Способ получения водорастворимых фенол-формальдегидных смол Советский патент 1976 года по МПК C08G8/04 

Изобретение относится к способу получения водораабавляемых резольных смол, предназначенных для производства плит из минеральный ваты, конденсации фенола с формальдегидом в присутствии гидроокисей двухвалентных металлов в качестве катализаторов.

Известен ij способ получения фенолформальдегидной смолы, который заключается в метилолирований фенола формальдегидом в щелочных условиях в присутствии гидроокиси кальция и воды в качестве, растворителя, причем формальдегид вводят в соотношении от 2,8 до 4,5 моль на 1 моль фенола, а гидроокись кальция присутствует в соотношении вес.% кальция по отношению к фенолу. Полученная таким способом фенолформальдегидная смола характеризуется высоким процентным содержанием формальдегида, доходящим до 16%, что в значительной мере ограничивает применение этой смолы для производства плит из минеральной ваты,

С целью уменьшения содержания свободного формальдегида к смоле добавляют мо-.

чевину, проводят процесс дальнейшей конденсации, с получением фенолмочевинофорнмальдегидных смол.

Цель предлагаемого изобретения - разработка способа получения фенолформальдегидных смол, растворимых в воде, в соотношении выше 1:5, снижение содержания свободного фенола и количество золы.

Сходность изобретения основана на ступенчатой конденсации фенола с формальдегидом, заключающейся в том, что в первой фазе процесса конденсируют фенол с формальдегидом в молярном соотношении ие больше 1,5-1,8, а при достижении степени

конверсии формальдегида, соответствующей его содержанию в реакционной смеси до величины 4-7 вес.%, прибавляют следующую порцию формальдегида в таком количестве, чтобы суммарное молярное с тношение формальдегида к фенолу составляло 2,1-2,5. Способ согласно изобретению заключается в приготовлении смеси формальдегида с содержанием метанола ниже 6% с фенолом, полностью растворимом в гидроокиси

натрия и в воде, в пропорции, соответствующей молярному соотношению формальдегида и фенола 1,5-1,8, с последующим подогревом до температуры 45-5О°С и доведением величины рН раствора до 8-10, добавлением гидроокиси двухвалентного металла. В зависимости от температуры и содержания метанола в формальдегиде реакцию ведут в течение 3-6 час до момента понижения содержания формальдегида в реакционной смеси до величины 4-7 вес.%, после чего добавляют следующую порцию формалина в таком количестве, чтобы суммарное молярное соотношение составляло 2,1-2,5.

После корректировки рН добавлением гидроокиси ведут конденсацию в течение 510 час до достижения содержания фенола ниже 4 вес.%.

В случае получения смолы с более коротким временем затвердения реакционную смесь подогревают до 50-60 С, однако не больше, чем 2 час.

После окончания процесса реакционную смесь охлаждают до температуры 2О-28°С и подкисляют серной кислотой с концентрацией ниже 20% или газообразным СО до понижения величины рН раствора до 7,28,0, причем величина рН зависит от зольности и времени затвердения. Выделенный осадок отделяют путем центрифугирования или фильтрования. Полученную фенолформ альдегидную смолу хранят при температуре около 19°С.

Способ согласно изобретению дает возможность поддержания высокой концентрации формальдегида, достаточной для того, чтобы прореагировала большая часть фенол содержашегося еше в растворе, с образованием метильных соединений, хорошо растворимых в воде.

Дополнительно он дает возможность регулирования времени затвердения смолы путем подогрева смеси на конечном этапе процесса до температуры 50-60 0, а также путем контролирования измерений рН на этапе сатурации.

Фенолформальдегидные смолы, полученные по способу изобретения, содержат, вес. ниже 4 фенола, ниже 5 формальдегида, выше 40 сухой массы, ниже 0,15 золы, и показывают рЙстворимость в воде выше 1:5

Благодаря своим свойствам, они могут применяться в качестве связующего для производства плит из минеральной ваты непосредственно, или после разбавления их циркулирующими фенольными водами.

Вследствие повышенной степени конверойи фенола, который теряется при испарении во время процесса отверждения, получают меньший расход смолы в производстве плит из минеральной ваты.

В связи с меньшим содержанием фенола, полученные йродукты отличаются лучшей

стабильностью водорастворимости во время хранения.

Применение смол, полученных по способу изобретения, способствует уменьшению степени загрязнения атмосферы и степени

опасности для обслуживающего персонала при производстве плит из минеральной ваты.

