защитное эпоксидно-древесное покрытие для пенополистирола

Формула изобретения

Эпоксидно-древесная композиция для прессованных плит, применяемых для покрытия пенополистирольных плит с наружной и внутренней сторон на клею с целью защиты их от внешнего воздействия и увеличения срока их службы, включающая эпоксидно-диановую смолу ЭД-20, полиэтиленполиамин в качестве аминного отвердителя, древесный наполнитель сосновые опилки, полимерный наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве полимерного наполнителя содержит пенополистирольную крошку - отходы производства теплоизоляционных изделий, при следующем содержании компонентов, мас.%:

эпоксидная диановая смола ЭД-20	37,2-43,5
полиэтиленполиамин	3,7-4,3
сосновые опилки	43-52,1
пенополистирольная крошка	6,3-11,9

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным материалам, изготовленным на основе эпоксидной смолы, и может быть использовано для покрытия пенополистирольных плит с целью защиты их от внешнего воздействия и увеличения срока их службы.

За аналог принималась эпоксидно-древесная композиция для покрытия древесины и ДСП (патент RU 2288929 С1, Бюл. № 34, 10.12.2006. Эпоксидно-древесный композит), включающая эпоксидно-диановую смолу ЭД-20, полиэтиленполиамин в качестве аминного отвердителя, наполнители и пластификатор, при следующем содержании компонентов, мас.%:

- эпоксидная диановая смола ЭД-20	32
- полиэтиленполиамин	3,2
- пластификатор (МСЭ-1)	4,8
- резиновая крошка	40
- сосновые опилки	20

Недостатками известной композиции являются недостаточное сопротивление теплопередаче и высокая плотность.

В качестве прототипа 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, нестоек к воздействию ультрафиолетового облучения.

Техническая задача изобретения - защита пенополистирольного утеплителя от ультрафиолетового облучения, увеличение статической прочности плиты, что повысит срок службы теплоизоляционного слоя; утилизация отходов деревообработки и теплоизоляционных материалов.

Поставленная техническая задача достигается тем, что пенополистирольная плита с наружной и внутренней сторон с помощью клея закрывается плитками теплоизоляционной эпоксидно-древесной композиции толщиной не менее 4 5 мм. С внутренней стороны эпоксидно-древесная композиция наносится с целью увеличения прочности конструкции и снижения деформативности.

Для изготовления эпоксидно-древесного покрытия были использованы следующие материалы: диановая эпоксидная смола ЭД-20 (ГОСТ 10587-84), полиэтиленполиамин (ТУ 2413-357-00203447-99) (ПЭПА) в качестве аминного отвердителя, древесный наполнитель (сосновые опилки) - отходы деревообработки, полимерный наполнитель - пенополистирольная крошка (размер гранул: 0,315 5 мм), полученная дроблением отходов пенополистирола различных марок, при следующем содержании компонентов, мас.%:

эпоксидная смола ЭД-20 - 37,2 43,5;

полиэтиленполиамин (10% от массы смолы) - 3,7 4,3;

древесный наполнитель - 43 52,1;

пенополистирольная крошка - 6,3 11,9.

Гранулометрический состав наполнителей определялся как остаток на ситах размером 2,5:1,25:0,63:0,315:0,14:0 мм, в % и составил соответственно для сосновых опилок: 15:7:34:31:4:9 и для пенополистирольной крошки 43:41:12:4:0:0.

Плиты эпоксидно-древесного покрытия изготавливаются методом плоского прессования частиц наполнителя, смешанных со связующим. Для снижения вязкости эпоксидную смолу ЭД-20 разогревают до 50-60°С, затем в нее вводят отвердитель. В смесь сосновых опилок и пенополистирольной крошки добавляют связующее и тщательно перемешивают. Приготовленную композицию укладывают в металлические формы и прессуют при давлении 0,108 МПа в течение суток. После извлечения из форм для ускорения процесса твердения композиции производят термообработку при температуре 80°С в течение 2 часов. Затем на поверхность пенополистирольной плиты наносится клей TITAN и накладываются плиты эпоксидно-древесного покрытия с прижимом. Далее полученные плиты выдерживаются до отверждения клея в течение 2 ч. Схема получения эпоксидно-древесной композиции и покрытия пенополистирольной плиты представлена на фиг.1, внешний вид комбинированной плиты представлен на фиг.2.

