BR112016020815B1 - Polímero, e, método de preparação de um polímero - Google Patents
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Abstract
POLÍMERO, COMPOSIÇÃO POLIMÉRICA, E, MÉTODO DE PREPARAÇÃO DE UM POLÍMERO. Materiais poliméricos e métodos para preparação dos materiais poliméricos utilizando resíduos de destilação bisfenólicos, lignossulfonatos ou ambos são descritos. Em uma modalidade, é provido um polímero que inclui um condensado de resíduos de destilação bisfenólicos, um composto fenólico opcional independente de resíduos de destilação bisfenólicos, um aldeído, e um composto lignossulfonato. O condensado pode incluir adicionalmente um composto de amino, um catalisador, ou combinações dos mesmos. Alternativamente, o polímero pode ser livre de um composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos. Os polímeros podem ser usados na fabricação de artigos incluindo compósitos, laminados e produtos de papel.
Description
[001] Este pedido reivindica o benefício do pedido de patenteprovisório US No. 61/ 951.980 depositado em 12 de março de 2014, da qual a totalidade do conteúdo do pedido é aqui incorporada por referência.
[002] Esta invenção refere-se a um método de fabricação de novospolímeros. Esta invenção refere-se ainda a composições de hidroxiaromático- aldeído que são úteis na fabricação de compósitos, laminados e produtos de papel.
[003] Polímeros hidroxiaromático-aldeído, e em particular polímerosde resol fenol-formaldeído, são de utilidade em uma vasta faixa de aplicações devido às suas excelentes propriedades físicas, incluindo a sua durabilidade, resistência à água, força de ligação, e outros semelhantes, bem como o seu baixo custo e facilidade de fabricação e uso. Polímeros de resol fenol- formaldeído foram consequentemente utilizados na fabricação de produtos tão diversos como laminados, produtos de madeira consolidados, e materiais de isolamento de fibra de vidro.
[004] Enquanto uma vasta variedade de polímeros hidroxiaromático-aldeído foi desenvolvida e são adequados para os fins pretendidos, normas ambientais e industriais exigem melhoria sempre crescente em ambas as conformidade ambiental e propriedades físicas dos polímeros. Redução nas emissões de aldeído (particularmente formaldeído) provou ser particularmente difícil sem significativamente prejudicar as propriedades vantajosas dos polímeros, custo e/ou tempo de fabricação. Por exemplo, têm sido adicionados eliminadores de formaldeído, tais como ureia, amônia, melamina, várias aminas primárias e secundárias, dicianodiamida, e outras modificações à base de amino foram adicionadas aos resóis. Estes são tipicamente pós- adicionados ao polímero ou à planta dos clientes, resultando em baixa eficiência. Pós-adição de ureia pode causar odores de trimetilamina, que surgem a partir de uma reação incompleta de ureia. Pós-adição de amônia como um eliminador pode conduzir a uma baixa capacidade de diluição de água, pré-cura indesejada e odor de amônia.
[005] Além disso, os custos crescentes de matérias primas, tais comofenol e um esforço global para procurar produtos químicos ambientalmente amigáveis têm levado à busca de alternativas para se manter competitivo no mercado.
[006] Adicionalmente, os processos de produção de compostosfenólicos, muitas vezes produzem material de subproduto com utilizações limitadas. Por exemplo, os processos de produção bisfenólico muitas vezes têm subprodutos chamados "resíduos de destilação" que têm limitado o uso comercial e industrial e são difíceis de processar em materiais úteis. Por exemplo, resíduos de destilação bisfenólicos devem ser adicionalmente refinados antes que são utilizáveis na síntese de um polímero de novolac, cujo processo de refinação pode incluir temperaturas extremas, pressões reduzidas e na presença de um catalisador alcalino, para recuperar materiais úteis.
[007] Há, portanto, uma necessidade de polímeros hidroxiaromático-aldeído e métodos que irão reduzir ou remover emissões de hidroxiaromático e aldeído (particularmente de formaldeído) de hidroxiaromático-aldeído, mantendo ou melhorando as propriedades físicas vantajosas, tais como resistência à umidade, que podem ser usados na preparação de artigos úteis.
[008] Modalidades da invenção são dirigidas a composições depolímeros hidroxiaromático-aldeído, compósitos, e métodos para preparar a composição e compósitos.
[009] Em um aspecto, é provido um polímero que inclui umcondensado de um aldeído, resíduos de destilação bisfenólicos, e um composto lignossulfonato. O condensado pode incluir adicionalmente um composto de amino, um catalisador, ou combinações dos mesmos. O condensado pode ser livre do composto fenólico independente dos resíduos de destilação bisfenólicos.
[0010] Em outro aspecto, é provido um polímero que inclui um condensado de resíduos de destilação bisfenólicos, um composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos, um aldeído, e um composto lignossulfonato. O condensado pode incluir adicionalmente um composto de amino, um catalisador, ou combinações dos mesmos.
[0011] Em outro aspecto, é provido um polímero que inclui um primeiro condensado de um primeiro aldeído, resíduos de destilação bisfenólicos, e, opcionalmente, um primeiro composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos; e um segundo condensado de um segundo aldeído um segundo composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos, e um composto lignossulfonato. O primeiro condensado, o segundo condensado, ou ambos, podem cada um incluir adicionalmente um composto de amino, um catalisador, ou combinações dos mesmos.
[0012] Em outro aspecto, é provido um método que inclui a mistura e reação de um aldeído e de um composto lignossulfonato para produzir um produto de reação, determinando uma tolerância à água do produto da reação, adicionando um resíduo de destilação bisfenólico ao produto de reação, e misturando e fazendo reagir o produto de reação e os resíduos de destilação bisfenólicos. O método pode incluir adicionalmente a adição de um composto de amino, um catalisador, ou combinações dos mesmos.
[0013] Em outro aspecto, é provido um método que inclui a mistura e reação de um composto fenólico independente de resíduo de destilação bisfenólico, um aldeído, e um composto lignossulfonato para produzir um produto de reação, determinando uma tolerância à água do produto da reação, adicionando um resíduo de destilação bisfenólico ao produto da reação, e misturando e fazendo reagir o produto de reação e os resíduos de destilação bisfenólicos. O método pode ainda incluir a adição de um composto de amino, um catalisador, ou combinações dos mesmos.
[0014] Em outro aspecto, é provido um método que inclui a mistura e reação de um primeiro composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos e um primeiro aldeído para produzir um primeiro produto de reação, determinando uma tolerância à água do produto de reação, adicionando um resíduo de destilação bisfenólico ao produto da reação, e misturando e fazendo reagir o primeiro produto da reação e os resíduos de destilação bisfenólicos; fazendo reagir um segundo composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos, um segundo aldeído, e um composto lignossulfonato para produzir um segundo produto de reação; e misturando e fazendo reagir o primeiro produto da reação e o segundo produto da reação. O método pode adicionalmente incluir a adição de um composto de amino, um catalisador, ou suas combinações para o primeiro produto de reação, o segundo produto da reação, ou ambos.
[0015] Em outro aspecto, é provido um método que inclui a mistura e reação de um composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos, um aldeído, um composto lignossulfonato, resíduos de destilação bisfenólicos e um catalisador para produzir um produto de reação. O método pode adicionalmente incluir a adição de um composto de amino. O catalisador pode ser um catalisador de resol ou de novolac.
[0016] Em outro aspecto, é provido um método que inclui a mistura e reação de um aldeído, um composto lignossulfonato, resíduos de destilação bisfenólicos e um catalisador para produzir um produto de reação. O método pode adicionalmente incluir a adição de um composto de amino. O catalisador pode ser um catalisador de resol ou de novolac. O método pode ser realizado livre de um composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos.
[0017] Em outro aspecto, é provido um polímero que inclui o produto da mistura e de reação de um produto da reação de um composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos, um aldeído, um composto lignossulfonato, e um catalisador, o produto da reação tendo uma tolerância à água de cerca de 400% a cerca de 1100%, e um resíduo de destilação bisfenólico. O produto de reação pode adicionalmente incluir um composto de amino. O catalisador pode ser um catalisador de resol ou de novolac.
