Фенолоформальдегидное связующее и способ его получения

 

ОПИСДНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз. Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.01;77 (21) 2438250/23-05 с присоединением заявки № (51) М. Кл. - С 086 8/10

Государственный комитат

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.05,78. Бюллетень № 20 (53) УДК 678.632(088.8) (45) Дата опубликования описания 24.05.78 (72) Авторы изобретения

Л, р, Вин, Н, H. Прудникова, М. П. Якушева и Н. П. Парамонова (71) Заявитель

Кемеровский научно-исследовательский институт химической промышленности (54) ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ

И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к области получения фенолформальдегидных смол, применяемых в качестве компонентов клеевых составов, связующих для асботехнических изделий и абразивов, древесностружечных и древесноволокнистых плит и др.

Известны различные фенолформальдегидные связующие, в частности смолы резольного типа, используемые в виде растворов в клеевых композициях, например, при изготовлении абразивных инструментов (1). Однако указанные фенолоформальдегидные смолы, используемые в виде растворов, изменяют свойства при хранении, в частности вязкость смол нарастает иногда до значительных величин и становится выше предела, предусмотренного технологией переработки. Вязкость растворов смол может быть снижена путем разбавления спиртом, ацетоном или другими растворителями, однако при этом снижается концентрация смолы и, как следствие, значительно ухудшаются клеящие свойства.

Вязкость связующих может быть снижена также путем добавления низковязких фенолформальдегидных смол. Такой фенолформальдегидной смолой являются фенолоспирты, которые обладают также и наименьшей молекулярной массой из известных фенолформальдегидных смол (2). Этот продукт обычно содержит 50 — 60% сухого вещества, 2 — 9% фенола и 50% воды. Вследствие высокого содержания воды добавление фенолспиртов к другим фенолформальдегидным смолам для снижения их вязкости приводит к

5 ухудшению клеящих свойств последних из-за снижения концентрации. Фенолоспирты могут быть получены в более концентрированном виде путем вакуумной сушки, однако обезвоженные фенолоспирты нестабильны при хра10 нении и не обладают способностью снижать вязкость других фенолформальдегидных смол. Причиной этого является поликонденсация первичных продуктов взаимодействия фенола и формальдегида, протекающая при

15 обезвоживании.

Известен способ получения концентрированных смол, согласно которому концентрированную смолу получают из фенола и параформа в присутствии гидроокиси щелочного

20 металла при максимальной температуре 90—

110 С, причем в процессе синтеза параформ вводят в две ступени (3).

Однако высокая температура синтеза не позволяет получать низкомолекулярные смо25 лы. повышенной концентрации, способные снижать вязкость других смол. Кроме того, недостатком способа является двухступенчатое введение параформа, представляющее технологические и конструкционные трудно30 сти, связанные с герметизацией оборудования

3 при загрузке пылящего продукта, обладающего резким запахом.

Целью изобретения является создание высококонцентрированной фенолформальдегидной смолы, обладающей способностью повышать клеящие свойства, стабильность при хранении, снижать вязкость клеевых составов на основе фенолоформальдегидных смол.

Это достигается тем, что смолу получают конденсацией фенола с параформальдегидом при температуре 50 — 65 С в присутствии вводимой ступенчато гидроокиси щелочного металла в качестве катализатора. Соотношение фенола и параформальдегида равно 100:60—

100:ЗЗ. Катализатор используют в виде 30—

50 /о-ного раствора в количестве 0,5 — 4 вес. ч. по отношению к фенолу. Катализатор целесообразно вводить в реакционную смесь ступенчато в 2 — 4 приема в течение 1 — 4 ч. Это позволяет снизить тепловой эффект реакции поликонденсации и, следовательно, исключить процесс нарастания молекулярной массы смолы, т. е. получить фенолформальдегидную смолу с высоким содержанием низкомолекулярного фенолформальдегидного олигомера (молекулярная масса 250 — 350) и низким содержанием воды.

Получаемая предлагаемым способом высококонцентрированная фенолформальдегидная смола имеет следующий состав, /о.

Фенол форм альдегидный олигомер с молекулярной массой 250 — 350 85 — 88

Фенол 5 — 13

Вода 2 — 7

Пример 1. В реакционный сосуд, снабженный мешалкой, обратным холодильником и рубашкой для подвода и отвода тепла, загружают 1000 r фенола, 358 г параформальдегида и 100 г 40О/о-ного раствора гидроокиси натрия. Смесь выдерживают при перемешивании при температуре 50 — 65 С в течение 2 ч, затем вводят вторую порцию катализатора—

100 г 40 -ного раствора гидроокиси натрия и выдерживают при 55 — 65 С в течение 3 ч.

