PL235381B1

PL235381B1 - Sposób otrzymywania żywicy fenolowej

Info

Publication number: PL235381B1
Application number: PL422010A
Authority: PL
Inventors: Mariusz Szemień; Magdalena Cygan; Mag Dalena Cygan; Bronisław Kałędkowski; Ędkowski Bronisła W Kał; Edward Jasiński; Marcin Skowronek; K Marcin Skowrone; Halina Goliszewska; Hal Ina Goliszewska; Danuta Kania; Ia Dan Uta Kan; Janina Gil; Jan Ina Gil; Grażyna Bieniek; Iek Grażyna Bien; Bolesław Łoziński; Bolesła W Łoziński; Janina Fila; Jan Ina Fila
Original assignee: Inst Ciezkiej Syntezy Organicznej Blachownia; Lerg Spolka Akcyjna
Priority date: 2017-06-24
Filing date: 2017-06-24
Publication date: 2020-07-13
Also published as: PL422010A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania żywicy fenolowo-formaldehydowej stosowanej przede wszystkim do produkcji materiałów ściernych.

Według polskiego patentu PL222473 żywicę fenolową otrzymuje się w wieloetapowym procesie kondensacji: w pierwszym etapie fenol miesza się z wodorotlenkiem baru przy stosunku molowym 1 : 0,02-0,03, w temperaturze 50-100°C, w drugim etapie prowadzi się kondensację tej mieszaniny z formaldehydem przy stosunku molowym fenol : formaldehyd w granicach 1 : 1,3-1,5, w temperaturze 60-70°C w czasie 30-120 minut oraz w temperaturze 70-80°C, przez minimum 90 minut, w trzecim etapie otrzymaną mieszaninę poreakcyjną neutralizuje się kwasem siarkowym, w temperaturze poniżej 50°C, do pH w granicach 6,8-7,2, uzyskaną żywicę zatęża się do zawartości wody w granicach 5-10% wagowych i modyfikuje się związkami aminowymi obejmującymi: mocznik i/lub monoetanolominę w ilości 0,1-5% masy żywicy oraz środkiem sprzęgającym - aminopropylotrietoksysilanem w ilości 0,1-0,6% masy żywicy.

Celem wynalazku było udoskonalenie sposobu otrzymywania żywicy fenolowej, typu rezolowego, przeznaczonej do otrzymywania materiałów ściernych o wysokiej jakości i o zmniejszonej zawartości formaldehydu.

Okazało się, że poprzez zmianę kolejności dozowania mocznika i/lub monoetanoloaminy w procesie otrzymywania żywicy oraz poprzez zwiększenie ilości środka sprzęgającego możliwe jest uzyskanie żywicy fenolowej o znacząco lepszej jakości i mniejszej zawartości formaldehydu.

Istota sposobu otrzymywania żywicy fenolowej polega na tym, że w pierwszym etapie fenol miesza się z wodorotlenkiem baru przy stosunku molowym 1 : 0,02-0,03, w temperaturze 50-100°C, w drugim etapie prowadzi się kondensację tej mieszaniny z formaldehydem przy stosunku molowym fenol : formaldehyd w granicach 1 : 1,3-1,5, w temperaturze 60-70°C, w czasie 30-120 minut oraz w temperaturze 70-80°C przez minimum 90 minut, w trzecim etapie otrzymaną mieszaninę poreakcyjną neutralizuje się kwasem siarkowym, w temperaturze poniżej 50°C, do pH w granicach 6,8-7,2 i modyfikuje się związkami aminowymi obejmującymi: mocznik i/lub monoetanoloaminę w ilości 0,1-5% masy kondensatu, następnie zatęża się do uzyskania zawartości wody w granicach 5-10%, po czym dodaje środek sprzęgający aminopropylotrietoksysilan w ilości 0,4-1,2% masy żywicy.

P r z y k ł a d 1

W pierwszym etapie do reaktora wprowadza się 188,2 g fenolu i 12,6 g Ba(OH)2 x 8H2O. Oba składniki ogrzewa się do temperatury 85°C i miesza przez 30 minut, do momentu uzyskania jednorodnego roztworu. W drugim etapie dodaje się 219,0 g formaliny o stężeniu 37% wagowych. Kondensację prowadzi się w temperaturze 67±1°C przez 85 minut oraz w temperaturze 72±1°C przez 135 minut. W trzecim etapie, w temperaturze 40°C, mieszaninę poreakcyjną neutralizuje się kwasem siarkowym o stężeniu 25% wagowych, do pH = 7,0 i dodaje się mocznik w ilości stanowiącej 3% masy kondensatu. Następnie mieszaninę poreakcyjną zatęża się metodą destylacyjną do zawartości 6,1% wody, do momentu rozpuszczenia się siarczanu baru w żywicy. Uzyskaną zatężoną żywicę modyfikuje się środkiem sprzęgającym aminopropylotrietoksysilanem w ilości 0,45%. Otrzymana żywica posiada następujące właściwości:

• zawartość umownych części nielotnych, % -79,4, • lepkość (20°C), mPa s -2410, • czas żelowania (130°C, 0,5 ml), minut -12, • zawartość formaldehydu, % -0,08,

