PL225958B1

PL225958B1 - Sposob otrzymywania zywicy fenolowej

Info

Publication number: PL225958B1
Application number: PL410475A
Authority: PL
Inventors: Bronisław Kałędkowski; Bronislaw Kaledkowski; Edward Jasiński; Edward Jasinski; Mariusz Szemień; Mariusz Szemien; Andrzej Ziobrowski; Janina Gil; Halina Goliszewska; Danuta Kania; Grażyna Bieniek; Grazyna Bieniek; Bolesław Łoziński; Boleslaw Lozinski; Janina Fila
Original assignee: Inst Ciężkiej Syntezy Organicznej Blachownia; Lerg Spółka Akcyjna
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2017-06-30
Also published as: PL410475A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania żywicy fenolowej do produkcji laminatów elektroizolacyjnych.

W polskim opisie patentowym 194 524 przedstawiono sposób wytwarzania modyfikowanej żywicy fenolowo-formaldehydowej do tworzyw warstwowych (elektroizolacyjnych, konstrukcyjnych i dekoracyjnych) przy użyciu modyfikowanej żywicy fenolowo-formaldehydowej. Kondensację fenolu z formaldehydem prowadzi się w obecności wodorotlenku amonowego przy stosunku molowym fenol : formaldehyd : NH₄OH wynoszącym 1 : 1 + 1,3 : 0,01 + 0,05 w temperaturze powyżej 363 K, w czasie poniżej 100 minut. Następnie zatęża się otrzymaną żywicę pod zmniejszonym ciśnieniem w temperaturze poniżej 338 K i dodaje, w roli rozpuszczalnika, alkohol lub alkohole C₁ - C₃ i/lub ich oksiranowe pochodne oraz niejonowy środek powierzchniowo czynny - kopolimer w ilości 1 - 1500 ppm zawierający polidimetylosiloksanową grupę oraz polioksyetylenowaną i/lub polioksypropylenowaną grupę hydrofilową, po czym miesza się i ochładza do temperatury poniżej 298 K.

Z polskiego opisu patentowego 217 012 wiadomo, że modyfikowaną żywicę fenolową, typu rezolowego do produkcji laminatów technicznych otrzymuje się w dwuetapowym procesie. W pierwszym etapie prowadzi się kondensację fenolu i benzylofenolu z formaldehydem w obecności wodorotlenków metali alkalicznych i/lub amoniaku przy stosunku molowym fenol : formaldehyd : katalizator wynoszącym 1 : 1,4 + 1,8 : 0,005 + 0,15, przy czym ilość benzylofenolu wynosi 0,1 + 7 części wagowych na 100 części wagowych fenolu, w temperaturze 55 + 100°C, w czasie powalającym na uzyskanie czasu żelowania w granicach 100 + 350 s, po czym w drugim etapie prowadzi się reakcję z mocznikiem przy stosunku molowym 0,001 + 0,3 mola mocznika/1 mol fenolu a następnie żywicę rozcieńcza się glik olami o wzorze HO(CH₂CH₂)_nOH, gdzie n = 1 + 2 i/lub alkoholami C₁ + C₄ lub ich mieszaninami i modyfikuje się środkiem powierzchniowo czynnym.

Celem wynalazku było opracowanie modyfikowanej żywicy fenolowej do laminatów elektroizolacyjnych wysokiej jakości.

Okazało się, że możliwe jest otrzymywanie żywicy fenolowej, typu rezolowego o bardzo niskim stosunku molowym formaldehyd : fenol = < 1 do laminatów elektroizolacyjnych wysokiej jakości, jeżeli żywicę zmodyfikuje się stearyną będącą mieszaniną kwasów stearynowego i palmitynowego C₁₆ - Cis, o temperaturze topnienia nie niższej niż 60°C.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że kondensację fenolu z formaldehydem prowadzi się w obecności amoniaku w roli katalizatora, przy stosunku molowym fenol : formaldehyd : amoniak wynoszącym 1 : 0,85 + 0,95 : 0,01 + 0,03, w temperaturze 70 + 100°C, przy czym czas reakcji kondensacji dobiera się tak, aby otrzymać żywicę o czasie żelowania w granicach 250 + 400 s, następnie żywicę zatęża się do uzyskania zawartości wody poniżej 5% wagowych i rozcieńcza się alkoholami C₁ + C₃ lub ich mieszaniną do uzyskania żywicy o lepkości 500 + 2000 mPa-s, po czym modyfikuje się stearyną o temperaturze topnienia nie niższej niż 60°C.

Korzystnie jest, jeżeli żywicę zatęża się metodą destylacyjną.

Korzystnie jest, jeżeli żywicę modyfikuje się stearyną w ilości 1-2% wagowych w stosunku do fenolu.

P r z y k ł a d 1.

Do kolby szklanej o pojemności 1 dm wyposażonej w mieszadło mechaniczne, płaszcz grzewczy i chłodnicę zwrotną wprowadza się 423,5 g roztopionego fenolu i 255,2 g formaliny o stężeniu 45% wagowych. Po ustabilizowaniu temperatury w granicach 50 + 60°C wprowadza się 4 g amoniaku o stężeniu 25% wagowych. Kondensację prowadzi się w temperaturze wrzenia przez 210 minut. Następnie obniża się temperaturę do 75 ± 1°C i kontynuuje reakcję do uzyskania żywicy o czasie żelowania 350 s (150,05 ml). Mieszaninę poreakcyjną zatęża się metodą destylacyjną, w temperaturze od 40 do 50°C, pod zmniejszonym ciśnieniem od 20 do 30 mbarów, do uzyskania zawartości wody na poziomie 1,45% wagowych. Dodaje się 40 g metanolu i 6,3 g stearyny o temperaturze topnienia 60,1 °C. Zawartość reaktora miesza się przez 10 minut w temperaturze 64°C. Następnie obniża się temperaturę do 45°C i dodaje się 120 g izopropanolu. Gotową żywicę schładza się do temperatury otoczenia. Otrzymana żywica posiada następujące właściwości:

• zawartość części nielotnych (135°C, 1 h, 3 g), % - 61,5 • zawartość wolnego formaldehydu, % - 0,08 • lepkość (20°C), mPa-s - 820 • czas żelowania (150°C, 0,5 ml), s - 310

PL 225 958 B1

P r z y k ł a d 2.

