Способ получения водорастворимыхфенолформальдегидных смол

Способ получения водорастворимыхфенолформальдегидных смол

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Л И С А Н И Е >852885

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24;12.79 (21) 2&58707/23-05 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (51) М К ч з С 08 G 8/28

//С 04 В 25/06

Государственный комитет ио делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 07.08.81. Бюллетень ¹ 29 (53) УДК 678.632 (088.8) (45) Дата опубликования описания 21.09.81 (72) Авторы изобретения Э. Л. Грибаускене, Г. Б. Ластаускене и К. И. Ярушявкчюс

Всесоюзный научно-исследовательский институт 1 теплоизоляционных и акустических 1 строительных материалов и изделий (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМЫХ

ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНЪ|Х СМОЛ

Изобретение относится к синтетическим связующим для производства минераловатных (стекло ваты ых1 изделий.

Самым распроспраяенным связующим для минераловатных изделий являются rîдорастворнмые фенолформальдегидные смолы (фенолоспнрты), получаемые конденсацией фенола с формальдвгидом в присутствии щелочных,катал1изаторов.

При этом особенно важно получить фенолоспирты заданной структуры, обеспечивающей достаточно высокую их реакционную способность, повььшенные п рочностные показатели отвержденной смолы и стабильность их показателей в условиях эксплуата HIH. Такими свойствами отличаются ортозамещенные фенолоспирты, синтезированные из фенола и формальдегида .с применением в качестве катализатора гидроокиси бария. Содержание свободных мономеров в таких фенолоопиртах в сумме,не должно превышать 8%, что обеспечивает соблюдение санитарных, норм в п!роизводственных помещениях.

Не менее важным вол|росом является срок пригодности фенолоспиртов, обусловливающий возможность mx .производства на специализированных предприятиях химической, промышленности с последующей поставкой их предприятиям-потребителям.

Известны стабильные прп хранении (по отнозпению вязкости) фенолформальдепидные смолы, получаемые в две стадии из фенола, формалина и ацетона с катализатором (Ц. Сначала проводят конденсацяю фенола с формальдегидом при мольном соотношении компонентов 1: 1,5 — 5 в пр исутствии гидроокнси натрия при температуре

40 †1 С. По окончании первой стадии

l0,конденсации к форконденсату добавляют ацетон в количестве 0,1 — 1 моль от фенола, 2 — 6 моль фо рмальдегида на 1 моль ацетона и гидроокиси натрия .и продолжают конденсацию при той же температуре до вяз,кости смеси 130 с. Добавлением гидроокиси натрия вязкость продукта снижают до 60 с.

Полученный продукт содержит незначительные количества непрореагировавших фенола (0,1% ) и формальдепида (0,15% ), 20 но большое количество — около 8% — гид.роокиси натрия. Сухой остаток продукта 50%.

Эта фенолформальдегидная смола применяется как связующее для производства

25 древесно-стружечных плит без дополнительного разбавления ее водой. Ее вязкость в течение 4 недель увеличивается на 6 с.

Однако, в качестве связующего для минераловатных изделий она,непригодна из-за содержания большого количества едкой

852885 щелочи, .которая в условиях эксплуатации разрушает минеральное волокно и само связующее. Кроме того, применение в качестве катализатора гидроокиси,натрия ведет к,преимущественному образованию,па,разамещенных фенолоспиртов, отличающихся по сравнению с ортозамещенными фенолоспиртами (получаемыми .при использовании гидроокиси барыня):более низкими,и недостаточно стабильными прочностными характеристиками после .их отверждения, Известна фенолфармальдепидная смола, модифицированная кетонами, обладающая улучшенными прочностными показателями.

Ее .получают конденсацией 1 лоль фенола с 2 — 6 лоль формальдегида в лрисутствии

0,35 ноль едкого натрия. Через 4 ч от начала .конденсации вводят 2 — 8 лоль кетона и продолжают конденсацию еще 10 ч. Готовый продукт содержит, незначительные количества нспрореагировавших фенола (0,002 /о ) и формальдегида (0,1 /о ), обладает высокими прочностными показателями в отвержденном виде, но не растворяется в воде и поэтому не может быть применен в качестве связующего для минераловат,ных изделий i(2).

Наиболее близким z изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения водорастворимой фенолформальдегидной смолы, включающей, конденсацию фенола с формальдегидом при 50 — 60 С в течение 8—

10 ч прои весовом соотношении фенола к формальдегиду равном 100: 68 — 74 в .присутствии катализатора — гидроокиси бария (3). Полученные таким способом фенолоспирты имеют небольшой срок пригодности (примерно 20 сут.) Поэтому невозможно обеспечить такими фенолоспиртами заводы-потребители, расположенные на значительных расстояниях от специализированных предприятий синтеза фенолоспиртов.

Кроме того, для синтеза вышеуказанных фенолоспи ртов требуется сравнительно большое количество дефицитного синтетического фенола (около 660 кг на тонну

100 /, -ных фенолоспиртов) .

Целью изобретения является повышение стабильности при хранении фенолформальдегидных смол и сокращение расхода фенола.

Цель достигается тем, что в способе получения водорастворимых фенолформальдегидных смол, включающем конденсацию фенола с формальдегидом при 50 — 60 С в присутствии гидроокиси бария, конденсацию проводят при весовом соотношении фенола к формальдегиду 100:72 — 80 и допол нительно через 5,5 — 8 ч после начала конденсации в реакционную смесь вводят ацетон в количестве 15 — 65 вес. ч. на 100 вес. ч. фенола.

Воду в смолу добавляют до появления .мутности. предельной водоразбавляемостью смолы, выраженной объемным соотношением смолы и воды считается соотношение, при котором раствор начинает мутнеть, но при перемешивании .муть, исчезает.