[0018] Em outro aspecto, é provido um polímero que inclui o produto de mistura e reação de uma reação de um aldeído, um composto lignossulfonato, um catalisador, e resíduos de destilação bisfenólicos. O produto de reação pode ainda incluir um composto de amino. O catalisador pode ser um catalisador de resol ou de novolac. O polímero pode ser livre de composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos.
[0019] Em outro aspecto, é provido um polímero que inclui um primeiro produto de reação que compreende a mistura e reação de um primeiro aldeído, um catalisador, resíduos de destilação bisfenólicos, e, opcionalmente, um primeiro composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos; e um segundo produto que compreende a mistura e reação de um segundo composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos, um segundo aldeído, um composto lignossulfonato, e um catalisador. O produto de reação pode ainda incluir um composto de amino. Os catalisadores podem ser cada um catalisador de resol ou de novolac.
[0020] Em outro aspecto, é provido um produto de polímero impregnado que inclui um substrato, uma quantidade eficaz do polímero feita com um lignossulfonato e resíduos de destilação bisfenólicos, em que o substrato é impregnado com o polímero.
[0021] A presente invenção provê polímeros feitos a partir de um condensado compreendendo pelo menos um aldeído e resíduos de destilação bisfenólicos. O condensado pode incluir ainda um composto lignossulfonato. Os resíduos de destilação bisfenólicos podem ser uma composição monofásica. O condensado pode incluir um composto fenólico independente dos resíduos de destilação bisfenólicos, ou o condensado pode ser livre de composto fenólico independente dos resíduos de destilação bisfenólicos. Os condensados e/ou polímeros podem adicionalmente incluir catalisadores, compostos de amino, solventes ou suas combinações. Além disso, os polímeros podem ser utilizados na fabricação de produtos adicionais, tais como, compósitos, laminados e produtos de papel.
[0022] A expressão "composto fenólico independente dos resíduos de destilação bisfenólicos" é aqui definida como um composto fenólico em adição aos (em separado) compostos fenólicos que formam os resíduos de destilação bisfenólicos. O composto fenólico independente dos resíduos de destilação bisfenólicos pode incluir um composto que se encontra nos resíduos de destilação bisfenólicos, por exemplo, o composto fenólico independente dos resíduos de destilação bisfenólicos pode ser fenol, e o fenol pode ser encontrado nos resíduos de destilação bisfenólicos.
[0023] Em um aspecto, é provido um polímero que inclui um condensado de um aldeído, resíduos de destilação bisfenólicos, e um composto lignossulfonato. O polímero pode ser livre de um composto fenólico independente dos resíduos de destilação bisfenólicos. O condensado pode adicionalmente incluir um composto de amino, um catalisador, ou combinações dos mesmos.
[0024] Em outro aspecto, é provido um polímero que inclui um condensado de um composto fenólico independente dos resíduos de destilação bisfenólicos, um aldeído, resíduos de destilação bisfenólicos, e um composto de lignossulfonato. O condensado pode adicionalmente incluir um composto de amino, um catalisador, ou combinações dos mesmos.
[0025] Em outro aspecto, é provido um polímero que inclui um primeiro condensado de um primeiro aldeído, resíduos de destilação bisfenólicos, e, opcionalmente, um primeiro composto fenólico independente dos resíduos de destilação bisfenólicos; e um segundo condensado de um segundo aldeído um segundo composto fenólico independente dos resíduos de destilação bisfenólicos, e um composto lignossulfonato. O primeiro condensado, o segundo condensado, ou ambos podem adicionalmente incluir cada um composto de amino, um catalisador, ou combinações dos mesmos. Para as modalidades aqui descritas, os resíduos de destilação bisfenólicos podem compreender uma composição monofásica de resíduos de destilação bisfenólicos. O primeiro condensado, o segundo condensado, ou ambos, podem, cada um adicionalmente incluir um composto de amino, um catalisador, ou combinações dos mesmos.
[0026] O aldeído usado na síntese de polímero pode incluir compostos possuindo um a 40 átomos de carbono (Cl a C40) com um ou mais grupos aldeído, tais como monoaldeídos, dialdeídos e combinações dos mesmos. Os exemplos adequados de monoaldeídos incluem, e não estão limitados a, compostos selecionados de entre o grupo que consiste de formaldeído, acetaldeído, propionaldeído, n-butiraldeído, isobutiraldeído, benzaldeído, glioxal, furfural e combinações dos mesmos. Os exemplos adequados de dialdeídos incluem, e não estão limitados a, compostos selecionados de entre o grupo que consiste de glioxal, glutaraldeído e combinações dos mesmos. O aldeído pode estar presente em uma quantidade de cerca de 10% em peso a cerca de 80% em peso, tal como de cerca de 20% em peso a cerca de 40% em peso, da composição a ser submetida à reação de condensação.
[0027] Resíduos de destilação bisfenólicos são produzidos por condensação de compostos fenólicos, tais como fenol, e cetonas na presença de um catalisador de ácido forte. Resíduos de destilação bisfenólicos de bisfenol A, como um exemplo de resíduos de destilação bisfenólicos conhecidos na técnica, são produzidos por condensação de fenol e acetona na presença de um catalisador de ácido forte. Quando o bisfenol é separado a partir da mistura de reação por destilação, por exemplo, ou por outros métodos de purificação, há um material remanescente que foi descrito no estado da técnica como resíduos de destilação bisfenólicos. Consistente com o uso do termo na técnica, a seguir, o termo resíduos de destilação bisfenólicos refere-se a esse material separado durante a preparação do bisfenol que não é bisfenol purificado. Assim, resíduos de destilação bisfenólicos podem conter algum bisfenol. Resíduos de destilação de bisfenol A contêm normalmente, em proporções predominantes, outros produtos de reação de fenol-acetona. Isômeros de di-hidroxidifenilpropano e compostos cromanos estão tipicamente presentes em quantidades menores. Resíduos de destilação bisfenólicos são ainda descritos na patente US No. 6.716.729, que é aqui incorporada por referência na medida em que não seja incompatível com a descrição aqui. Os resíduos de destilação bisfenólicos podem estar presentes em uma quantidade de cerca de 1% em peso a cerca de 99% em peso, tal como de cerca de 5% em peso a cerca de 70% em peso, da composição a ser submetida à reação de condensação.
[0028] De acordo com uma modalidade dos resíduos de destilação bisfenólicos, os resíduos de destilação bisfenólicos compreendem uma composição monofásica de resíduos de destilação bisfenólicos. Em uma modalidade da presente invenção, a composição monofásica de resíduos de destilação bisfenólicos pode ser preparada através da mistura de água e resíduos de destilação bisfenólicos juntos sob condições controladas. Surpreendentemente, foi determinado que quando a água é misturada com resíduos de destilação bisfenólicos fundidos, sob condições de refluxo resulta uma composição estável. Uma tal composição é uma solução monofásica a temperaturas tão baixas como 75°C, e uma composição monofásica que é um semissólido que varia de uma consistência semelhante à cera a uma semelhante ao alcatrão à temperatura ambiente. O semissólido monofásica pode então ser reaquecido para formar um líquido monofásica.
[0029] A preparação de resíduos de destilação bisfenólicos comerciais envolve tipicamente uma etapa de destilação pelo qual resíduos de destilação bisfenólicos purificados são recuperados e resíduos de destilação bisfenólicos são separados a partir do produto recuperado. Os resíduos de destilação bisfenólicos também podem ser descritos como um resíduo de destilação. Como é conhecido na técnica, os resíduos de destilação bisfenólicos exibem propriedades químicas diferentes, incluindo a reatividade, em comparação ao restante do material de alimentação que representa os produtos purificados. Resíduos de destilação bisfenólicos úteis no processo da presente invenção podem incluir resíduos de destilação bisfenólicos derivados de um processo de bisfenol A, derivados de um processo de bisfenol F e suas combinações. É geralmente sabido na técnica que o bisfenol A tem uma pureza de pelo menos 98%, em uma base em peso e que resíduos de destilação de bisfenol A são de um grau de pureza menor. Como observado acima, é também conhecido na técnica que resíduos de destilação bisfenólicos exibem diferentes propriedades químicas, incluindo a reatividade, de bisfenol A, por exemplo.