Do kolby szklanej o pojemności 1 dm wyposażonej w mieszadło mechaniczne, płaszcz grzewczy i chłodnicę zwrotną wlewa się 423,5 g roztopionego fenolu i 285,2 g formaliny o stężeniu 45% wagowych. Po ustabilizowaniu temperatury w granicach 50 + 60°C wprowadza się 5,8 g amoniaku o stężeniu 25%. Kondensację prowadzi się w temperaturze wrzenia przez 225 minut, do uzyskania żywicy o czasie żelowania 310 s (150,05 ml). Mieszaninę poreakcyjną zatęża się metodą destylacyjną, w temperaturze od 40 do 50°C, pod zmniejszonym ciśnieniem od 20 do 30 mbarów, do uzyskania zawartości wody 1,39%. Następnie dodaje się 155 g metanolu i 55 g etanolu. Zawartość reaktora miesza się przez 15 minut w temperaturze 65°C. Dodaje się 7,1 g stearyny o temperaturze topnienia 61,0°C i kontynuuje się mieszanie w niezmienionej temperaturze przez 5 minut. Gotową żywicę schładza się do temperatury otoczenia. Otrzymana żywica posiadała następujące właściwości:

• zawartość części nielotnych (135°C, 1 h, 3 g), % - 61,8 • zawartość wolnego formaldehydu, % - 0,09 • lepkość (20°C), mPa-s - 890 • czas żelowania (150°C, 0,5 ml), s - 310

P r z y k ł a d 3.

Do reaktora o pojemności 7,5 m wyposażonego w mieszadło mechaniczne, płaszcz grzewczy i wewnątrz zamontowaną chłodnicę oraz zestaw chłodnic zwrotno-destylacyjnych wlewa się 2780 kg roztopionego fenolu i 1774 kg formaliny o stężeniu 45% wagowych. Po ustabilizowaniu temperatury w granicach 50 + 60°C wprowadza się 47 kg amoniaku o stężeniu 25% wagowych. Kondensację prowadzi się w temperaturze wrzenia przez 250 minut. Potem obniża się temperaturę do 80 ± 1°C i kontynuuje proces do uzyskania żywicy o czasie żelowania w granicach 355 s (150,05 ml). Mieszaninę poreakcyjną zatęża się metodą destylacyjną, w temperaturze od 40 do 50°C, pod zmniejszonym ciśnieniem od 15 + 35 mbarów, do uzyskania zawartości wody 1,43%. Następnie dodaje się 4727 kg metanolu. Zawartość reaktora miesza się przez 15 minut w temperaturze 64°C. Następnie dodaje się 50,3 kg stearyny o temperaturze topnienia 60,5°C. Żywicę miesza się w tej samej temperaturze ją przez 10 minut. Gotową żywicę schładza się do temperatury otoczenia. Otrzymana żywica posiada następujące właściwości:

• zawartość części nielotnych (135°C, 1 h, 3 g), % - 62,5 • zawartość wolnego formaldehydu, % - 0,08 • lepkość (20°C), mPa-s - 1520 • czas żelowania (150°C, 0,5 ml), s - 365

P r z y k ł a d 4 (porównawczy)

Żywicę otrzymuje się tak, jak w przykładzie 3, z tym że stosuje się stearynę o temperaturze topnienia 59,0°C. Otrzymana żywica posiada następujące właściwości:

• zawartość części nielotnych (135°C, 1 h, 3 g), % - 61,9 • zawartość wolnego formaldehydu, % - 0,08 • lepkość (20°C), mPa-s - 1120 • czas żelowania (150°C, 0,5 ml), s - 375

Przy użyciu żywicy wyprodukowanej w przykładzie 3 i 4 prowadzi się próby produkcji laminatów elektroizolacyjnych. Wyroby wytworzone z udziałem żywicy wyprodukowanej w przykładzie 3 spełniają wymagania odporności na przebicia prądu elektrycznego natomiast wyroby zawierające żywicę wytworzoną w przykładzie 4, zawierającą stearynę o obniżonej temperaturze topnienia, (poniżej 60°C) nie spełniają wymagań odporności na przebicia prądu elektrycznego.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania żywicy fenolowej, znamienny tym, że kondensację fenolu z formaldehydem prowadzi się w obecności amoniaku w roli katalizatora, przy stosunku molowym fenol : formaldehyd : amoniak wynoszącym 1 : 0,85 + 0,95 : 0,01 + 0,03, w temperaturze 70 + 100°C, przy czym czas reakcji kondensacji dobiera się tak, aby otrzymać żywicę o czasie żelowania w granicach 250 + 400 s, następnie żywicę zatęża się do uzyskania zawartości wody poniżej 5% wagowych i roz4

PL 225 958 B1 cieńcza się alkoholami C-ι + C₃ lub ich mieszaniną do uzyskania żywicy o lepkości 500 + 2000 mPa-s, po czym modyfikuje się stearyną o temperaturze topnienia nie niższej niż 60°C.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że żywicę zatęża się metodą destylacyjną.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że żywicę modyfikuje się stearyną w ilości 1 - 2% wagowych w stosunku do fenolu.