P r z y k ł a d 2

W pierwszym etapie do reaktora laboratoryjnego o pojemności 2 dm³ wprowadza się 500 g fenolu i 50 g Ba(OH)2 x 8H2O. Oba składniki ogrzewa się do temperatury 79°C i miesza przez 60 minut, do momentu uzyskania jednorodnego roztworu. W drugim etapie dodaje się 514 g formaliny o stężeniu 45% wagowych. Kondensację prowadzi się w temperaturze 65±1°C przez 90 minut, oraz w temperaturze 78±1 °C przez 115 minut. W trzecim etapie, w temperaturze 40°C, mieszaninę poreakcyjną zneutralizuje się kwasem siarkowym o stężeniu 25% wagowych, do pH = 7,1 i dodaje się mocznik w ilości 3,0% masy kondensatu. Następnie zatęża się kondensat metodą destylacyjną do zawartości 6,0% wody, do momentu rozpuszczenia się siarczanu baru w żywicy. W temperaturze 20°C dodaje się środek sprzęgający aminopropylotrietoksysilan, w ilości 0,40% w stosunku do żywicy. Otrzymana żywica posiada następujące właściwości:

PL 235 381 B1 • zawartość umownych części nielotnych, % -80,4, • lepkość (20^OC), mPa s -2350, • czas żelowania (130OC, 0,5 ml), minut -11, • zawartość formaldehydu, % -0,07,

P r z y k ł a d 3

W pierwszym etapie do reaktora o pojemności 5 m³ wprowadza się 1580 kg fenolu i 148 kg Ba(OH)2 x 8H2O. Oba składniki miesza się w temperaturze 65-85°C przez 55 minut, do momentu uzyskania jednorodnego roztworu. W drugim etapie dodaje się 1700 kg formaliny o stężeniu 42% wagowych. Kondensację prowadzi się w temperaturze 65±2°C przez 105 minut, oraz w temperaturze 80±2°C przez 110 minut. W trzecim etapie, w temperaturze 40°C, mieszaninę poreakcyjną neutralizuje się kwasem siarkowym o stężeniu 25% wagowych, do pH = 7,0. W temperaturze 30°C dodaje się mocznik w ilości stanowiącej 1,0% i monoetanoloaminę także w ilości 1,0% masy kondensatu. Następnie zatęża się kondensat metodą destylacyjną do zawartości 6,2% wody, do momentu rozpuszczenia się siarczanu baru w żywicy. Następnie do gotowej żywicy dodaje się środek sprzęgający aminopropylotrietoksysilan, w ilości 0,80% masy żywicy. Otrzymana żywica posiada następujące właściwości:

• zawartość umownych części nielotnych, % -81,5, • lepkość, mPa s -1250, • zawartość wody, % -6,2, • czas żelowania, minut -33, • zawartość formaldehydu -0,07,

P r z y k ł a d 4 porównawczy

W pierwszym etapie do reaktora o pojemności 5 m³ wprowadza się 1580 kg fenolu i 148 kg Ba(OH)2X 8H2O. Oba składniki miesza się w temperaturze 65-85°C przez 55 minut, do momentu uzyskania jednorodnego roztworu. W drugim etapie dodaje się 1700 kg formaliny o stężeniu 42% wagowych. Kondensację prowadzi się w temperaturze 65±2°C przez 105 minut, oraz w temperaturze 80±2°C przez 110 minut. W trzecim etapie, w temperaturze 40°C, mieszaninę poreakcyjną neutralizuje się kwasem siarkowym o stężeniu 25% wagowych, do pH = 7,0. Następnie zatęża się kondensat metodą destylacyjną do zawartości 6,2% wody, do momentu rozpuszczenia się siarczanu baru w żywicy. W temperaturze 30°C dodaje się mocznik w ilości stanowiącej 1,0% i monoetanoloaminę także w ilości 1,0% masy kondensatu oraz środek sprzęgający aminopropylotrietoksysilan, w ilości 0,20% masy żywicy Otrzymana żywica posiada następujące właściwości:

• zawartość umownych części nielotnych, % -81,5, • lepkość, mPa s -1210, • zawartość wody, % -6,2, • czas żelowania, minut -16, • zawartość formaldehydu -0,07,

Partie żywicy wyprodukowane w przykładzie 3 i przykładzie 4 stosuje się do produkcji tarcz ściernych. W obu próbach otrzymuje się wyroby odpowiadające wymaganiom technicznym. W partii wyrobów wytworzonych z udziałem żywicy wyprodukowanej w przykładzie 4 stwierdza się 0,24% tarcz nie odpowiadających wymaganiom, a żywica zawiera 0,16% formaldehydu. W przypadku zastosowania żywicy z przykładu 3 ilość nieodpowiedniej jakości wyrobów wynosiła 0,1%, a zawartość nieprzereagowanego formaldehydu w tej żywicy wynosi 0,07%.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

1. Sposób otrzymywania żywicy fenolowej w wieloetapowym procesie kondensacji obejmujący także zatężanie i modyfikowanie związkami aminowymi polegający na tym, że w pierwszym etapie fenol miesza się z wodorotlenkiem baru przy stosunku molowymi 1 : 0,02-0,03 w temperaturze 50-100°C, w drugim etapie prowadzi się kondensację tej mieszaniny z formaldehydem przy stosunku molowym fenol : formaldehyd w granicach1:1,3-1,5 w temperaturze

4 PL 235 381 B1

60-70°C, w czasie 30-120 minut oraz w temperaturze 70-80°C przez minimum 90 minut, w trzecim etapie otrzymaną mieszaninę poreakcyjną neutralizuje się kwasem siarkowym w temperaturze poniżej 50°C, do pH w granicach 6,8-7,2, przy czym:

sposób jest znamienny jest tym, że mieszaninę poreakcyjną neutralizowaną kwasem siarkowym modyfikuje się związkami aminowymi obejmującymi: mocznik i/lub monoetanoloaminę w ilości 0,1-5% masy kondensatu, następnie zatęża się do uzyskania zawartości wody w granicach 5-10%, po czym dodaje środek sprzęgający aminopropylotrietoksysilan w ilości 0,4-1,2% masy żywicy.