Если ввести ацетон в начале реакции, то значительно снижается ско1рость и увеличивается время конденсации, но срок пригодности связующего,не увеличивается.

Кроме того, полученный продукт обладает повышенным количествам свободных, мономеров и пониженными прочностными показателями в отвержденнам виде. При введени и ацетона в готовый, продукт увеличивается, срок, пригодности фенолоспиртов с 20 до 40 сут., однако, стойкость отвержденной ,смолы к действию влаги, резко снижается.

Только введение ацетона в >реакционную смесь в определенный .момент в указанном количестве обеспечивает получен не смолы с повьнпенной стабильностью и хоро шими прочностными показателям|и.

Пример 1. В круглодонную колбу, снабженную механической .мешалкой, холодильником и термометром, загружают

127,9 г синтетического фенола, 248,7 г

37 о-ного раствора формалина и 15,1 г октагидрата гидроокиси бария. Смесь перемешивают 8 ч,при температуре 55 — 60 С, после чего добавляют 40,8 г ацетона,и продолжают конденсацию еще 2 ч. Основные технические характеристики полученного продукта приведены в таблице.

Пример 2. В круглодонную колбу, снабженную механической, мешалкой, холодильником и термометром, загружают

127,9 г синтетического фенола, 264,8 г

37О/о-ного раствора формалина и 15,1 г октапидра,а гидроокиси бария. Смесь перемеЗ5 IllHB210T б ч при температуре 55 — 60 С, после чего добавляют 40,8 г ацетона .и продол кают конденсацию еще 2 ч. Основные технические характеристики полученного продукта приведены в таблице.

40 Пример 3. В к руглодонную колбу, снабженную механической мешалкой, холодильником,и термометром, загружают

127,9 г синтетического фенола, 275,8 г

37 /о-чого формалина и 15,1 г октагидрата

45 гидроокиси бария. Смесь перемешивают

5,5 ч при температуре 55 — 60 С, после чего добавляют 83,1 г ацетона и продолжают конденсацию еще 1,5 ч. Основные технические характеристики полученного продукта

50 приведены в таблице.

Стабильность смолы обусловливает ее ,разбавляемость водой. Смола считается пригодной для производства минераловатных изделий, когда разбавляется водой при соотношении не менее 1: 3 без появления осадка.

Разбавляемость водой определяют периодическим добавлением воды в цилиндр со .смолой с последующим встряхиванием.

852885

Значение показателя! !

1 смола по примеру фенолоспирт— по известному способу

Показатель

3!

2,93

3,92

5,54

3,30

1,98

3,80

2,98

2,24

49,6

47,6

42,9

44,1

0О

49,3

72,2

56,1

62,8

48,7

42,6

48,1

50,8

656

641

588

Содержание свободного фено%

Содержание свободног.. форм-, альдегида, %

Сухой остаток, Растворимость в воде

Пригодность связуюгпего к использованию, сутки

Предел порочности на изгиб образцов начальная, кгс/см -

Предел прочности на изгиб, образцов после выдержки в гидростате, кгс/см "

Расход синтетического фенола на 1 т 100%-ных фенолоопнртов, ка

Перед использованием смолу загружают в мешалку, добавляют к ней определенное количество аммиака (для полного связывания свободного формальдегида), разбавляют водой и подают в минераловатный,ковер, через который продувают газ, содержащий СО>. Для определения прочностных показателей связующего и его стабильности к воздействию влаги были изготовлены лабораторные образцы на основе кварцевого 10 песка и связующего (содержание связующего 3%).

В смолу добавляют аммиак (количество аммиака эквивалентно количеству формальдегида, содержащегося в смоле). 7,5 г 15 композиции (сухой остаток 40%) смешивают с 97 г песка .и при постоянном неремеш ивании через массу продувают углекислый газ. После этого формуются бруски размером 120Х15Х10 мм и проводят тер- 20 мообработку при 180 С в течение 30 иин.

Определяют предел прочности на изгиб об,разцов начальную и после:их выдержки в течение 6 ч в гидростате при температуре

40 С. 25

Из данных, приведенных в таблице, видно, что стабильность смолы, изготовленной по предлагаемому способу, увеличивается в 3 — 4 раза. Для нолучения 1 т 100%-ной смолы расходуется 588 — 645 кг синтетического фенола, что дает его экономию 1,7—

10,4% по сравнению с известным способом получен,ия.

Кроме того, начальная прочность на (изгиб образцов, изготовленных с применением 35 связующего, синтезированного предлагаемым способом по примеру 1 н 3 ло сравнению с образцами, изготовленными с применением известных фенолоспиртов, несколько киже, а по п р имеру 2 даже выше. Во влажных условиях все образцы, изготовленные с применением связующего, изготовленного ло предлагаемому способу, имеют прочность выше, чем нзготовленные с применением фенолоспиртов, синтезированных по известному способу.

Ф о р м у л а,и з о б р е т е н и я

Способ получения водорастворимых фе.нолформальдегидных смол, включающий конденсацию фенола с формальдегидом при 50 — 60 С в присутствии гидроониси ба,рия, отл.ич а ю щи и ся тем, что, с целью повышения стабильности при хранении и снижении расхода фенола, конденсацию проводят при весовом соотношении фенола ,к формальдегиду 100: 72 — 80 и дополнительно после, начала конденсации чврез

5,5 — 8 ч в реакционную смесь вводят ацетон в количестве 15 — 65 вес. ч. на 100 вес. ч. фенола.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент ФРГ № 2363797, кл. С 08 G

8/10, о,публик. 1976.

2. Патент ЧССР ¹145524,,кл. 38 с. 1, опублик. 1953.

3. Авторское свидетельство СССР № 612935, кл. С 08 G 8/10 (прототип).