СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМОЙ ФЕНОЛОФОРМАЛЬДЕГИДНОЙ СМОЛЫ РЕЗОЛЬНОГО ТИПА Российский патент 1994 года по МПК C08G8/08 C08J5/14 

Изобретение относится к области получения водорастворимых фенолформальдегидных смол (ФФС) резольного типа, применяемых в качестве связующего при производстве гибкого абразивного инструмента - шлифовальной шкурки.

Одной из основных проблем при производстве шлифовальной шкурки является повышение ее эксплуатационных показателей, которые решаются в предлагаемом изобретении путем улучшения адгезионных свойств смолы, входящей в состав связующего, к составляющим шлиф шкурки - абразивному материалу, и ткани - основе.

Известен способ получения жидкой ФФС, осуществляемый двухстадийной конденсацией фенола и формальдегида в присутствии катализаторов на первой стадии - соляной кислоты, на второй - гидроксида натрия.

Существенным недостатком смол является низкое содержание сухого остатка (56-62% ) и, следовательно, высокое содержание воды в смоле, которая при сушке шлифшкурки вызывает вскипание связующего, что приводит к нарушению его монолитной пленки и, как следствие, к снижению адгезионных свойств к абразивным зернам и основе. Указанные смолы практического применения в абразивной промышленности не нашли.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения водорастворимой фенолформальдегидной смолы резольного типа, осуществляемый поликонденсацией фенола с формальдегидом в присутствии гидроксида натрия с последующей сушкой смолы в присутствии 25% -ного водного раствора аммиака и глицерина. Массовое соотношение фенола, формальдегида, гидроксида натрия, водного раствора аммиака и глицерина составляет соответственно 100: 66,4: 3: 1,04: 16,3.

Недостатками этой смолы, полученной при избыточном количестве формальдегида (на 1 моль фенола 2,08 моль формальдегида) являются высокая скорость отверждения и высокая вязкость.

Из-за быстрого отверждения смоляного слоя в процессе изготовления шлифовальной шкурки, вода, содержащаяся в смоле, не успев испариться, вызывает вскипание связующего и нарушение монолитности, что ведет к снижению адгезии и ухудшению эксплуатационных показателей шлифшкурки, а с увеличением продолжительности отверждения смолы адгезионная прочность увеличивается.

Технической задачей изобретения является получение ФФС со средней степенью полимеризации, уменьшение вязкости смолы и улучшение ее адгезионных свойств.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения водорастворимой фенолформальдегидной смолы резольного типа, осуществляемом путем поликонденсации фенола и формальдегида в присутствии гидроксида натрия с последующей сушкой смолы в присутствии 25% -ного водного раствора аммиака и глицерина, поликонденсацию осуществляют при температуре кипения реакционной смеси в течение 40-50 мин до достижения водорастворимости смолы 170-190% и процесс проводят при массовом соотношении фенола, формальдегида, гидроксида натрия, водного раствора аммиака и глицерина 100: (49-51): (2,5-3,0): (0,4-0,6): (7,5-8,5) соответственно.

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Смолу получают в реакторе, снабженном рамной мешалкой, рубашкой для подачи охлаждающей воды или пара, имеющем связь с кожухотрубчатым теплообменником, сборником надсмольных вод и вакуум-насосом.

Устанавливают в реакторе вместимостью 5 м³ вакуум (вакуумметрическое давление 0,6 кгс/см² (0,6 ˙ 10⁵ Па). Загружают из весовых мерников 1750 кг фенола и 1200 кг 36,5% -ного формальдегида. В зависимости от температуры смеси подогревом или охлаждением стабилизируют температуру в реакторе до 40-45^оС. Загружают 105 кг 45% -ного раствора едкого натра, уменьшат вакуум до 0,1-0,2 кгс/см². За счет тепла экзотермической реакции температура реакционной смеси повышается до 90-96^оС, начинается кипение, при этом в течение 15 мин загружается еще 1200 кг формалина.

Реакционную смесь кипятят не более 50 мин до водорастворимости 220-300% , вакуумом снижают температуру до 60-65^оС, выдерживают смесь до водорастворимости 170-190% . Первую пробу на водорастворимость отбирают через 20 мин после ввода формалина, последующие - через каждые 10 мин.

По окончании конденсации смолу сушат, для чего от дистиллята переводят в сборник надсмольных вод, дают пар давлением 5 кгс/см², устанавливают полный вакуум 0,92-0,96 кгс/см². Сушат при температуре не выше 50^оС в течение 2 ч, затем отбирают пробу на коэффициент рефракции, который определяется рефрактометром УРЛ или ИРФ-454. По достижении коэффициента рефракции 1,555-1,560 реактор переводят "на себя", уменьшают вакуум, загружают 35 кг 25% -ного раствора аммиака и 140 кг глицерина. Досушку ведут до достижения коэффициента рефракции не ниже 1,562 и вязкости 1500-3000 мПа˙ с. Вязкость определяют вискозиметром Брукфильда в соответствии с ГОСТом 25271-82. По окончании сушки пар закрывают, в рубашку реактора дают воду, смолу охлаждают до 35-40^оС и сливают. Выходы смолы 2900 кг.