[0030] Resíduos de destilação de bisfenol A tem sido atribuído um número de registro CAS de CAS 72162-28-8 como uma substância química distinta. O registro CAS, uma divisão da American Chemical Society, é a coleção mais confiável de informações sobre uma substância química descrita, contendo mais de 75 milhões de substâncias orgânicas e inorgânicas e 64 milhões de sequências e é usado comumente na indústria química, como por Sigma-Aldrich, Inc., para classificar mais de 200.000 produtos químicos. O registro CAS abrange substâncias identificadas na literatura científica de 1957 até o presente, com substâncias adicionais que remontam ao início dos anos de 1900.
[0031] Resíduos de destilação de bisfenol A estão comercialmente disponíveis. Uma fonte para tais resíduos de destilação é General Electric Company, Plastics Group, Schenectady, N. Y., sob o nome comercial EXTENSOR FENÓLICO V-390 ("V-390"). V-390 é uma mistura de produtos produzidos durante a fabricação de bisfenol A. V-390 também é conhecido sob sinônimos e nome comercial: alcatrão BPA, isômeros BPA e EXTENSOR FENÓLICO LE 390. V-390 tem uma faixa de ponto de fusão de cerca de 62°C a cerca de 110°C (cerca de 144°F a cerca de 230°F.).
[0032] Uma fonte alternativa para resíduos de destilação de bisfenol A é Aristech Chemical Corporation, Pittsburgh, Pa., sob o nome do produto BPA Heavies. BPA Heavies é uma mistura de bisfenol A, isômeros o,p- bisfenol A, e fenol. BPA Heavies é também conhecido sob os sinônimos: 4,4'- isopropilidenodifenol e resíduos de bisfenol A. BPA Heavies começa a fundir a cerca de 62°C (cerca de 144°F).
[0033] A Tabela 1 descreve uma modalidade de uma composição de resíduos de destilação bisfenólicos A
[0034] As percentagens listadas na Tabela 1 são em uma base de peso-por-peso (p/p), calculadas sobre o peso total dos resíduos de destilação bisfenólicos. Entende-se que as quantidades de componente irão adicionar até 100 por cento. Também deve ser evidente a partir dos dados da Tabela 1, que os resíduos de destilação bisfenólicos da presente invenção podem não conter substancialmente componentes de bisfenol A.
[0035] Em contraste com os resíduos de destilação bisfenólicos da presente invenção, o bisfenol A funde a 150 a 155°C. Assim, pode ser visto que a composição de resíduos de destilação bisfenólicos, tal como aqui utilizados, é significativamente diferente do produto de bisfenol purificado a partir de que os resíduos de destilação bisfenólicos são separados. Resíduos de destilação bisfenólicos e composições monofásica de resíduos de destilação bisfenólicos são descritos na patente de copropriedade US No. 6.716.729, que é aqui incorporada por referência na medida em que não seja incompatível com a descrição aqui.
[0036] Em uma modalidade dos resíduos de destilação bisfenólicos compreende soluções aquosas estáveis de resíduos de destilação bisfenólicos. Em uma modalidade do processo para formar soluções aquosas estáveis de resíduos de destilação bisfenólicos, os resíduos de destilação bisfenólicos são primeiro levados a um estado fundido em um recipiente ao qual o calor pode ser aplicado. Uma vez que os resíduos de destilação bisfenólicos estão num estado fundido, a água é depois adicionada ao recipiente que contém os resíduos de destilação bisfenólicos fundidos. O peso da água adicionada ao recipiente é de cerca de 1% a cerca de 20% com base no peso combinado da água e resíduos de destilação bisfenólicos. Porque a temperatura dos resíduos de destilação bisfenólicos fundidos pode ser perto ou acima de 100°C, o ponto de ebulição atmosférico de água, é preferido que o recipiente que contém os resíduos de destilação fundidos ser equipado de modo a refluxar o vapor d’água que pode evoluir a partir do recipiente. A água e os resíduos de destilação bisfenólicos fundidos são então misturados, durante cerca de 30 minutos até cerca de 120 minutos, até que uma solução monofásica é formada.
[0037] Em uma modalidade preferida, os resíduos de destilação bisfenólicos são aquecidos a cerca de 110°C e a água é lentamente adicionada, sob agitação, ao longo de cerca de 15 a 30 minutos. A temperatura da solução resultante é deixada cair para cerca de 80 a 90°C.
[0038] O composto lignossulfonato inclui materiais selecionados de entre os condensados de lignossulfonato, sais de lignossulfonato e combinações dos mesmos. Os exemplos adequados de lignossulfonatos incluem compostos selecionados a partir do grupo que consiste de sal de sódio de ácido lignossulfônico, sal de amônio do ácido lignossulfônico, sal de potássio do ácido lignossulfônico, sal de cálcio de ácido lignossulfônico e combinações dos mesmos. Sais de ácido lignossulfônico foram atribuídos um número de registro CAS de CAS 68131-31-7 e 8061-51-6. Sal de sódio do ácido lignossulfônico está comercialmente disponível como tensoativo Polyfon™ H da MeadWestvaco Corporation de Richmond, Virgínia. O material lignossulfonato pode estar presente em uma quantidade de cerca de 1% em peso a cerca de 99% em peso, tal como de cerca de 5% em peso a cerca de 70% em peso, da composição a ser submetida à reação de condensação.
[0039] O processo de síntese do polímero e o condensado podem incluir, opcionalmente, um composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos (separado de quaisquer compostos de fenol nos resíduos de destilação bisfenólicos). O composto fenólico independente dos resíduos de destilação bisfenólicos pode compreender fenol, cresol, xilenóis, fenóis substituídos com alquila, bisfenol A, bisfenol F e combinações dos mesmos. O composto fenólico independente da composição de resíduos de destilação bisfenólicos pode ser provido em uma composição diluída ou com impurezas. Por exemplo, composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos pode compreender uma composição de pelo menos 90% de fenol ou, pelo menos, 99% de fenol, com o restante sendo impurezas ou um solvente, tal como uma água, um solvente orgânico e combinações dos mesmos.
[0040] O composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos pode estar presente em uma quantidade de cerca de 1% em peso a cerca de 99% em peso, tal como de cerca de 5% em peso a cerca de 70% em peso, da composição a ser submetida à reação de condensação. Alternativamente, o processo de síntese do polímero e o condensado podem ser isentos de compostos fenólicos independentes de resíduos de destilação bisfenólicos.
[0041] O processo de síntese do polímero pode, opcionalmente, incluir um catalisador. Os catalisadores adequados incluem, e não estão limitados a, compostos selecionados de entre o grupo de hidróxido de sódio, carbonato de sódio, óxidos e hidróxidos alcalino-terrosos, hexametilenotetramina amônia ("HMTA"), aminas terciárias e combinações dos mesmos. Outros catalisadores adequados incluem, e não se limitando a, ácidos minerais fortes tais como ácido sulfúrico, ácido fosfórico e ácido clorídrico, bem como catalisadores de ácidos orgânicos tais como ácido oxálico, ácido tolueno sulfônico, e sais inorgânicos, tais como acetato de zinco, ou borato de zinco. O catalisador pode estar presente em uma quantidade de cerca de 1% em peso a cerca de 20% em peso, tal como desde cerca de 3% em peso a cerca de 10% em peso, da composição a ser submetida à reação de condensação.
[0042] A síntese de polímero pode incluir, opcionalmente, um composto de amino, tal como aminas e amidas. Compostos de amino adequados incluem, e não estão limitados a, compostos selecionados a partir do grupo de ureia, hidróxido de amônio, guanidina e combinações dos mesmos. O composto de amino pode estar presente em uma quantidade de cerca de 1% em peso a cerca de 40% em peso, tal como de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso, da composição a ser submetida à reação de condensação.
[0043] A síntese de polímero pode incluir um solvente. O solvente pode ser selecionado a partir do grupo que consiste de água, um solvente orgânico e combinações dos mesmos. Exemplos adequados de solventes orgânicos incluem acetona, metiletilcetona, álcool isopropílico, tolueno e combinações dos mesmos. O solvente pode estar presente em uma quantidade de cerca de 10% em peso a cerca de 80% em peso, tal como de cerca de 30% em peso a cerca de 60% em peso, da composição a ser submetida à reação de condensação.
