PL194890B1

PL194890B1 - Sposób wytwarzania lepiszcza do materiałów izolacyjnych

Info

Publication number: PL194890B1
Application number: PL352034A
Authority: PL
Inventors: Bronisław Kałędkowski; Marian Gryta; Mariusz Szemień; Jan Uzar; Tomasz Podulka; Grzegorz Orzeł; Grzegorz Rokosz; Barbara Ciebień; Barbara Krzysiak; Maria Błażewska
Original assignee: Inst Ciezkiej Syntezy Orga; Zaklady Tworzyw Sztucznych Erg
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2007-07-31
Also published as: PL352034A1

Abstract

Sposób wytwarzania lepiszcza do materiałów izolacyjnych, znamienny tym, że kondensację formaldehydu z fenolem prowadzi się przy stosunku molowym odpowiednio w granicach od 3,0:1 do 3,8:1, w temperaturze 328-363 K, w czasie pozwalającym na otrzymanie mieszaniny reakcyjnej mieszającej się z 10%-owym roztworem chlorku sodu w stosunku co najmniej jak 1:8, w obecności 0,08 012 moli jonów metalu katalizatora na mol fenolu, przy czym w roli katalizatora stosuje się mieszaninę Na2CO3 i NaOH o stosunku molowym w granicach od 0,00025:1 do 0,056:1, następnie do otrzymanej żywicy fenolowej dodaje się mocznik w ilości 50% * 200% w stosunku do fenolu oraz ewentualnie wodę amoniakalną i/lub środek sprzęgający, po czym prowadzi się neutralizację katalizatora, przy czym neutralizację prowadzi się przed dodaniem środka sprzęgającego lub bezpośrednio przed zastosowaniem lepiszcza.

Description

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania lepiszcza do produkcji materiałów izolacyjnych, szczególnie do produkcji wyrobów z wełny mineralnej lub szklanej.

Z patentu WO 00/78834 znany jest sposób syntezy mieszalnej z wodą żywicy rezolowej do wytwarzania lepiszcza służącego do produkcji wyrobów z włókien mineralnych. Polega on na prowadzeniu kondensacji fenolu z formaldehydem w obecności katalizatora zasadowego stosowanego w ilości 17 do 40 moli na 100 moli związku aromatycznego (fenolu). Katalizator stanowi mieszaninę KOH i NaOH w stosunku molowym od 0,25:1,0 do 4,0:1,0. Stosunek molowy formaldehyd:fenol zmienia się w granicach od 2:1 do 5:1. Proces prowadzi się w temperaturze 50-75°C, do momentu osiągnięcia mieszalności żywicy z solanką w granicach 260-170%. Żywicę neutralizuje się przy użyciu kwasów takich jak amidosulfonowy, siarkowy, mrówkowy, octowy, borowy, fosforowy i ich soli. Magazynowana żywica w temperaturze 13°C, o obojętnym pH, po upływie 3 tygodni, zawiera poniżej 12% wolnego formaldehydu i nie więcej niż 0,5% wolnego fenolu. Poziom zawartości wolnych substratów jest około 20% mniejszy niż w identycznych procesach, w których zawartość katalizatora na 100 moli fenolu wynosi poniżej 12 moli.

Następnie sporządza się lepiszcze przy zastosowaniu otrzymanej żywicy fenolowo-formaldehydowej, do której dodaje się olej, aminosilan, mocznik i amoniak oraz katalizator do utwardzania żywicy rezolowej. Przy użyciu tego lepiszcza produkuje się maty o gęstości poniżej 40 kg/m³. Zastosowanie tak dużej ilości katalizatora zasadowego, w granicach od około 1,7 do 4-krotnie większej w stosunku do typowych syntez, wymaga odpowiednio większego zużycia kwasów do jego neutralizacji. Sole znajdujące się w utwardzonym lepiszczu zwiększają chłonność wody wyrobów izolacyjnych. Aby temu przeciwdziałać należy stosować zwiększoną ilość środków hydrofobowych.

