Способ получения фенолформальдегидных смол Советский патент 1982 года по МПК C08G8/10 

1

Изобретение относится к получению фенол-формальдегидных смол, отверждакхцихся под воздействием кислотного катализатора без подвода тепла и предназначенных для использования в водохозяйственном строительстве, в частности в производстве дренажных трубофильтров.

Известен способ получения фенолформальдегид ных смол, включающий поликонденсацию фенола и формальдегида при молярном соотношении соответственно 1:1,7 в присутствии катали затора - водорастворимого карбоксилата металла, например ацетата цинка.

Использование д-ориентирующего катализатора обеспечивает присоединение формальдегида в о-положение.

Л/

Оставшиеся свободными реакционноспособные п -положения способствуют быстрому отверждению связующего без подвода тепла Cl.

Однако в процессе синтеза значительно нарастает молекулярная масса смолы, вязкость ее составляет 1000 000 сП, концентрация основного вещества составляет в известном связующем 5-58%.

Низкая концентрация основного вещества и высокая вязкость известного связующего не позволяет использоto вать его для получения наполненных композиций, отверждаемых без подвода тепла, ё частности при производстве дренажных трубофильтров, так как не могут быть достигнуты необхо

5 дикые скорость отверждения и прочностные свойства.

Известен также способ получения фенол-формальдегидных смол в две стадии: на первой стадии осуществляют присоединение формальдегида при температуре не ниже 60 С, на второй проводят поликонденсацию при температуре не ниже . Процесс проводят в присутствии j ap6oKCHflaTa, ме талла формулы (Cv H2M -ipOO)XMe,- где п и 0-10 , Ме-металл с , номером 21-30- Конденсацию проводя до разделения фаз.. Полученная смола отверждается без подвода тепла, харёктеризуется высокоС концентрацией основного вещества (TS-SO %)Г21. Однако, вследствие того, что известная смола не смешивается с водой, она непригодна для использования в композициях, наполненных водорйстворимымй солями, так как при этом происходит дополнительно отделение водной фазы, Мто снижает прочностные показатели отвержден Иой композции. Известен также способ получения зольной фенол-формальдегидной смолы с высоким содержанием доли замещенных о-положений феНильных ядер, вкл чащий поликонденсацию фенола и фор альдегида в присутствии окиси кальц при 80-90°С с последующей продувкой сжатым воздухом для удаления конден сационной . Недостатком смолы является ее вы кая вязкость 12000 сП), что снижает стабильность свойств при хранении и припятсвует широкому промышленном применению. Наиболее близким к предлагаемому является способ, включающий поликон денсацию фенола и формальдегида в присутствии окиси магния при 75-85 с последующей вакуумной сушкой и стабилизацией ацетоном. Введение ацетона позволяет снизить вязкость смолы до требуемой технологической величины.. Скорость отверждения связующего марки СФ-1 полученного известным способом, МОЖНОизменять, в пределах 1-10 мин, из меняя количество отвердителя бензолсульфокислоты 30-10 мае.ч. на 100 мае.ч. смолы. При высокой скорости отверждения, вследствие большого экзотермического эффекта, вскипаний и выделения ацетона, содержащегося в смоле, изделия из композиций, наполненных водорастворимыми солями не имеют стабильных размеров, содержат крупные, нерегулируемые поры, что снижает их прочностные свойства. При снижении количества otвepдитeля до 10 мае.ч. изделия из наполнейных композиций оформлйются без дефектов хо низкие скорость отверждения и. прочностные свойства, их не позволяют использовать данную смолу в производстве дренажных трубофильтров, Цель изобретения - повышение скорости отверждения и прочности крмпо-зиций на основе получаемых смол. Поставленная цель достигается способом, вкл1бчак)щем взаимодействие фенола и формальдегида при мольном соотношении t:1,3-1,7 в присутствии щелочного катализатора, в качестве катализатора используют смесь уксуснокислого магния и окиси магния при их весовом соотношении, равном 1:0,5-2 соответственно, а процесс поли конденсации проводят при весовом соотношении фенол .катализатор, равном 100:0,,05 и 98-102 С ,в течение 1,0-2,5 ч. ; Так создают условия, при которых образуются преимущественно одноядерные олигомеры. Замещенные в пои g-o к фенольному пожении Гидроксилу. Дальнейший процесс поликонденсации оли гомеров с фенолом с образованием полиядерных соединений при этом практически не происходит. Полученная низковязкая смола вязкость не более 350 МПа, характе-ризуется высокой реакционной способностью, обеспечивает высокую скорость отверждения и прочность композиций на основе водорастворимых солей. Отверждение композиции происходит без Вспенивания. Благодаря этому достигается получение изделий заданных размеров, после вымывания наполнителя водорастворимой соли материал имеет преимущественно открытую пористость с заданным размером пор, и следовательно, скоростью фильтрации. П р и м е р 1. В трехгорлую реакционную колбу, снабженную мешалкой, холодильником, термометром и нагреваемую на масляной бане, загружают 600 г фенола, 77 г формалина (концентрация формальдегида ) и 60 г катализатора (в том Числе k,Q г уксуснокислого магния и 2,0 окиси магния). Реакционную смесь нагревают до 98-102 С выдерживают при этой температуре 2 ч. Затем отгоняют под вакуумом 350 мл воды. Полученную смолу охлаждают. П р им ери. В реакционную колбу по примеру 1 загружают

5337 726

600 г фенола, 681 г формалина ((йэн-катализатора в том числе 2 г уксусцентрация формальдегида 37%) и «,6 гнокислого магния и 3,9 г ониси магкатализатора Св том числе 2,0 г :ния). Смесь нагревают до 98-10Z c ;уксуснокислого магния и 2,6 г окй- .и выдерживают при этой температуре си магния.Смесь нагревают до 98-102 С52,5 ч. Затем.отгоняют мл воды, и выдерживают при этой температу-Получен ую смолу охлаждают. ре 1 ч. Затем отгоняют под вакуумом

мл воды. Полученную смолу охлаж-В табл.1 представлены свойства

дают.связующих, полученных предлагаемым

П р и м е р 3. В реакционную кол- способом (примеры 1 -З) в сравнении

бу по примеру 1 загружают 1300 гсо свойствами связующего марки

фенола, 1827 г формалина (концент-ОФ-1, полученного известным спосорация формальдегида 37) и 5,9 гбом.

Таблица 1 .

рН (водородный показатель) Вязкость, мПа, с

Содержание свободного фенол а, I 15,8 15, 1,7

Содержание свободного формальдегида, %

Содержание воды, %

Содержание одноядерных -замещенных метилольных производных фенола, (на обезвоженный продукт),

Как видно из табл.1, связующее по предлагаемому способу отличается от известного более высоким содержанием одноядерных орто-замещенных производных фенола.

При более высоком содержании воды в связующем по предлагаемому способу концентрация основного вещества у сравниваемых связующих практически одинакова. Это обусловлено присутствием ацетона

7,25 7, 7,65 8,25, 338 286 217 «30,3

17,0

,5 2,0 2,0 2,6

11,3

13,2 U,9

«.9

28

70

72

В известном связующем и соответствно в составе летучих продуктов.

На основе связующих изготовлены образцы наполненных композиций, содержащих 150 мае.ч. поваренной соли на 100 мае.ч. связующего и. отвердитель ( раствор бензолсульфокислоты). Количество отвердителя в композиции, время отверждения образцов и их физико|Механические показатели приведены в табл.2.

Содержание отвердителя, мас.м. на 100 . свяТаблица 2