[0044] Em ainda outra modalidade da invenção, lignossulfonato e resíduos de destilação bisfenólicos, sozinhos ou em combinação, podem ser usados para produzir polímeros, tais como polímeros de resol e novolac fenólico úteis na preparação de compósitos, laminados e papéis impregnados de polímero. Preparação convencional de resol e de novolac é adicionalmente descrita abaixo e em Polímeros fenólicos, Química, Aplicações e Desempenho. (A. Knop e L. A. Pilato, Springer-Verlag (1985)).
[0045] A formação de um resol ocorre sob condições geralmente conhecidas. A reação é realizada a uma razão molar de composto fenólico para aldeído de 1:0,2 a cerca de 1:5. Os catalisadores normalmente empregados incluem hidróxido de sódio, carbonato de sódio, óxidos e hidróxidos alcalino-terrosos, hexametilenotetramina amônia ("HMTA"), aminas terciárias e combinações dos mesmos. Resóis também podem formar sob condições neutras a moderadamente ácidas. Sais de metais divalentes, por exemplo, irá catalisar a formação de resol.
[0046] Um processo típico para a síntese de polímero de resol é descrito como se segue. Os reagentes são introduzidos em um reator. O reator é equipado com meios para misturar (agitar) os conteúdos, meios de controlar a temperatura dos conteúdos do reator e, opcionalmente, meios para o refluxo dos componentes e produtos voláteis. Os resíduos de destilação bisfenólicos, tais como uma solução aquosa estável dos resíduos de destilação bisfenólicos, podem ser adicionados a qualquer ponto durante a síntese. É bem conhecido na técnica que os pesos de reagentes são ajustados no tempo de adição para explicar as diferenças entre o ensaio nominal e o ensaio exato do reagente. Os conteúdos do reator são aquecidos de modo as temperaturas específicas podem ser alcançadas e mantidas. Outros arranjos serão conhecidos dos versados na técnica. Um recipiente de reator preferido provê meios para misturar os reagentes, meios para medir e controlar a temperatura dos reagentes, meios para refluxo de quaisquer compostos voláteis no recipiente do reator, e meios para destilar os componentes voláteis.
[0047] O processo para preparar resóis descritos acima apresenta os aspectos básicos de um tal processo. É compreendido por aqueles versados na técnica que as modificações a um tal processo podem ser feitas, e em que vários aditivos, em adição aos componentes básicos acima descritos, podem ser utilizados. Para os exemplos providos abaixo, aldeído é adicionado em que é denominado na técnica como uma adição programada. Em uma tal forma de adição, aldeído é dosado para dentro de um recipiente de reator ou reator ao longo de um período de tempo de modo que uma temperatura máxima não seja excedida. Os versados na técnica reconhecerão, no entanto, que se o aldeído é adicionado em uma única adição ou é adicionado em uma adição programada não afetará o produto final de polímero.
[0048] Também foi observado que, surpreendentemente, a tolerância à água é um dos meios para determinar quando os resíduos de destilação bisfenólicos são para ser adicionados a um resol parcialmente reagido, a fim de produzir polímeros que exibem propriedades preferidas.
[0049] Os polímeros de novolac são obtidos pela reação de um composto fenólico, tal como fenol, e um aldeído em uma região de pH ácido. Os catalisadores ácidos adequados incluem os ácidos minerais fortes tais como ácido sulfúrico, ácido fosfórico e ácido clorídrico, bem como catalisadores ácidos orgânicos tais como ácido oxálico, ácido tolueno sulfônico, e sais inorgânicos, tais como acetato de zinco, ou borato de zinco e combinações dos mesmos. O fenol pode ser o próprio fenol, mas uma parte do fenol pode ser substituída com cresol, xilenóis, fenóis substituídos com alquila tal como etilfenol, propilfenol e misturas dos mesmos. O aldeído pode ser o formaldeído, mas outros aldeídos tais como acetaldeído, benzaldeído, e furfural também podem ser utilizados para substituir parcial ou totalmente o formaldeído. O material lignossulfonato pode ser sulfonato de sódio.
[0050] A reação do composto fenólico e aldeído é realizada a uma razão molar de 1 mol do composto fenólico a cerca de 0,40 a 0,85 mol do aldeído. Para fins práticos, novolacas fenólicas não endurecem quando do aquecimento, mas permanecem solúveis e fusíveis, a menos que um endurecedor (agente de cura) esteja presente.
[0051] Um processo típico para a síntese de polímeros de novolac é descrito como se segue. Os reagentes são introduzidos em um reator. O reator é equipado com meios para misturar (agitar) os conteúdos, meios de controlar a temperatura dos conteúdos do reator e, opcionalmente, meios para refluxo de componentes e os produtos voláteis. Os resíduos de destilação bisfenólicos, tais como uma solução aquosa estável dos resíduos de destilação bisfenólicos, podem ser adicionados em qualquer ponto durante a síntese. É bem conhecido na técnica que os pesos de reagentes são ajustados no tempo de adição para contabilizar as diferenças entre o ensaio nominal e o ensaio exato do reagente. Os conteúdos do reator são aquecidos de modo que as temperaturas específicas podem ser alcançadas e mantidas. Outros arranjos serão conhecidos dos versados na técnica. Um recipiente de reator preferido provê meios para misturar os reagentes, meios para medir e controlar a temperatura dos reagentes, meios para refluxo de quaisquer compostos voláteis no recipiente do reator, e meios para destilar os componentes voláteis.
[0052] O processo para preparar novolacas descrito acima apresenta os aspectos básicos de um tal processo. É compreendido por aqueles versados na técnica que as modificações a um tal processo podem ser feitas e que vários aditivos, além dos componentes básicos descritos acima podem ser usados. Para os exemplos providos abaixo, um aldeído, tal como formaldeído, é adicionado em que é denominado na técnica como uma adição programada. Em tal adição, o aldeído é dosado para dentro de um vaso de reator ou reator ao longo de um período de tempo de modo que uma temperatura máxima não seja excedida. Os versados na técnica reconhecerão, no entanto, que se o aldeído é adicionado em uma única adição ou é adicionado em uma adição programada não afetará o produto final de polímero.
[0053] Tal como aqui descrito, um polímero de fenol-aldeído é um polímero feito a partir de um composto fenólico e um aldeído. O composto fenólico do polímero de fenol-aldeído pode ser os compostos fenólicos independentes de resíduos de destilação bisfenólicos; ou podem ser resíduos de destilação bisfenólicos livres de compostos fenólicos independentes de resíduos de destilação bisfenólicos. Para polímeros possuindo ambos os resíduos de destilação bisfenólicos e composto fenólico independente dos resíduos de destilação bisfenólicos, o polímero é descrito como polímero de fenol-aldeído modificado de resíduos de destilação bisfenólicos.
[0054] Em uma modalidade, um polímero de fenol-a1deído modificado de lignossulfonato é provido. Um polímero de fenol-aldeído modificado de lignossulfonato pode ter uma razão molar de composto fenólico, tal como fenol, para aldeído, por exemplo, formaldeído, de cerca de 1,5:1 a cerca de 4,5:1, tal como de cerca de 2,5:1 a cerca de 3,5:1, e uma razão molar de lignossulfonato para aldeído desde cerca de 40:1 a cerca de 80:1, tal como cerca de 50:1 a cerca de 70:1.
[0055] Em uma modalidade, um polímero de fenol-a1deído modificado de lignossulfonato pode ser formado a partir de um condensado compreendendo:de cerca de 8% em peso a cerca de 30% em peso de composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos;de cerca de 20% em peso a cerca de 40% em peso de aldeído;de cerca de 5% em peso a cerca de 30% em peso de lignossulfonato.;de entre cerca de 2% em peso a cerca de 12% em peso de catalisador;de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso do composto amino; ede cerca de 40% em peso a cerca de 60% em peso de água, em que a percentagem de peso total (% em peso) é de 100%.
