Производство резольных смол периодическим методом

Твердые резольные смолы и их растворы. PC получают из фенолов и формальдегида, взятого в избытке (на 6 моль фенола 7 моль формальдегида). Катализаторами служат щелочи (гидроксиды натрия, бария и аммония). В зависимости от назначения готовят в широком ассортименте твердые и жидкие (эмульсионные) смолы, спиртовые растворы твердых смол и фенолоспирты (начальные продукты конденсации).

Производство PC из-за склонности ее к переходу в частично отвержденное состояние отличается большей сложностью, чем производство НС. Для каждой марки смолы характерно строго определенное время процесса поликонденсации. Если этот период удлинить, то повышается вязкость смолы и снижается время ее отверждения. Технологический процесс производства PC периодическим методом аналогичен процессу приготовления НС. Типовая рецептура для получения PC представлена в подразделе 13.3.

После загрузки в реактор 7 (см. рис. 13.1) фенола и формалина из весовых мерников 2 и б, а также 25 %-ной аммиачной воды из специального мерника смесь нагревается до 70-75°С паром под давлением 0,1-0,15 МПа при перемешивании. Холодильник 8 работает при этом как обратный. За счет тепла реакции температура смеси постепенно поднимается до 98-100 "С и начинается кипение смеси, которое про­должается 50-70 мин в зависимости от марки смолы. При образовании PC выделя­ется гораздо меньше тепла (336 кДж на 1 кг прореагировавшего фенола), чем при образовании НС (588 кДж на 1 кг). Об окончании процесса поликонденсации судят по вязкости и показателю преломления реакционной массы.

Сушка PC проводится в возможно более глубоком вакууме (остаточное давление 0,013 МПа), чтобы снизить температуру смолы в период интенсивного испарения воды. Вакуум в реакторе создается постепенно для предотвращения вспенивания ре­акционной массы. В начале сушки образуется очень много пара и температура смолы с 98 "С быстро снижается до 60-70 °С. Основное количество воды отгоняется при этой температуре, а затем смола светлеет и ее температура поднимается до 90°С. Общее время сушки составляет 2,5-3 ч, а весь цикл производства PC — 4-5 ч. Допускается повышение температуры смолы не более чем до 100 °С. Если при этой температуре не прервать сушку (растворением в спирте, быстрым охлаждением при сливе), то смола перейдет в резитольное состояние. Окончание сушки определяют по време­ни, заданному технологическим режимом, и по температуре каплепадения смолы.

Высушенную смолу быстро сливают слоем не толще 30 мм в специальный вагон- холодильник, который разделен вертикальными перегородками, охлаждаемыми изнутри водой. Во многих случаях, когда не требуется твердая PC, ее готовят в виде 50- 60 %-ного спиртового раствора растворением в спирте, подаваемом из мерника. Раствор смолы собирают в сборник.

Для повышения химической стойкости и диэлектрических свойств PC в качестве сокомпонента фенола или крезола в реакцию поликонденсации вводят анилин: 10-100 масс.ч. на 100 масс.ч. фенола. Крезолоформальдегидные и фенолоанилиноформальдегидные смолы получают по описанной технологии в присутствии аммиака или реже гидроксида бария.

Основные требования к твердым PC (марок СФ):

Температура каплепадения по Уббелоде, °С 75-110

Время желатинизации при 150 "С на плитке, с 60-125

Содержание бронирующихся веществ, % 6-12

Содержание воды, % 1,5-3,0

В связи со способностью PC к самопроизвольному отверждению срок их хране­ния не превышает 3 мес. Спиртовые растворы твердых PC (бакелитовые лаки, резольные лаки) — прозрачные вязкие жидкости от желтого до красновато-бурого цвета — могут храниться более длительное время, чем твердые смолы, и имеют вязкость при 20 °С 100-5000 мПа•с.

Водоэмульсионные резольные смолы. Это вязкие жидкости от светло-желтогс до темно-коричневого цвета, полученные в присутствии гидроокиси натрия или бария и лишь частично освобожденные от надсмольной воды. Они содержат 50-68 % сухого остатка, до 30 % воды и 5-21 % свободного фенола. Вязкость их при 20°С составляет 150-1000 мПа•с.

Водоэмульсионные резольные смолы получают следующим образом. В реактор загружают все компоненты и после перемешивания смесь нагревают до 65°С. Затем обогрев реактора прекращают, температура смеси повышается за счет тепла реакции до 100°С. Кипение продолжается 20-35 мин, после чего смолу сразу же переводят на сушку (вакуум не менее 0,04 МПа). Температура снижается и при 70-80 °С смолу выдерживают до достижения требуемой вязкости. После этого смолу охлаждают до 40-45 °С и сливают в отстойник. Срок ее хранения 2-6 мес. в зависимости от марки.

Фенолоспирты. Фенолоспирты — начальные продукты взаимодействия фенола с формальдегидом (массовое соотношение от 100: 45 до 100: 90) в присутствии гидрооксида натрия [1,5-4 масс.ч. на 100 масс.ч. фенола]. Смесь всех компонентов 1 нагревают при 60°С в течение 10-16 ч до получения продукта, содержащего менее 9% свободного фенола. После охлаждения до 20-30°С фенолоспирты, содержащие до 50 % воды, сливают в тару. Они имеют цвет от красного до темнобурого и вязкость 20-150 мПа•с, хорошо растворяются в воде.