195236. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fenolgyanta-habok előállítására
195236 1 A találmány tárgya eljárás kis testsűrűségű, többcélú fenolgyanta alapú habok előállítására. A fenolgyanta-típusú habok előállításának napjainkban már jelentős múltja van. Elterjedtségük fő oka az előállításukhoz szükséges alapanyagok viszonylagos olcsósága és a kész habok fokozott hő-és tüzállósága, kedvező fizikai és kémiai tulajdonságai. A műszaki irodalomban több monográfia és szakkönyv is ismerteti a fenolgyanta-habok előállítását. Többségük rezol-típusú, lúgos közegben 1:1,2-3 mólarányban reagáltatott íenokformatdehid kondenzátumból állítja elő a habot, felületaktív anyag (habszabályozó), hajtóanyag és térhálósító katalizátor felhasználásával. Katalizátorként T.H. Ferrigno: Rigid Plastic Foams (Reinhold Publishing Co., 1967.) c. könyve az ásványi savakat és aromás szulfonsavakat említi meg, mint a legkedveltebb térhálósító katalizátortípusokat. A K.C. Frish és J.H. Saunders által szerkesztett összefoglaló mű (Plastic Foams, Marcel Dekker Inc., 1973.) az előbbi katalizátorokon túl a rezol-típusú gyanták térhálósítására bórsavat, bórsavanhidridet, alumínium- és vas-kloridot, foszforpentaoxidot, bór-trifluorid-észter-származékait, perklórsavat, peroxidokat, szerves foszforsavakat ásványi savakkal együtt és alumíniumport Na-hidroxiddal együtt említ katalizátorként. A 333.844 sz. szovjet szabadalmi leírás a fenolgyanta-hab térfogatsúlyának és maradó savasságának csökkentésére a gyantára számítva 1-50 tömeg% arilszulfonsav és karbonvegyület reakciótermékének katalizátorkénti használatát ismerteti. Az 1,583.857 sz. francia szabadalmi leírás szulfofenilkarbamid formaldehidkomlexét alkalmazza töltetlen rezol-típusú fenol-formaldehidgyanta-habok térhálósítására. Ez utóbbi leírás szerint 1 mól p-fenol-szulfonsavat 0,4-0,5 mól karbamiddal és 0,62- -0,68 mól formaldehiddel reagáltatnak és ily módon 100-120 mgKOH/g savszámú polimersav-katalizátort nyernek, mely csupán 60- 70°C-on való hőntartással képes megfelelően felhabosítani a fenol-gyantát. A nyert hab térfogati tömege 120 kg/m3, a katalizátor hatásosságát ezért szervetlen savak adagolásával fokozzák, de ennek alkalmazása esetén a hirtelen reakció a cellák átszakadását eredményezi. A sok nyitott cella mellett még az is hátrányként jelentkezik, hogy a habtömb alján nagy lyukak is megjelennek. Célul tűztük ki olyan habok előállítását, melyekben a zárt cellák mennyisége legalább 80% és ezen felül a szerkezete és tulajdonságai minden megfelelnek a velük szemben támasztott igényeknek. Kísérleteink azt mutatták, hogy olyan katalizátort kell alkalmaznunk, mely nagy hatásfokkal, teljes mértékben egyenletes habosítást eredményez. Ilyen katalizátornak bizo-2 2 nyúlt egyrészt a p-m-krezol-szulfonsav alapú polimersav, melyet úgy állítunk elő, hogy 1 mól p-m-krezolt 90-110°C-on 1,0-1,2 mól tömény kénsavval szulfonálunk, majd 60- 80°C-on 0,6-1,0 mól karbamiddal és végül 0,21-0,28 mól formaldehid-oldattal reagáltatunk, másrészt a kénsavból kialakított polimersav, melynek előállítása során 1 mól tömény kénsavat 65-75°C-on 0,8-3,0 mól karbamiddal, majd 0,35 mól formaldehid-oldattal reagáltatunk. A habszerkezetet javító hatást a megváltozott szterikus viszonyok és a kémiai szerkezet változása biztosítja. Felismerésünk az volt, hogy amennyiben katalizátorként a fenol-formaldehidgyanta-habok előállítása során p-m-krezol-szulfonsav-elegy karbamid komplexe formaldehiddel kondenzált polimerjét (röviden: KSR) vagy kénsav karbamid komplexe formaldehiddel kondenzált polimerjét (röviden SSR) alkalmazzuk, úgy az eddig katalizátorként használt erős ásványi savakhoz képest fékezetté válik a térhálósodási reakció, ami a habnak a rendelkezésre álló térben történő egyenletes, formakitöltő expanzióját eredményezi, és így megfelelően finom eloszlású, javarészt zárt pórusú, poliéderes cellaszerkezetü habot kapunk. Mindezeken kívül megállapítottuk azt is, hogy a térhálósodásra kerülő habkompozícióban az erőművi pernye elősegíti a hatóanyag gőzének vagy a hajtóanyagból fejlődő gáznak az egyenletes diszpergálódását. Munkánk során arra a megállapításra jutottunk, hogy ha a fenolgyantára számítva 10-150 tömeg% mennyiségben, 5-20 tömeg% CaO-t tartalmazó széntüzelésű erőművekből származó, 2000 Blaine feletti értéknek megfelelő szemcseeloszlással jellemezhető pernyét adagolunk a gyantához és a keveréket a fentiekben ismertetett polimersav katalizátorral kihabosítjuk, akkor a mechanikai szilárdság lényegesen megjavul, megnövekszik az anyag hűtőrése és jelentősen csökken az éghetősége, ezen túlmenően a kész hab maradó savassága is redukálódik, ez utóbbi hatás annak tulajdonítható, hogy a pernye lassú szorpcióval megköti a katalizátorban lévő maradék savat. A találmány lényegét az alábbiakban kívánjuk közelebbről is megvilágítani anélkül, hogy a példákkal korlátozni kívánnánk az oltalom terjedelmét. 1. példa 50 g rezol-típusú fenol-formaldehidgyantát elkevertünk 10 g, 2500 Blaine értéknek megfelelő szemeloszlású, 8,5% CaO-tartalmú hőerőművi pernyével, 2 g hidrolizált protein típusú felületaktív anyaggal (Evegén UM), 15 g metilén-klorid hajtóanyaggal, majd 13 g KSR-katalizátorral (p-m-krezol-szulfonsav karbamidkomplexének formaldehiddel kondenzált polimerje, savszám: 310). 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5C 55 60 65