[0056] Em uma outra modalidade, um polímero de fenol-aldeído modificado de resíduos de destilação bisfenólicos é provido. Um polímero de fenol-aldeído modificado de resíduos de destilação bisfenólicos pode ter uma razão molar de composto fenólico (de ambos os resíduos de destilação bisfenólicos e composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos) para aldeído a partir de cerca de 1:1 a cerca de 5:1, tal como de cerca de 2:1 a cerca de 4:1, e uma razão molar de resíduos de destilação bisfenólicos para aldeído de cerca de 1:1 a cerca de 60:1, tal como desde cerca de 10:1 a cerca de 50:1.
[0057] Em uma modalidade, um polímero de fenol-aldeído modificado de resíduos de destilação bisfenólicos pode ser formado a partir de um condensado compreendendo:de cerca de 8% em peso a cerca de 30% em peso de composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos;de entre cerca de 20% em peso a cerca de 40% em peso de aldeído;de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso de resíduos de destilação bisfenólicos;de cerca de 5% em peso a cerca de 12% em peso de catalisador;de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso do composto amino; ede cerca de 40% em peso a cerca de 60% em peso de água, em que a percentagem de peso total (% em peso) é de 100%.
[0058] Alternativamente, um polímero de resíduos de destilação bisfenólicos-aldeído pode ter uma razão molar de composto fenólico (de apenas resíduos de destilação bisfenólicos) para aldeído de cerca de 1:1 a cerca de 5:1, tal como de cerca de 2:1 a cerca de 4:1 e uma razão molar de resíduos de destilação bisfenólicos para aldeído de cerca de 1:1 a cerca de 60:1, tal como de cerca de 10:1 a 10 a cerca de 50:1.
[0059] Em uma modalidade, um polímero de resíduos de destilação bisfenólicos-aldeído pode ser formado a partir de um condensado compreendendo:de cerca de 20% em peso a cerca de 40% em peso de aldeído;de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso de resíduos de destilação de bisfenol;de cerca de 5% em peso a cerca de 12% em peso de catalisador;de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso do composto amino; ede cerca de 40% em peso a cerca de 65% em peso de água, em que a percentagem em peso total (% em peso) é de 100%.
[0060] Em outra modalidade, um polímero de fenol-aldeído modificado de resíduos de destilação bisfenólicos e lignossulfonato é provido. Um polímero de fenol-aldeído modificado de resíduos de destilação bisfenólicos e lignossulfonato pode ter uma razão molar de fenol para aldeído de cerca de 1 a cerca de 20, tal como de cerca de 5 a cerca de 10, uma razão molar de lignossulfonato para aldeído de cerca de 1 a cerca de 50, tal como de cerca de 5 a cerca de 30, e uma razão molar de resíduos de destilação bisfenólicos para aldeído de cerca de 1 a cerca de 50, tal como de cerca de 5 e cerca de 30. Em uma outra modalidade, onde os resíduos de destilação bisfenólicos e lignossulfonato substituem o fenol no polímero, um polímero de bisfenol-lignossulfonato-formaldeído pode ter uma razão molar de lignossulfonato para aldeído é de cerca de 1 a cerca de 40, tal como de cerca de 5 a cerca de 20 e uma razão molar de resíduos de destilação bisfenólicos para aldeído é de cerca de 1 a cerca de 50, tal como de cerca de 5 a cerca de 30.
[0061] Em uma modalidade, um polímero de fenol-aldeído modificado de resíduos de destilação bisfenólicos e lignossulfonato pode ser formado a partir de um condensado compreendendo:de cerca de 0,5% em peso a cerca de 15% em peso composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos;de cerca de 20% em peso a cerca de 40% em peso de aldeído;de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso de resíduos de destilação bisfenólicos;de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso de lignossulfonato;de cerca de 5% em peso a cerca de 12% em peso de catalisador;de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso do composto amino; ede cerca de 40% em peso a cerca de 60% em peso de água, em que a percentagem de peso total (% em peso) é de 100%.
[0062] Em uma outra modalidade, uma composição de polímero é formada pela combinação de um polímero de fenol-aldeído modificado de lignossulfonato com um polímero de fenol-aldeído modificado de resíduos de destilação bisfenólicos. Em tal modalidade, a razão em peso no polímero resultante de polímero de fenol-aldeído modificado de lignossulfonato para polímero de fenol-aldeído modificado de resíduos de destilação bisfenólicos é de cerca de 1:99 a cerca de 99:1, tal como de cerca de 10:90 a cerca de 50:50. Além disso, o polímero resultante pode ter uma razão molar de fenol para aldeído de entre cerca de 1,5:1 a cerca de 4,5:1, tal como de cerca de 2,5:1 a cerca de 3,5:1, uma razão molar de lignossulfonato para aldeído de cerca de 40:1 a cerca de 80:1, tal como entre cerca de 50:1 a cerca de 70:1, e uma razão molar de resíduos de destilação bisfenólicos para aldeído de cerca de 1:1 a cerca de 60:1, tal como de cerca de 10:1 a cerca de 50:1. Em uma outra modalidade, onde os resíduos de destilação bisfenólicos e lignossulfonato substituem todo o fenol no polímero, um polímero de bisfenol- lignossulfonato-formaldeído resultante pode ter uma razão molar de lignossulfonato para aldeído é de cerca de 1:1 a cerca de 50:1, tal como a partir de cerca de 5:1 a cerca de 30:1 e uma razão molar de resíduos de destilação bisfenólicos para aldeído é de cerca de 1:1 a cerca de 40:1, tal como de cerca de 5:1 a cerca de 30:1.
[0063] Os exemplos seguintes servem para ilustrar modalidades da presente invenção.EXEMPLO 1: Preparação de solução estável
[0064] Parte A: Uma solução aquosa a 90% de resíduos de destilação bisfenólicos, com base no peso total da solução, foi preparada como se segue. Neste exemplo, a atmosfera no reator era ar, no entanto, outras atmosferas, tais como nitrogênio, podem ser usadas. A um reator equipado com um meio para mistura e um meio de refluxo, foi adicionado Extensor fenólico V-390 ("V-390"). O V-390 foi aquecido desde a temperatura ambiente até 125°C (257°F) durante um período de 55 minutos, sob agitação. A uma temperatura de 95 a 125°C (203 a 257°F) V-390 é fundido. Embora não seja considerado crítico para os métodos da presente invenção, o V-390 fundido foi misturado durante 5 minutos. Depois de misturar o V-390 fundido durante cinco minutos, foi adicionado água ao reator em uma quantidade que foi de 10%, em uma base de peso, do peso combinado do V-390 e da água. A temperatura da água no tempo da adição foi nominalmente de 25°C (77°F) e a água não foi aquecida antes de adicionar a mesma ao reator, embora isto não seja considerado uma variável de controle. A mistura foi mantida durante e após a adição da água. A água imediatamente começou a ferver e a temperatura dos conteúdos do reator rapidamente caiu para 100°C (212°F). Com a mistura, e durante os primeiros 20 minutos após a adição da água, o V-390 e as fases separadas de água mantidas. Após cerca de 60 minutos, a temperatura dos conteúdos do reator tinha diminuído até cerca de 95°C (203°F), sob refluxo, e os conteúdos do reator agora apareceram límpidos e homogêneos.
[0065] Parte B: De modo alternativo, foi determinado que a água pode ser dosada para dentro dos resíduos de destilação bisfenólicos em fusão, de uma forma programada, para tornar as soluções aquosas estáveis da presente invenção. Neste exemplo, água em uma quantidade igual a 10% do peso combinado de água e resíduos de destilação bisfenólicos foi adicionada a V390 em fusão. Neste exemplo, utilizou-se um reator equipado com um meio para a mistura e um meio para a determinação da temperatura. Uma atmosfera de ar foi mantida no reator. Inicialmente, V-390 foi adicionado a um reator e levado a uma temperatura de 115°C (239°F) e deixado fundir sob mistura. Embora não seja considerado crítico para os métodos da presente invenção, o V-390 foi deixado misturar durante cerca de 15 minutos. A água foi, em seguida, adicionada na quantidade acima descrita durante um período de 38 minutos sob refluxo. No final do período de 38 minutos a temperatura dos conteúdos do reator diminuiu para cerca de 100°C (212°F). No final do período de 38 minutos de adição de água, os conteúdos do reator foram misturados durante um adicional de 47 minutos a 100°C (212°F). Foi observado que, usando a adição programada descrita acima não ocorreu gelificação a frio do V-390 com a adição da água e não houve inundação do condensador de refluxo. Ineficiências na operação do condensador pode explicar a perda de água durante a mistura da água e resíduos de destilação bisfenólicos nas temperaturas de refluxo.