Таблица 1 Физико-механические характеристики эпоксидно-древесной композиции
№ п/п	Показатель	Значение
1	Плотность, кг/м3	340 490
2	Разрушающее напряжение, МПа, при:
- сжатии (при 10% деформации)	1,25 2,52
- поперечном изгибе	1,48 2,34
3	Модуль упругости при сжатии, МПа, не менее
- в направлении прессования	14,4
- в направлении, перпендикулярном прессованию	8,0
4	Водопоглощение по массе, %, после воздействия воды в течение
- 2 часов	64,4 98,3
- 24 часов	81,8 116,8
5	Набухание по толщине, %, после воздействия воды в течение
- 2 часов	1,3 3,4
- 24 часов	1,8 4,7
6	Остаточная прочность, %, после воздействия воды в течение 24 часов	64 73
7	Теплопроводность, Вт/м·К, при 20°С	0,078 0,142
8	Коэффициент линейного термического расширения ×10-6, град-1	3,4 4,54

Само эпоксидно-древесное покрытие обладает низкой плотностью (350 490 кг/м³), удовлетворительными теплоизоляционными и прочностными свойствами, а также водостойкостью. Теплостойкость покрытия выше, чем у пенополистирола, а следовательно, утеплитель может эксплуатироваться при более высокой температуре.

Были проведены длительные механические испытания конструкции утеплителя при разрушении поперечным изгибом в режиме заданных постоянных напряжений и температур, фиксируя время до разрушения (долговечность). Зависимости времени до разрушения (долговечности) от прочности представлены на фиг.3, а значения прочности и долговечности в таблице 2.

Таблица 2 Эксплуатационные параметры теплозащитных материалов.
Показатель	Пенополистирол марки М50, покрытый эпоксидно-древесной композицией	Пенополистирол марки М50	Эпоксидно-древесная композиция
1	2	3	4	5
Диапазон температур испытания	18-40°С	40-60°С	20-60°С	8-45°С
Долговечность,	>100 лет	>100 лет	5 сек	69,8 ч
Прочность при поперечном изгибе при 20°С, МПа	1,55	Не менее 0,35	1,48
Сопротивление теплопередаче, R0, м2 К/Вт	2,48	2,66	0,86
Примечание: R0 определено для плиты толщиной 100 мм, толщина эпоксидно-древесного покрытия 5 мм, =0,142 Вт/м2К. Состав эпоксидно-древесной композиции: ЭД-20:ПЭПА:Д:ППС=37,2:3,7:52,1:7. Долговечность рассчитали при Т=288 К и =0,3 МПа.

Снижение прочности конструкции утеплителя с ростом температуры испытания объясняется чувствительностью пенополистирола и эпоксидного связующего к температуре. По-видимому, при низких температурах основную нагрузку несет покрытие, а пенополистирол включается в работу только при прогреве выше 40°С.

Таким образом, прочность полученной конструкции повысилась по сравнению с исходным пенополистиролом в 4 раза, а прогнозируемый срок службы увеличился до 100 лет. Покрытие пенополистирольных плит эпоксидно-древесной композицией, обладающей хорошими механическими и теплотехническими свойствами, позволяет увеличить межремонтные циклы при замене разрушенного утеплителя в процессе эксплуатации здания. Результаты показывают, что данную композицию можно применять в качестве защитного покрытия для пенополистирольных плит даже при воздействии на него влажной среды.

Авторами предлагается следующий состав эпоксидно-древесной композиции для устройства защитного покрытия пенополистирольных плит, мас.%:

эпоксидная смола ЭД-20 - 40;

полиэтиленполиамин - 4;

наполнитель (сосновые опилки) - 44,8;

наполнитель (пенополистирольная крошка) - 11,2.

Предлагаемая эпоксидно-древесная композиция для устройства защитного покрытия пенополистирольных плит обладает следующими преимуществами:

- хорошими физико-техническими характеристиками;

- защищает пенополистирол от ультрафиолетового воздействия;

- увеличивает долговечность теплозащитной конструкции;

- экологической безопасностью;

- позволяет утилизировать производственные и бытовые отходы.