Смолу охлаждают и сливают.

Смола содержит в своем составе, /о..

Фенолформальдегидный олигомер с молекулярной массой 250 85

Фенол 13

Вода 2

Пример 2. В реакционный сосуд по примеру 1 загружают 1000 г фенола, 426 г параформа и 150 r 40 /о-ного раствора гидроокиси натрия (первая порция катализатора). Смесь выдерживают при 50 — 55 С 2,5 ч, затем вводят вторую порцию катализатора 150 r

40О/о-ного раствора гидроокиси натрия, через

1 ч вводят третью порцию катализатора (200 r 40О/о-ного раствора гидроокиси натрия). Смесь выдерживают при 55 — 65 С в течение 3 ч. Смолу охлаждают и сливают, Полученная смола содержит в своем составе, /о..

608815

Предлага- Известная

Показатели смола емая смола

28,2

50,9

90,3

Вязкость, спз

Концентрация сухого вещества, у, Содержание фенола, у, Содержание воды, к

Молекулярная масса олигомера

Содержание олигомера, о

2,5

48,3

220

6,3

5,2

320

88,5

49,2

Полученную по предлагаемому способу смолу использовали в качестве дополнительного компонента для приготовления клеевого состава на основе фенолформальдегидной смолы ЛАРС-52.

Изменение свойств связующего марки

ЛАРС-52, применяемого в настоящее время в производстве гибких абразивов, при добавлении к нему 30 /о предлагаемой смолы с показателями, указанными в табл. 1, приведены

50 в табл 2

Таблица 2

ЛАРС-52+

+30 я предлагаемой смолы

ЛАРС-52

Показатели

62,3

68,8

Вязкость, спз

Концентрация сухого вещества, у, Содержание фенола, у

Прочность склеивания, кг/см

Стабильность при хранении, дни, до достижения вяз65 кости 4000 спз

2,8

236

1,8

152

38

Фенолформальдегидный олигомер с молекулярной массой 320 86,5

Фенол 8,3

5 Вода 5,2

Пример 3. В реакционный сосуд, описанный по примеру 1, загружают 1000 г фенола, 600 r параформа и 200 г 40 -ного раствора гидроокиси натрия. Смесь выдерживают при

50 — 55 С 2,5 ч, затем вводят еще 200 г катализатора и выдерживают 1 ч при той же температуре. Вводят третью порцию катализатора — 200 r 40 /о-ного раствора гидроокиси натрия. Смесь выдерживают при 55 — 65 С в течение 4 ч. Смолу охлаждают и сливают.

Полученная смола содержит в своем составе, о/о

Фенолформальдегидный олигомер с молекулярной

20 массой 350 88

Фенол 5

Воду 7

В табл. 1 приведены свойства предлагаемой смолы в сравнении с известной.

25 Таблица 1

008815

Формула изобретения

Составитель И. Космачева

Техред А. Камышникова Корректор А. Степанова

1зедактор T. Никольская

Заказ 807/18 Изд. 1чз 454 Тираж 655 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Как видно из табл. 2, смола ЛАРС-52 имеет высокую вязкость и низкую стабильность при хранении. При добавлении к ней предлагаемой высококонцентрированной смолы вязкость значительно снижается (в 3,5 раза), при этом увеличивается стабильность при хранении и клеящие свойства состава, 1. Фенолформальдегидное связующее, содержащее олигомер, фенол и воду, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения способности повышать клеящие свойства, стабильность при хранении и снижать вязкость клеевых составов на основе фенолформальдегидных смол, оно содержит фенолформальдегидный олигомер с молекулярной массой 250 — 350 и указанные компоненты в следующем количестве, %.

Фенолформальдегидный олигомер с молекулярной массой 250 — 350 85 — 88

Фенол 5 — 13

Вода 2 — 7

2. Способ получения фенолформальдегидного связующего по п. 1, включающий конденсацию фенола и параформальдегида в присутствии гидроокиси щелочного металла, 10 отл ич а ющи йся тем, что, с целью получения высококонцентрированного связующего, конденсацию проводят при температуре 50—

65 С при ступенчатом вводе катализатора.

Источники информации, 15 принятые во внимание при экспертизе

1. Справочник по пластическим массам под ред. В. М. Катаева, М. «Химия», с. 9, 12, 13.

2. Барг Э. И. Технология синтетических пластических масс, Л. «Госхимиздат», 1954, 20 с. 472.

3. Патент ПНР Ма 64104, кл. 39 Вз 5/06, 1950.