[0066] Para os seguintes exemplos, dados resultantes foram determinados como se segue:
[0067] O peso molecular foi determinado por cromatografia de permeação em gel utilizando formato de amônio (15 mM) tamponado com DMSO como fase móvel 1 ml/min. Colunas GPC são Agilent PLGel 5μ Misturado D 7,5 x 300 mm a 80°C, usando um detector de UV a 285 nm.
[0068] A alcalinidade (ensaio alcalino total) nos polímeros foi determinada pelos mililitros de ácido de referência necessária para deslocar um polímero para o pH de 3,0, e a partir deste valor a percentagem total alcalina como hidróxido de sódio pode ser expressa. Polímeros de fenol/ formaldeído contém álcali, o que mantém o polímero no estado líquido. À medida que o pH de um polímero é reduzido, com ácido de referência, o álcali livre é consumido em primeiro lugar. Depois disso, a reação de neutralização é do sal de sódio do polímero. Esta porção da reação é caracterizada pela precipitação do polímero, que já não é capaz de permanecer na solução. Todo o álcali é neutralizado quando pH 3,0 é atingido. Os mililitros de ácido de referência necessários para mudar o pH para 3,0 são determinados. A partir deste valor a percentagem total de álcali como o hidróxido de sódio pode ser expressa.
[0069] A viscosidade foi determinada usando o bem conhecido viscosímetro Brookfield. O viscosímetro Brookfield mede a resistência viscosa para uma haste rotativa imersa em um fluido. O torque necessário para girar a haste no fluido é expresso em centipoise. Para os resultados apresentados a seguir, foi utilizado um Viscosímetro Digital Brookfield Modelo RVF. As viscosidades foram determinadas a uma temperatura de 25°C e o viscosímetro de Brookfield foram mantidos a cerca desta temperatura utilizando um banho de circulação a temperatura constante.
[0070] O tempo de gel de um polímero líquido é o período de tempo, normalmente expresso em minutos, necessário para um polímero se tornar infusível a uma dada temperatura padrão. Para este teste, um Medidor de tempo de gel Sunshine, número de catálogo 22 disponível de Sunshine Scientific Instrument Inc., Filadélfia, Pa., é usado para medir o ponto final do tempo de gel. Neste método, um solvente de temperatura de ebulição constante, água desionizada, é utilizada. Para medições de tempo de gel indicados a seguir, foi utilizado tetracloroetileno (percloroetileno), que tem uma temperatura de ebulição constante de 100°C. Por conseguinte, os tempos de gel relatados abaixo foram determinados a 100°C. O Medidor de tempo de gel Sunshine irá automaticamente identificar o ponto final do tempo de gel.
[0071] Os exemplos 2 e 3 são ilustrados com base em 2000 g de material total, no entanto, o processo pode ser dimensionado para qualquer quantidade de material a partir de uma pequena escala de laboratório para quantidades de produção comerciais.EXEMPLO 2: Polímero de resíduos de destilação bisfenólicos- lignossulfonato-fenol-aldeído
[0072] Para um reator, tal como descrito anteriormente, 151,9 g de fenol, 208,8 g de composição de resíduos de destilação bisfenólicos (solução aquosa a 90%), 229 g de uma solução de lignossulfonato de sódio de sólidos a 48%, 200 g de hidróxido de sódio aquoso a 50%, e 172,6 g de água foram adicionados para formar uma mistura de reação. Estes componentes foram aquecidos a cerca de 50°C, sob agitação e em vácuo. Em seguida, 730,8 g de solução aquosa a 52% de formaldeído foram dosadas para a mistura de reação ao longo de um período de 30 minutos. A temperatura da mistura de reação foi mantida a cerca de 70°C e deixada reagir sob agitação durante cerca de 30 minutos. A reação foi então deixada continuar até que a temperatura da mistura de reação de 80°C e por um mecanismo de reação de condensação atingir uma viscosidade de cerca de 93 cps (escala de Gardner "C/D"). A mistura de reação foi então resfriada a 70°C e ainda mais condensação reagida atingir uma viscosidade de cerca de 165 cps (escala de Gardner "G"). A reação de condensação foi continuada a uma temperatura de 67°C durante o carregamento de 34,9 g de fenol até uma viscosidade de cerca de 627 cps (escala de Gardner "U") foi alcançada. A mistura de reação foi resfriada a 25°C e 200 g de ureia foi adicionada à mistura de reação.
[0073] O polímero assim preparado era um sal de sódio do polímero de resíduos de destilação bisfenólicos-lignossulfonato-fenol-aldeído (sais de sódio do polímero de produtos de reação de acetona-fenol-lignossulfonato- formaldeído-fenol) com uma razão molar de fenol para formaldeído de 6,37:1, razão molar de resíduos de destilação bisfenólicos para formaldeído de 11,43:1, uma razão molar de lignossulfonato para formaldeído de 61,54:1, um peso molecular (Mw) de cerca de 1525, uma alcalinidade de cerca de 5%, um tempo de gel de 26 minutos, e uma viscosidade de 250 cps.
[0074] Para um processo com base percentual de componentes, a reação acima pode ser representada como se segue na Tabela 2:
EXEMPLO 3: Polímero de resíduos de destilação bisfenólicos- lignossulfonato-formaldeído na ausência de um composto fenólico separado.
[0075] Para um reator, tal como descrito antes, 343,6 g de composição de resíduos de destilação bisfenólicos (solução aquosa a 90%), 500,5 g de solução de lignossulfonato de sódio de 48% de sólidos, 100 g de hidróxido de sódio aquoso a 50%, e 70 g de água foram adicionados para formar uma mistura de reação. Estes componentes foram aquecidos a cerca de 50°C, sob agitação e em vácuo. Em seguida, 340 g de solução aquosa a 52% de formaldeído foram dosadas para a mistura de reação ao longo de um período de 30 minutos com 40 g de hidróxido de sódio aquoso a 50%. A temperatura da mistura de reação foi mantida a cerca de 70°C e deixada reagir sob mistura durante cerca de 30 minutos. A reação foi então deixada continuar até a temperatura da mistura de reação de 77°C e por um mecanismo de reação de condensação atingir uma viscosidade de cerca de 385 cps (escala de Gardner "O/P"). A mistura de reação foi então resfriada a 70°C, 300 g de solução aquosa de formaldeído a 52% foi mudada para a mistura de reação, 66 g de hidróxido de potássio aquoso a 45,5% foram adicionados à mistura de reação, e condensação adicional reagida alcançou uma viscosidade de cerca de 300 cps (escala de Gardner "L"). A reação de condensação foi continuada para uma temperatura de 66°C até uma viscosidade de cerca de 627 cps (escala de Gardner "U") foi alcançada. A mistura de reação foi resfriada a 25°C e 240 g de ureia foram adicionadas à mistura de reação.
[0076] O polímero assim preparado era um sal de sódio de polímero de resíduos de destilação bisfenólicos-lignossulfonato-formaldeído (sais de sódio de polímeros de produtos de reação de acetona-fenol-lignossulfonato- formaldeído) tendo razão molar de resíduos de destilação bisfenólicos para formaldeído de 8,18, uma razão molar de lignossulfonato para formaldeído de 24,66:1, um peso molecular (Mw) de cerca de 1634, uma alcalinidade de cerca de 4,56%, um tempo de gel de 26 minutos, e uma viscosidade do 310 cps.
[0077] Para um processo com base percentual de componentes, a reação acima pode ser representada como se segue na Tabela 3:
[0078] Aplicações das composições da presente invenção.
[0079] Os polímeros da presente invenção são úteis em, mas não limitados a, uma ampla faixa de processos de fabricação de compósitos. Por exemplo, os polímeros da presente invenção podem ser utilizados em processos de compósitos convencionais, tal como utilizado para a fabricação de painéis de partículas orientadas. Os polímeros da presente invenção também podem ser utilizados na preparação de laminados e podem ser utilizados na preparação de produtos de papel saturados ou parcialmente saturados, tais como papel de filtro.