W zgłoszeniu patentowym WO 01/49765 opisano sposób syntezy żywicy fenolowo-formaldehydowej do produkcji wyrobów z włókien szklanych. Stosunek molowy formaldehyd:fenol zmienia się w granicach 3-4,5:1, korzystnie 3,8:1. Katalizatorami kondensacji fenolu z formaldehydem są wodorotlenki metali alkalicznych lub metali ziem alkalicznych takich jak sodu, potasu czy wapnia. Ilość zastosowanego katalizatora zasadowego powinna wynosić, co najmniej 10% a najlepiej 20% w przeliczeniu na masę stosowanego fenolu. Kondensację fenolu z formaldehydem (50%-owa formalina) i katalizatorem (50%-owy roztwór wodny) prowadzi się w zmiennotemperaturowym procesie, po zakończeniu którego i ochłodzeniu zawartości reaktora stężenie wolnego fenolu wynosi 0,5%. Następnie w temperaturze 5°C neutralizuje się katalizator kwasem siarkowym. Wydzieloną sól stosuje się w procesie otrzymywania włókien szklanych.

Usunięcie katalizatora z żywicy eliminuje wprawdzie wymienione wcześniej niedogodności, niemniej jednak wytrącony osad zobojętnionego katalizatora zanieczyszczony jest żywicą, związkami fenolu, które przed utylizacją powinny być usunięte (odmyte). To z kolei powoduje konieczność stosowania dodatkowych operacji i utylizacji powstałych ścieków.

Celem wynalazku było otrzymanie lepiszcza do materiałów izolacyjnych o zmniejszonej zawartości wolnego fenolu, przy zastosowaniu typowych ilości katalizatora w procesie kondensacji fenolu z formaldehydem.

Istota wynalazku polega na tym, że kondensację formaldehydu z fenolem prowadzi się przy stosunku molowym odpowiednio w granicach od 3,0:1 do 3,8:1, w temperaturze 328-363 K, w czasie pozwalającym na otrzymanie mieszaniny reakcyjnej mieszającej się z 10%-owym roztworem chlorku sodu w stosunku co najmniej jak 1:8 w obecności 0,08-0,12 moli jonów metalu katalizatora na mol fenolu, przy czym w roli katalizatora stosuje się mieszaninę Na2CO3 i NaOH o stosunku molowym w granicach od 0,00025:1 do 0,056:1, następnie do otrzymanej żywicy fenolowej dodaje się mocznik w ilości 50% * 200% w stosunku do fenolu oraz ewentualnie wodę amoniakalną i/lub środek sprzęgający w ilości 0,1% * 5% w stosunku do fenolu, po czym prowadzi się neutralizację katalizatora, przy czym neutralizację prowadzi się przed dodaniem środka sprzęgającego lub bezpośrednio przed zastosowaniem lepiszcza.

Zastosowanie mieszaniny Na2CO3 i NaOH w charakterze katalizatora kondensacji fenolu z formaldehydem pozwala na otrzymanie żywicy charakteryzującej się niższą zawartością wolnego fenolu w porównaniu do żywicy syntezowanej w takich samych warunkach przy zastosowaniu tylko NaOH w równoważnej ilości. W celu wydłużenia czasu żelowania lepiszcza z około 100 sekund do około 600 sekund można prowadzić neutralizację katalizatora bezpośrednio przed zastosowaniem lepiszcza.

PL 194 890 B1

P r zykła d 1 - 5

Do reaktora wprowadza się 2 mole fenolu, 6,3 mola formaldehydu (formalinę zawierającą 38,5% wagowych formaldehydu) i 4% wagowych metanolu) oraz 0,16 mola, w przeliczeniu na jony metalu, katalizatora będącego mieszaniną NaOH i Na2CO3. Proces kondensacji prowadzi się w temperaturze 340 ± 1 K w czasie około 200 minut, pozwalającym na uzyskanie mieszalności żywicy z solanką (10%-owy roztwór wodny NaCI) wynoszącej co najmniej jak 1:8,0 ± 0,2. W zależności od składu katalizatora otrzymuje się żywicę zawierającą następujące zawartości nieprzereagowanych substratów (stosunek molowy formaldehyd:fenol = 3,15).

