-7 , снижение водопоглощения в 2 раза (0,49-1,6 ), снижение эксплуатационной влажности (0,33-0,55 ) в 5 раз, уменьшение теплопроводности в условиях эксплуатации на 10-15 упрощение технологического процесса изготовления пенополистирольных изделий пониженной теплопроводности за счет исключения технологического процесса получения полистирольно-сажевого концентрата, снижение себестоимости получаемых пенополистирольных изделий за счет снижения затрат на закупку углерода технического в количестве 0,1-0,5 от массы полистирола по сравнению с прототипом (1,5-20 ). Совокупность признаков заявляемого изобретения нанесение перед вспениванием на поверхность гранул полистирола углерода технического с размером частиц 13-120 нм,удельной поверхностью 100-150 м 2/г в количестве 0,1-0,5 от массы полистирола, вспенивание гранул полистирола при температуре 90-100 С, формование пенополистирольного изделия при температуре 90-100 С - обеспечивает получение пенополистирольных изделий пониженной теплопроводности при снижении плотности, водопоглощения и эксплуатационной влажности. Предлагаемый способ изготовления пенополистирольных изделий внедрен на ОАО Минский комбинат силикатных изделий в 2009 г. Разработаны технические условия ТУ 100 122 953.655-2009 Плиты пенополистирольные теплоизоляционные пониженной теплопроводности. Источники информации 1.2302432, 2007. 2.2376318, 2009. 3.2096427, 1997. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4