[0080] Em uma modalidade, os polímeros aqui descritos foram utilizados para a formação de um painel de partículas orientadas (OSB). OSB é um painel de partículas de madeira projetada formado por camadas de fios (flocos) de madeira em orientações específicas. Em uma modalidade, OSB pode ter uma superfície áspera e variegada com as tiras individuais de cerca de 2,5 x 15 cm (1 cm x 6"), encontrando-se desigualmente entre si. OSB é um material com elevadas propriedades mecânicas que o tornam particularmente apropriado para aplicações de suporte de carga na construção. Os usos mais comuns para OSB são como revestimento em paredes, pisos e coberturas de telhado. Para aplicações de fachadas, painéis estão disponíveis com uma camada radiante de barreiras pré-laminadas em um lado; isso facilita a instalação e aumenta o desempenho energético da proteção do edifício. OSB também tem algum uso na produção de móveis.
[0081] Os polímeros nos exemplos acima eram processos para fabricação de painéis de partículas orientadas (OSB). Painéis OSB de laboratório foram formados sob os seguintes parâmetros controlados. Partículas de OSB (pinho amarelo Austral) foram obtidas a partir de uma instalação de OSB. As partículas foram secas ao teor de umidade de 5,0% e ponderadas em lotes de 6.000 g, um lote para cada condição de polímero de base fenólica. Neste estudo, polímeros fenólicos foram utilizados somente nas camadas de superfície, a camada de núcleo foi polímero de di-isocianato metileno de difenila (pMDI) polimérico. Polímeros de emulsão de cera e fenólicos foram adicionados a cada lote, utilizando um sistema de mistura de fabricação em bobina (Coil Manufacturing). A emulsão de cera foi aplicada utilizando uma bomba, bico de pulverização, e vapor. As partículas foram tratadas com 1,0% de sólidos de cera em peso. Os polímeros de base fenólicas foram aplicados usando uma bomba e atomizador, girando em torno de 10000 rpm. As partículas foram tratadas com sólidos de polímero fenólico a 3,0% em peso. As partículas centrais foram secas a um teor de 5,0% de umidade e agrupadas em dois lotes de 10000 g. Emulsão de cera foi aplicada usando o mesmo método e em um nível de tratamento de 1,0% de sólidos de cera em peso. Polímero de pMDI também foi aplicado usando o mesmo método, mas a um nível de tratamento de 1,9% de sólidos de polímero em peso.
[0082] Cada painel OSB foi manualmente formado sob os seguintes parâmetros. Densidade alvo da borda foi de 42 lb/ft2, espessura de 0,4375in e relação da camada superficial para camada de núcleo de 60:40. Estes parâmetros calcularam 411 g de filamentos tratados de polímero fenólico para cada camada superficial e 548g de partículas tratadas de polímero pMDI para a camada de núcleo. Os painéis foram orientados manualmente em uma caixa de formato 17pol X 17pol.
[0083] Cada painel OSB foi prensado a quente, em uma prensa de moinho Erie, sob os seguintes parâmetros. As temperaturas do cilindro da prensa quente foram 425°F. Ciclo do painel era do tempo de 45seg para posição a uma espessura 0,4375in. O tempo de cozimento do painel foi 110seg na posição e uma degas de 15seg a uma espessura de 0,4525in. Cada pane1 foi serrado em 14 pol por 14 pol painel acabado e empilhados a quente durante 16 horas. Os painéis foram autorizados a entrar em equilíbrio durante 24 horas antes do ensaio.
[0084] Cada painel foi testado com os parâmetros de funcionamento do Sistema de Avaliação Automatizado de Ligação (ABES), pelo seguinte processo. O aparelho ABES tem uma força de preensão (Grip) e pressão de força de tração máxima definida entre 90-100 psi. O cilindro que suporta o folheado de bordo foi aquecido a 110°C. O painel de verniz de bordo foi cortado com as dimensões de 4,625 polegadas de comprimento por 0,75 polegadas de largura. As seções de folheado de bordo foram colocadas em um forno a 80°C durante 30 minutos e, em seguida, deixado esfriar durante 30 minutos. Os polímeros foram aplicados a 0,125 polegadas do folheado em um tratamento de 13 miligramas (mg) de +/- 1 mg por um lado. Uma seção de folheado de bordo tratado e uma seção de folheado de bordo não tratada foram colocadas no instrumento pressionadas em momentos diferentes de cozimento (30, 60, 90, 120 s), e se separaram. A força de tração foi calculada em Newtons. Cada tempo de cozimento foi repetido 3 vezes e a média dos resultados. Os resultados para os dados de comparação são mostrados na Tabela 4 abaixo.
[0085] Dois polímeros foram preparados, testados, como acima, e os resultados são mostrados abaixo. Os dois polímeros são um polímero de controle e um polímero de resíduos de destilação bisfenólicos- lignossulfonato-formaldeído.
[0086] O polímero de controle é um polímero de resíduos de destilação bisfenólicos-fenol-formaldeído compreendendo uma mistura de polímeros de polímero Cascophen™ TC-52B-P39, um polímero de bisfenol- fenol-formaldeído, e Cascophen™ DL11-23.2 (CAS No. 1065544-88-8), um polímero de resíduos de destilação bisfenólicos-fenol-formaldeído, a uma razão de 75:25 por cento em peso. Polímero Cascophen™ TC-52B-P39 é uma substituição de 39% de fenol por resíduos de destilação bisfenólicos e Cascophen™ DL11-23.2 é uma substituição de 20% de fenol por resíduos de destilação bisfenólicos. Ambos os polímeros são livres de lignossulfonato. Este polímero também é descrito como Polímero 3 (Controle) abaixo.
[0087] O segundo polímero é um polímero de resíduos de destilação bisfenólicos-lignossulfonato-formaldeído compreendendo uma mistura de polímeros do Exemplo 3 e polímero Cascophen™ DL11-23,2 (CAS N° 1065544-88-8), um polímero de resíduos de destilação bisfenólicos-fenol- formaldeído, a uma razão de 75:25 por cento em peso. Exemplo 3 é uma substituição de 100% de fenol por ambos resíduos de destilação bisfenólicos e lignossulfonato.
[0088] Os resultados de ABES mostram que a força de tração do novo polímero de polímero de resíduos de destilação bisfenólicos-lignossulfonato- formaldeído na ausência de um composto fenólico separado é muito comparável no desempenho de ligação como o produto comercializado corrente de um polímero de fenol-aldeído modificado por resíduos de destilação bisfenólicos.
[0089] Para os exemplos seguintes, dados resultantes foram determinados como se segue:Densidade de ligação interna foi medida pelo seguinte cálculo.Densidade do painel = (Peso (g)/Espessura (pol)) * (3,81/Área do painel (pol2).
[0090] Inchamento da espessura e absorção de água foi medido pelo processo seguinte. Seis painéis com a dimensão de 6 pol x 6 polegadas quadradas foram testados pelo registro do peso inicial do painel (WtInicial), medindo a espessura em torno de todos os quatro lados (1 pol no painel) e a média dos resultados da espessura (TSavgInicial), e, em seguida, embebendo os painéis em um banho de água circulante durante 24 horas a 20°C. Em seguida, os painéis são removidos e deixados drenar a água durante 15 minutos. O peso final (WtFinal) dos painéis é registrado e a espessura final (TSavgFinal) são medidos como para a espessura inicial. Os resultados finais dos pesos e espessuras são em média. O inchamento da espessura e absorção de água são então calculados da seguinte forma:Absorção de água = [(WtFinal- WtInicial) / WtFinal] * 100 Inchamento da espessura = [(TSavgFinal- TSavgInicial) /TSavgFinal] * 100.
[0091] Ligação interna foi medida por foi medida através da detecção de uma carga de força de tração em psi e dividindo esse valor pela área da amostra.
[0092] Os painéis de OSB foram obtidos e testados com os resultados como se segue.
[0093] Polímero 1 é polímero de fenol-formaldeído, compreendendo uma mistura dos polímeros de polímero Cascophen™ TC-52B (CAS N° 40798-65-0), um polímero de fenol-formaldeído, e polímero Cascophen™ DL11-23 (CAS N° 40798-65 -0), um polímero de fenol-formaldeído, a uma razão de 75:25 por cento em peso. Ambos os polímeros são livres de ambos lignossulfonato e resíduos de destilação bisfenólicos. Ambos os polímeros estão comercialmente disponíveis a partir de Hexion Inc., de Columbus, Ohio.