Пример. В смеситель вводят 282,3 г фенола, полностью растворимого в щелочи и воде, и 391,2 г раствора формальдегида с содержанием формальдегида 36,8% и содержанием метанола 4,5%, что соответствует молярному соотнощению формальдегида к фенолу, равному 1,6:1. После перемешивания устанавливают величину рН

смеси, равную 8,5, добавлением гашеной извести. Обший расход извести составляет 9 г. На протяжении следующих 6 час ведут дальнейшую конденсацию, после чего повышают температуру смеси до 55 °С и подогревают ее на протяжении 1,5 час.

Полученный таким способом раствор подвергают сатурации газообразной двуокисью углерода до величины рН, равной 7,7, после чего выделенный осадок карбоната кальция отделяют центрифугированием.

Полученная смола с вязкостью 13 секунд (по методу с сосудом Форда 4), содержит, вес.%: 42,7 сухого вещества, 2,7 фенола, 8,6 формальдегида, 0,11 золы,и отличается полной растворимостью в воде и временем затвердения 2 мин 20 сек.

Пример 2. В смеситель вводят 282,3 г фенола, полностью растворенного

в щелочи и воде, и 366 г формалина с содержанием 36,8% формальдегида и содержанием метанола 4,5 вес.%, что соответ ствует молярному соотношению формальдегида к фенолу, равному 1,5:1, и после перемешивания устанавливают величину рН смеси, равную 8,5, добавлением гашеной извести, после чего содержимое смесителя подогревают до температуры . По истечении 5 час перемешивания, когда содержание формальдегида в реакционной смеси понижается до 4 вес.%, добавляют еще 148 г формалина, дсеодя суммарное молярное соотношение до величины 2,1:1, и корректируют величину рН раствора до 8,5

добавлением гашеной извести. Общий расход извести составляет 9 г. На протяжении следующих 6 час ведут дальнейшую конденсацию, после чего повышают температуру смеси до н подогревают ее на протяжении 1,5 час.

Полученный таким способом раствор подвергают сатурации газообразной двуокисью углерода до величины рН, равной 7,7, после чего выделенный осадок карбоната кальция отделяют центрифугированием.

Полученная смола с вязкостью 13 сек (по методу с сосудом Форда) содержит, вес.%: 44,7 сухого вещества, 3,2 фенола, 3,5 формальдегида, 0,11 золы, и отличается полной растворимостью в воде и временем затвердения 2 мин 20 сек.

П р и м е р 3. В смеситель вводят 282,3 г фенола, полностью растворенного в щелочи и воде, и 440 г формалина с содержанием 36,8% вес. формальдегида и содержанием метанола 4,5 вес.%, что соответствует молярному соотношению формальдегида к фенолу, равному 1,8:1, и после перемешивания устанавливают величину рН смеси, равную 8,5, добавлением гашеной извести, после чего содержимое смесителя подогревают до температуры . По истечении 4 час перемешивания, когда содержание формальдегида в реакционной смеси понижается до 7 вес.% добавляют еще171г формалина, доводя суммарное молярное соотношение до величины 2,5:1, и корректируют величину рН раствора до 8,5 добавлением гашеной извести. Общий расход извести составляет 12 г. На протяжении следующих 6 час ведут дальнейшую конденсацию, после чего повышают температуру смеси до 55С и подогревают ее на протяжении 1 час.

Полученный таким способом раствор подвергают сатурации газообразной двуокисью углерода до величины рН, равной 7,2, после чего выделенный осадок карбоната кальция отделяют центрифугированием.

Полученная смола с вязкостью 13 сек (по методу с сосудом Форда 4) содержит, вес.%: 41,0 сухого вешества, 2,5 фенола, 3,9 формальдегида, 0,09 золы, и отличается полной растворимостью в воде и временем затвердения 3 мин.

Формула изобретения

Способ получения водорастворимых фенолформальдегидных смол путем конденсации фенола с формальдегидом в присутствии гидроокисей двухвалентных металлов, о тличающийся тем, что, с целью повышения растворимости смол в воде, снижения содержания свободного фенола и золы, процесс конденсации проводят сначала при молярном соотношении формальдегида к фенолу, равном 1,5-1,8 до содержания формальдегида в реакционной смеси 47 вес.%, а затем добавляют следующую порцию формалина в таком количестве, чтобы суммарное молярное соотношение составляло 2,1-2,5.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Франции № 2094099, C08g5/00, 1972.