CC BY
3УДК 678
Тычинкин И.В.
аспирант
Уральский государственный лесотехнический университет (Россия, г. Екатеринбург)
Шишлов О.Ф.
д.т.н, доцент, профессор кафедры ТЦБП и ПП Уральский государственный лесотехнический университет (Россия, г. Екатеринбург)
Глухих В.В.
д.т.н, профессор, научный сотрудник Уральский государственный лесотехнический университет (Россия, г. Екатеринбург)
ВЛИЯНИЕ ФТАЛОЦИАНИНОВОГО ПИГМЕНТА СИНЕГО НА ПРОЧНОСТЬ ПРИ СЖАТИИ ФЕНОЛЬНОЙ ПЕНЫ
Аннотация: статья содержит сведения об исследовании влияния фталоцианинового пигмента синего на прочность фенольной пены при сжатии. Также изучено изменение внешнего окраса готового блока фенольной пены при введении 0,1% фталоцианинового пигмента синего. Для определения прочности фенольной пены модифицированной пигментом при сжатии, в сравнении со стандартной фенолформальдегидной смолой использовали универсальное испытательное устройство «Inspekt table Blue 20».
Ключевые слова: фенольная пена, фталоцианиновый пигмент, красители, антипирены.
Введение
Фенольные пены, характеризующиеся сложным химическим составом, впервые были получены в 1937. Их получают путем смешивания, вспенивания и отверждения фенолформальдегидной смолы с пенообразователем, поверхностно-активным веществом, катализатором отверждения, неорганическим наполнителем для регулирования рН и другими добавками, такими как красители и антипирены. Производство фенольных пен может идти двумя способами: непрерывный или периодический процесс [1]. Регулируя соотношение открытых и закрытых ячеек в структуре, можно достичь различных характеристик. Пены с открытыми порами производятся для флористики, так как они могут поглощать и удерживать воду. Пены с закрытыми порами, обычно используется в качестве изоляционных материалов при строительстве зданий. Обычно, краситель используют для фенольной пены, применяемой во флористике, либо по требованию заказчика, либо для указания определенного набора свойств готового продукта. В виду придания различных свойств готовой пене, целесообразно вводить краситель в пену, используемую для теплоизоляции, для удобства указания определенного набора свойств [2].
Фталоцианины являются вторым по значимости классом красителей. Традиционно фталоцианиновые красители используются в качестве синих и зеленых пигментов для автомобильных красок и печатных красок, а также в качестве сине-голубых красителей для текстиля и бумаги [3]. Фталоцианины также нашли широкое применение во многих современных технологиях, например, в качестве голубых красителей для струйной печати, в электрофотографии в качестве материалов для генерации заряда для лазерных принтеров и в качестве красителей для голубых тонов. В видимой области фталоцианины ограничены синим, голубым и зеленым цветами [4].
В данной работе использовали фталоцианиновый пигмент синий, для придания готовому блоку фенольной пены синего цвета. Однако стоит учесть, что пигмент в виде добавки может снизить один из главных показателей готовой
фенольной пены - прочность при сжатии. Поэтому количество, введенного в систему пигмента в виде дисперсного порошка составило 0,1% от общей массы фенолформальдегидной смолы.
Методы и материалы
В работе использовали фталоцианиновый пигмент синий (BL-022), который вводили в систему в количестве 0,1% от общей массы фенолформальдегидной смолы на стадии перемешивания.
Основные характеристики фталоцианинового пигмента синего (BL-022) представлены в таблице 1.
Таблица 1. Показатели фталоцианинового пигмента синего (BL-022)
Наименование Показатель
Внешний вид однородный порошок, синего цвета
Плотность, г/см3 4,1 - 4,4
Содержание влаги, % не более 0,80
Класс неорганический
Относительная красящая способность, % не менее 100
Маслоемкость, г/100г 25,2
Содержание водорастворимых веществ, % 1,81
Для того чтобы оценить влияние пигмента на прочность при сжатии фенольной пены была использована резольная фенолформальдегидная смола, которая используется в производстве вспененных композиционных материалов.
Основные характеристики резольной фенолформальдегидной смолы представлены в таблице 2.
Таблица 2. Показатели резольной фенолформальдегидной смолы
Наименование Показатель
Условная вязкость при 25 °С, сПз 2100
Массовая доля щелочи, % 0,56
Массовая доля нелетучих веществ (сухой остаток), % 80,8
Массовая доля свободного формальдегида, % 0,76
Массовая доля свободного фенола, % 1,64
Кислотность, рН 6,8 - 7,1
Для получения фенольной пены использовали резольную фенолформальдегидную смолу, фталоцианиновый пигмент синий (BL-022), вспенивающий агент и отвердитель. Все компоненты перемешивали в смесителе, а затем загружали в термостатированный ящик, и выдерживали при температуре 820С в течение 30 минут. Готовый блок фенольной пены оставляли на сутки под вытяжной вентиляцией для устранения запаха и окончательно отверждения. В результате был получен блок, светло-синего цвета.