Nr przykładu	Stosunek molowy Na2COa:NaOH	Zawartość wolnego fenolu, % wagowych	Zawartość wolnego formaldehydu,% wagowych
1	0	1,10	8,5
2	0,00025	0,92	8,4
3	0,0025	0,83	8,4
4	0,043	0,80	8,3
5	0,056	0,79	8,1

Następnie obniża się temperaturę do około 318 K i wprowadza się mocznik w ilości 100% w stosunku do fenolu. W temperaturze około 298 K dodaje się wodę amoniakalną w ilości 20% w stosunku do fenolu, kwas siarkowy w ilości 0,65% w stosunku do żywicy i 50%-owy roztwór wodny aminopropylosiloksanów w roli środka sprzęgającego w ilości 1% w stosunku do fenolu. Czas żelowania oznaczony w temperaturze 423 ± 1 K (naważka 0,5 g) dla lepiszcza sporządzonego z jednakowym udziałem próbek żywicy przedstawionej w przykładach 1-5 waha się w granicach 98-130 s, natomiast po zobojętnieniu zawartego w nim katalizatora czas żelowania ulega wydłużeniu do 345-380 s.

P r z y k ł a d 6 - 10

Do reaktora wprowadza się 2 mole fenolu, 7,2 mola formaldehydu (formalinę zawierającą 38,5% wagowych formaldehydu i 4% wagowych metanolu) oraz 0,24 mola, w przeliczeniu na jony metalu, katalizatora będącego mieszaniną NaOH i Na2CO3. Proces kondensacji prowadzi w temperaturze 340 ± 1 K w czasie około 200 minut, pozwalającym na uzyskanie mieszalności żywicy z solanką (10%-owy roztwór wodny NaCI) wynoszącej co najmniej jak 1:8,0 ± 0,2. W zależności od składu katalizatora otrzymuje się żywicę zawierającą następujące zawartości nieprzereagowanych substratów (stosunek molowy formaldehyd:fenol = 3,60).

Nr przykładu	Stosunek molowy Na2COa:NaOH	Zawartość wolnego fenolu, % wagowych	Zawartość wolnego formaldehydu,%
6	0	0,91	9,9
7	0,00025	0,72	9,7
8	0,0025	0,63	9,4
9	0,043	0,60	9,3
10	0,056	0,57	9,2

Następnie obniża się temperaturę do około 318 K i wprowadza się mocznik w ilości 65% w stosunku do fenolu. W temperaturze około 298 K dodaje się wodę amoniakalną w ilości 50% w stosunku do fenolu i 50%-owy roztwór wodny aminopropylosiloksanów w roli środka sprzęgającego w ilości 2% w stosunku do fenolu. Po upływie 7 dni do lepiszcza dodaje się siarczan amonu w ilości 1,6% w stosunku do żywicy.

Czas żelowania oznaczony w temperaturze 423 ± 1 K (naważka 0,5 g) dla lepiszcza sporządzonego z jednakowym udziałem próbek żywicy przedstawionej w przykładach 6-10 waha się w granicach 115-145 sekund, natomiast po zobojętnieniu zawartego w nim katalizatora przy użyciu siarczanu amonowego czas żelowania ulega wydłużeniu do 350-420 sekund.

Claims

Sposób wytwarzania lepiszcza do materiałów izolacyjnych, znamienny tym, że kondensację formaldehydu z fenolem prowadzi się przy stosunku molowym odpowiednio w granicach od 3,0:1 do 3,8:1, w temperaturze 328-363 K, w czasie pozwalającym na otrzymanie mieszaniny reakcyjnej mieszającej się z 10%-owym roztworem chlorku sodu w stosunku co najmniej jak 1:8, w obecności 0,08012 moli jonów metalu katalizatora na mol fenolu, przy czym w roli katalizatora stosuje się mieszaninę Na2CO3 i NaOH o stosunku molowym w granicach od 0,00025:1 do 0,056:1, następnie do otrzymanej żywicy fenolowej dodaje się mocznik w ilości 50% * 200% w stosunku do fenolu oraz ewentualnie wodę amoniakalną i/lub środek sprzęgający, po czym prowadzi się neutralizację katalizatora, przy czym neutralizację prowadzi się przed dodaniem środka sprzęgającego lub bezpośrednio przed za-