[0094] Polímero 2 é polímero lignossulfonato-fenol-formaldeído, compreendendo uma mistura de polímeros do polímero Cascophen™ TC- 52B-N20 (CAS N° 37207-89-9), um polímero-lignossulfonato-fenol- formaldeído, e polímero Cascophen™ DL11-23 (CAS No. 40798-65-0) a uma razão de 75:25 por cento em peso. Polímero Cascophen™ TC-52B-N20 é uma substituição de 20% de fenol por lignossulfonato, criando um polímero de lignossulfonato com fenol, formaldeído e sais de sódio.
[0095] Polímero 3 é um polímero de resíduos de destilação bisfenólicos-fenol-formaldeído compreendendo uma mistura de polímeros do polímero de Cascophen™ TC-52B-P39, um polímero de bisfenol-fenol- formaldeído, e Cascophen™ DL11-23.2 (CAS N° 1065544-88-8), um polímero de resíduos de destilação bisfenólicos-fenol-formaldeído, em uma razão de 75:25 por cento em peso. Polímero Cascophen™ TC-52B-P39 é uma substituição de 39% de fenol por resíduos de destilação bisfenólicos e Cascophen™ DL11-23.2 é uma substituição de 20% de fenol por resíduos de destilação bisfenólicos. Ambos os polímeros são livres de lignossulfonato.
[0096] Polímero 4 é um polímero de resíduos de destilação bisfenólicos-lignossulfonato-fenol-formaldeído que compreende uma mistura dos polímeros de polímero de Cascophen™ TC-52B-N20 (CAS No. 3720789-9), um polímero lignossulfonato-fenol-formaldeído, e Cascophen™ DL11- 23.2 (CAS No. 1065544-88-8), um polímero de resíduos de destilação bisfenólicos-fenol-formaldeído a uma razão de 75:25 por cento em peso. Esta é uma mistura de um polímero de lignossulfonato-fenol-formaldeído e um polímero de resíduos de destilação bisfenólicos-fenol-formaldeído.
[0097] Polímero 5 é um polímero de resíduos de destilação bisfenólicos-lignossulfonato-fenol-formaldeído compreendendo uma mistura de polímeros do Exemplo 2 e o polímero Cascophen™ DL11-23.2 (CAS N ° 1065544-88-8), um polímero de resíduos de destilação bisfenólicos-fenol- formaldeído, a uma razão de 75:25 por cento em peso. Exemplo 2 é uma substituição de 66% de fenol por ambos resíduos de destilação bisfenólicos e lignossulfonato.
[0098] Finalmente, Polímero 6 é um polímero de resíduos de destilação bisfenólicos-lignossulfonato-formaldeído compreendendo uma mistura de polímeros do Exemplo 3 e polímero Cascophen™ DL11-23.2 (CAS N° 1065544-88-8), um polímero de resíduos de destilação bisfenólicos- fenol-formaldeído, a uma razão de 75:25 por cento em peso. Exemplo 3 é uma substituição de 100% de fenol por ambos resíduos de destilação bisfenólicos e lignossulfonato.
[0099] Os resultados do painel mostrado na Tabela 5 que o inchamento de espessura, absorção de água, e ligação interna dos novos polímeros (polímero de fenol-formaldeído e resíduos de destilação bisfenólicos, polímero de fenol-formaldeído e mistura de lignossulfonato- fenol-formaldeído e resíduos de destilação bisfenólicos, polímero de fenol- formaldeído) a ser muito comparáveis nas propriedades de desempenho da ligação e da água como a polímeros de formaldeído fenol corrente comercial como mostrado na Polímeros de controle 1 e 3. Os novos polímeros têm o mesmo desempenho nas propriedades do painel, com uma enorme redução na quantidade de fenol.
[00100] Embora a presente invenção tenha sido descrita e ilustrada com referência a modalidades particulares e exemplos, os versados na técnica irão apreciar que a invenção se presta a variações não necessariamente aqui ilustradas. Por esta razão, então, referência deve ser feita unicamente às reivindicações anexas para fins de determinar o verdadeiro âmbito da presente invenção.
Claims (16)
1. Polímero, caracterizado pelo fato de que compreende:um condensado compreendendo:de 1% em peso a 20% em peso de resíduos de destilação bisfenólicos;um composto fenólico opcional independente de resíduos de destilação bisfenólicos;de 10% em peso a 40% em peso de um aldeído;de 5% em peso a 20% em peso de um composto lignossulfonato;de 5% em peso a 12% em peso de um catalisador;de 5% em peso a 20% em peso de um composto amina; ede 40% em peso a 60% em peso de água, em que a percentagem em peso total (% em peso) é 100%.
2. Polímero de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os resíduos de destilação bisfenólicos compreendem uma composição de resíduos de destilação bisfenólicos monofásica compreendendo:resíduos de destilação bisfenólicos em uma quantidade de 99% a 85% com base no peso da composição; eum solvente em uma quantidade de 1% a 15% com base no peso da composição.
3. Polímero de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o solvente é água ou um solvente orgânico.
4. Polímero de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os resíduos de destilação bisfenólicos compreendem:p,p-bisfenol A;opcionalmente, o,p-bisfenol A;trisfenol;opcionalmente, croman-I (p-(2,2,4-trimetil-4-cromanil)fenol); opcionalmente, fenol; eoutros produtos da reação de fenol-acetona.
5. Polímero de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos é selecionado a partir do grupo que consiste em fenol, cresol, xilenol, fenol substituído com alquila, bisfenol A, bisfenol F e combinações dos mesmos.
6. Polímero de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o composto fenólico independente da composição de resíduos de destilação bisfenólicos compreende pelo menos 90% de fenol.
7. Polímero de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aldeído é selecionado a partir do grupo que consiste em formaldeído, acetaldeído, propionaldeído, n-butiraldeído, isobutiraldeído, benzaldeído, glioxal, furfural, glioxal, glutaraldeído e combinações dos mesmos.
8. Polímero de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o condensado adicionalmente compreende um solvente orgânico.
9. Polímero de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o composto de lignossulfonato compreende um composto selecionado a partir do grupo que consiste em sal de sódio de ácido lignossulfônico, sal de amônio do ácido lignossulfônico, sal de potássio do ácido lignossulfônico, sal de cálcio de ácido lignossulfônico e combinações dos mesmos.
10. Polímero de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o condensado é livre do composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos.
11. Polímero de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o condensado compreende: de 0,5% em peso a 15% em peso de composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos, em que a percentagem em peso total (% em peso) é de 100%.
12. Polímero de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os resíduos de destilação bisfenólicos são derivados a partir de um processo de bisfenol A, os resíduos de destilação bisfenólicos são derivados a partir de um processo de bisfenol F e combinações dos mesmos.
13. Método de preparação de um polímero, o método caracterizado pelo fato de que compreende:misturar e reagir:de 10% em peso a 40% em peso de um aldeído;de 5% em peso a 20% em peso de um composto lignossulfonato;de 1% em peso a 20% em peso de resíduos de destilação bisfenólicos;de 5% em peso a 12% em peso de um catalisador;de 5% em peso a 20% em peso de um composto amina ede 40% em peso a 60% em peso de água, em que a percentagem em peso total (% em peso) é 100%.
14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a adição de um composto fenólico independente de resíduos de destilação bisfenólicos.
15. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a mistura e reação compreende:pelo menos a mistura de um resíduo de destilação bisfenólico e de um composto lignossulfonato para produzir um produto de reação;adição de pelo menos um aldeído ao produto de reação e mistura e reação do produto de reação e pelo menos um aldeído.
16. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os resíduos de destilação bisfenólicos são derivados a partir de um processo de bisfenol A, os resíduos de destilação bisfenólicos são derivados a partir de um processo de bisfenol F e combinações dos mesmos.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US61/951,980 | 2014-03-12 | ||
| US14/642,285 | 2015-03-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR112016020815B1 true BR112016020815B1 (pt) | 2021-12-28 |
Family
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