Готовый блок разрезали на 10 одинаковых кубиков с размерами 5*5*5 мм., чтобы определить влияние пигмента на прочность при сжатии фенольной пены. Проведение испытаний прочности на сжатие проводили на универсальной испытательной машине «Inspekt table Blue 20».
Машина имеет несколько квадратных или круглых прижимных пластин. Поверхность прижимной пластины не должна деформироваться под действием нагрузки. Размер прижимной пластины должен быть не менее 100 мм с одной стороны (или от общего диаметра). Одна из прижимных пластин представляет собой неподвижную пластину, а другая - подвижная пластина. Подвижная пластина может перемещаться с постоянной скоростью согласно. Для точной регулировки образца имеется механизм, который может непрерывно измерять расстояние перемещения подвижной пластины. Точность измерения должна
составлять ± 5% или ±0,1 мм, и, если последняя величина более точная, применяется последняя. Датчик индикатора нагрузки прикрепляется к одной из прижимных пластин, и измеряется сила F, возникающая в результате деформации испытываемого образца. Кроме того, индикатор нагрузки непрерывно измеряет силу в любой момент во время испытания с точностью ± 1%.
Образцы фенольной пены перед испытанием на сжатие взвешивают, а затем поочерёдно устанавливают между двух пластин испытательной машины, регулирую расстояние между верхней пластиной и образцом. После регулировки необходимого расстояния, запускают программу и по графику отслеживают изменение прочности образца. Как только максимальная прочность будет достигнута программа фиксирует это значение, и после снижения этого значения верхняя пластина возвращается в исходное положение, что позволяет установить следующий образец, записать полученные данные и продолжить испытания.
В качестве сравнения изменения прочности при сжатии фенольной пены с пигментом, был взят образец стандартной фенольной пены. Полученные результаты сравнения представлены в таблице 3.
Таблица 3. Прочность на сжатие фенольной пены
с использованием пигмента и без него
Наименование Прочность на сжатие, кПа
Стандартная фенольная пена 165,8
Фенольная пена с 0,1% фталоцианинового пигмента синего 78,9
В ходе данной работы был получен блок светло-синего цвета, который внешне отличается от стандартного цвета готовой фенольной пены (светло-желтый или соломенный цвет). Однако введение пигмента значительно снижает прочность на сжатие готового материалы, что является отрицательным
эффектом при использовании фенольной пены в качестве теплоизоляционного материала.
Заключение
1. Проведены испытания по изучению влияния лигнина на прочность фенольной пены при сжатии с помощью универсального испытательного устройства «Inspekt table Blue 20».
2. Установлено, что введение 0,1% фталоцианинового пигмента синего изменяет окраску готового блока фенольной пены, но значительно снижает его прочность при сжатии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Pintus V., Piccolo A., Vetter W. What about Phenol Formaldehyde (PF) Foam in Modern-Contemporary Art? Insights into the Unaged and Naturally Aged Material by a Multi-Analytical Approach // Polymers.2021. https://doi:10.3390/polym13121964 Lei S., Guo Q., Zhang D. Preparation and properties of the phenolic foams with controllable nanometer pore structure // Journal of Applied Polymer Science. 2010. Pp. 3545-3550. https://doi: 10.1002/app.32280
Topuz B.B., Gündüz G., Mavis B. Synthesis and characterization of copper phthalocyanine and tetracarboxamide copper phthalocyanine deposited mica-titania pigments // Dyes and Pigments. 2013. Pp. 31-37. https://doi: 10.1016/j.dyepig.2012.06.010
Gregory P. Industrial applications of phthalocyanines // Journal of Porphyrins and Phthalocyanines. 2000. Pp.432-437. https://doi.org/10.1002/(SICI) 1099-1409(200006/07)4:4<432::Aro-JPP254>3.0.m;2-N
Tychinkin I.V.
postgraduate student Ural State Forestry Engineering University (Ekaterinburg, Russia)
Shishlov O.F.
PhD, Associate Professor, Professor of the Department of TCBP and PP Ural State Forestry Engineering University (Ekaterinburg, Russia)
Glukhikh V.V.
PhD, Professor, researcher Ural State Forestry Engineering University (Ekaterinburg, Russia)
THE EFFECT OF PHTHALOCYANINE PIGMENT BLUE ON THE COMPRESSIVE STRENGTH OF PHENOLIC FOAM
Abstract: the article contains information about the study of the effect of phthalocyanine pigment blue on the strength of phenolic foam during compression. The change in the external color of the finished block ofphenolic foam was also studied with the introduction of 0.1% phthalocyanine pigment blue. To determine the strength of phenolic foam modified by pigment during compression, in comparison with standard phenol-formaldehyde resin, a universal testing device "Inspekt table Blue 20" was used.
Keywords: phenolic foam, phthalocyanine pigment, dyes, flame retardants.