П р и м е р ы 2-8. Осуществляют аналогично примеру 1. Массовое соотношение компонентов приведено в табл. 1. Свойства полученных смол приведены в табл. 2.

Полученные ФФС используют в качестве связующего при изготовлении шлифовальной шкурки, на тканевой, бумажной, фибровой, комбинированной основах.

Производство шлифовальной шкурки состоит из следующих операций: подготовки основы, нанесения основного слоя связующего, нанесения шлифматериала, сушки основного слоя связующего, т. е. аналогично обычному технологическому процессу изготовления шлифовальной шкурки.

Рецептура приготовления связующего для основного слоя, например, для зернистости N 40:
1. Смола фенолформальдегидная по предлагаемому изобретению - 54% .

2. Карбонат кальция (наполнитель) - 46% .

3. Вода в количестве, необходимом для доведения вязкости, равной 6000 сП.

Рецептура связующего для закрепляющего слоя отличается введением в загрузку 2% красителя коричневого и большим количеством воды для получения вязкости 1000 сП.

Нанесение шлифовального материала на основу осуществляется электростатическим или механическим методом.

Для изготовления шлифовальной шкурки применяют следующие шлифовальные материалы: нормальный электрокорунд и карбид кремния черный различной зернистости: от микропорошков М28, М40, М63 до крупных номеров шлифзерна N 6-40.

Сушку шлифовальной шкурки производят в сушилках гирляндного типа, последовательно при температуре от 20 до 70^оС, от 70 до 100^оС и выше. Время нахождения шлифовальной шкурки в сушилке от 90 до 150 мин, в зависимости от вида шлифовальной шкурки.

Окончательное отверждение шлифовальной шкурки с применением фенолформальдегидных смол проводят в рулонах при температуре 130-150^оС в термокамерах продува или прогрева. Затем шлифовальную шкурку увлажняют и флексуют.

Контроль качества шлифовальной шкурки осуществляют в соответствии с ГОСТом 27181-86.

Свойства шлифовальной шкурки с использованием связующего по изобретению (опытная партия) и по прототипу приведены в табл. 3.

Как следует из приведенных данных, способ по изобретению позволяет получать смолы с высоким сухим остатком, с оптимальным временем желатинизации и с более низкой вязкостью, обеспечивающими образование монолитной пленки при отверждении смоляного слоя в сушилках при производстве шлифовальной шкурки.

Указанные свойства ФФС обеспечивают повышение адгезионной прочности и, как следствие, повышение качества шлифшкурки, что позволяет использовать абразивный инструмент из нее при работе с большими динамическими нагрузками.

Способ получения смолы по изобретению делает возможным применение одной марки смолы в производстве шлифшкурки взамен применяемой смеси двух марок в серийном производстве, что ведет к экономии сырьевых материалов. (56) Авторское свидетельство СССР N 509613, кл. С 08 G 8/10, 1971.

Технологическая инструкция на выпуск фенолоформальдегидной смолы СОЖ 114, СТП 10-3.1-213-89.

Использование: в качестве связующего при изготовлении абразивного инструмента шлифовальной шкурки. Сущность: водорастворимую фенолформальдегидную смолу резольного типа получают поликонденсацией фенола с формальдегидом в присутствии щелочного катализатора - гидроксида натрия, при температуре кипения реакционной смеси в течение 40 - 50 мин, до достижения водорастворимости смолы 170 - 190% . По окончании поликонденсации смолу сушат до достижения коэффициента рефракции 1,555 - 1,560 под вакуумом, затем загружают 25% -ный водный раствор аммиака и глицерин, смолу досушивают до достижения коэффициента рефракции не ниже 1,562 и вязкости 1500 - 3000 мПа . Массовое соотношение фенола, формальдегида, гидроксида натрия, водного раствора аммиака, и глицерина составляет соответственно 100 : (49 - 51) : (2,5 - 3,0) : (0,4 - 0,6) : (7,5 - 8,5). 3 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМОЙ ФЕНОЛОФОРМАЛЬДЕГИДНОЙ СМОЛЫ РЕЗОЛЬНОГО ТИПА путем поликонденсации фенола с формальдегидом в присутствии гидроксида натрия с последующей сушкой смолы в присутствии 25% -ного водного раствора аммиака и глицерина, отличающийся тем, что поликонденсацию осуществляют при температуре кипения реакционной смеси в течение 40 - 50 мин до достижения водорастворимости смолы 170 - 190% и процесс проводят при массовом соотношении фенол : формальдегид : гидроксид натрия : водный раствор аммиака : глицерин 100 : 49 - 51 : 2,5 - 3,0 : 0,4 - 0,6 : 7,5 - 8,5 соответственно.