CS197063B1

CS197063B1 - Způsob přípravy fenolformaldehydové pryskyřice rezolového typu

Info

Publication number: CS197063B1
Application number: CS304078A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Jahelka; Horst Hubatsch; Jaroslav Riha; Jiri Kozuch
Original assignee: Jaroslav Jahelka; Horst Hubatsch; Jaroslav Riha; Jiri Kozuch
Priority date: 1978-05-12
Filing date: 1978-05-12
Publication date: 1980-04-30

Abstract

Vynález se týká přípravy fenolformaldehydové pryskyřice rezolového typu např. pro lepení dřevotřískových desek nebo překližky s vysokou odolností vůči vodě bez předsoušení nanesené pryskyřice, cestou vícestupňové reakce fenolu s formaldehydem v alkalickém prostředí.

Description

Pryskyřice připravena dle vynálezu má minimální obsah volného fenolu i formaldehydt a má vysokou reaktivitu. Je neomezeně mísitelná s vodou.

Pro tyto vlastnosti má pryskyřice dle vynálezu výhodné užití např. jako pojivo pro výrobu aglomerovaných materiálů na bázi dřeva, a to především pro výrobu vodovzdorných překližek.

Eevýhodou běžně vyráběných pojiv pro tyto účely je jejich nízká reaktivita, značná penetrace do dřevní hmoty, vysoký obsah volných/složek (fenol, formaldehyd) zhoršujících pracovní i životní prostředí, dále krátká životnost pojiv. Uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje pryskyřice podle vynálezu. Splňuje požadavek univerzálního použití jako pojivá, např. pro výrobu překližek, dřevovláknitých i dřevotřískových desek a podobně, bez

197 063

197 063 náročných úprav na stávajících výrobních zařízeních. Zvýšená reaktivita pryskyřice dovoluje snížit lisovací teploty až na 120 °C při současném zvýšení kapacit výrobních linek o 20 %. Nízká míra penetrace pryskyřice do dřevní hmoty dovoluje snížit měrnou spotřebu pryskyřice v kližné spáře o 40 g/m . Důležitou vlastností navrhované pryskyřice je výrazné zlepšení zdravotně hygienických podmínek. Exhalace škodlivin při zpracování jsou minimalizoány pod přípustné meze, z hotových výrobků jsou prakticky nulové. Výhodou navrhované pryskyřice je i její 3x delší životnost proti stávajícím známým typům fenolformaldehydových pryskyřic pro uvedené účely.

Příprava pryskyřice spočívá v reakci fenolu s formaldehydem zs přítomnosti alkálie, např. hydroxidu sodného. Reakce probíná ve více stupních. Tyto reakčni stupně nejsou oproti známým a popsaným způsobům řízeny teplotou, resp. časem, po který reakce probíhá, nebo viskozitou konečného produktu, jako je například uvedeno v patentech zabývajících se přípravou fenolformaldehydových pryskyřic rezolového typu (např. SSSR 408 954, SSSR 389 113, ČSSR 118 126, ČSSR 101 927, USA 2 579 329 aj.), nýbrž .jsou řízeny tak, aby v reakčni směsi vznikaly požadované látky, takže příprava fenolformaldehydové pryskyřice podle vynálezu není prakticky omezována reakčni teplotou a reakčním časem a viskozitou produktu, výbrž typem látek vznikajících v reakčni směsi a jejich množstvím. Typ látek a jejich množství lze určit pomocí gelové chromatografie, která jednotlivé látky v reakční směsi od sebe rozdělí a určí jejich přesné koncentrace.

První stupeň reakce je charakterizován převážně adiční reakcí fenolu s formaldehydem přičemž polykondenzační reakce jsou při něm nežádoucí a je nutné vést mechanismus reakce takovou cestou, aby polykondenzační reakce byly co nejvíce potlačeny. V prvním stupni reakce- reaguje volný fenol s formaldehydem za vzniku převážně fenolalkoholů. Na 1 mol fenolu se nadávkuje 1,5 - 2,8 molu formaldehydu a C,3 - 1,6 molu hydroxidu a nadávkuje se voda v množství odpovídající požadované viskositě směsi. Směs se vyhřeje na 40 - 65°C, s výhodou na 55 - 57°C a udržuje se při této teplotě tak dlouho, až vznikne reakčni směs o složení maximálně 5 % hmotnostních fenolu, minimálně 36 % hmotnostních fenolalkoholů a maximálně 10 % hmotnostních kondenzačních produktů.

Druhý stupeň reakce je charakterizován kondenzační reakcí látek vzniklých v reakčni směsi a je veden za podmínek, tak, aby vznikly v konečném stádiu produkty plykondenzace a zanikly, resp. se snížily na minimum látky vziklé v prvním stupni reakce. Směs se vyhřeje na teplotu od 70°0 až do varu, při které směs kondenzuje do konečného stavu, charakterizovaného tím, že obsah volného fenolu poklesne pod 0,5 % hmotnostních, obsah fenolalkoholů je nižší než 7,5 % hmotnostních, obsah kondenzačních produktů tvoří minimálně 39 % hmotnostních. Po dosažení tohoto stavu se směs ochladí a upraví na požadovanou viskositu.

197 063

Příklad:

Do roztoku se nadávkovalo 200 g fenolu, 55 g hydroxidu sodného a 168 g vody. Při teplotě 20 - 40 °C se do směsi přidalo 367 g 37 %ního formaldehydu. Směs se vyhřála na 54 - 57°C a udržovala se při této teplotě tak dlouho, až ve směsi se snížil obsah fenolu na 1,8 % hmotnostních, vznikly fenolalkoholy v množství 39,7 % hmotnostních s obsahem kondenzačních produktů tvořil 4,5 % hmotnostních. Pak byla teplota zvýšena na 85 - 90 °C a směs byla při této teplotě udržována tak dlouho, až obsah fenolu klesl na 0,17 % hmotnostních, obsah fenolalkoholů klesl na 5,00 % hmotnostních, obsah kondenzačních produktů vzrostl na 40,33 % hmotnostních. Pak byla směs ochlazena na pokojovou teplotu.

Výsledný produkt vyrobený postupem uvedeným v příkladu 1. měl tyto základní charakteristiky:

sušina produktu (2 hod při 150°C) obsah volného fenolu (plynový chromatograf) obsah volného formaldehydu (potenciometricky) obsah hydroxidu sodného

Viskosita při 20°C

Rozpustnost ve vodě

42,3 % hmotnostních 0,17 % hmotnostních 0,003% hmotnostních 7,00 % hmotnostních

145 mPa . s neomezené

Složení reakční směsi se sleduje na gelovém chromatografu na systému předem ocejchovaném. Frekvenci odběru vzorků, ani jejich počet nelze přesně číselně určit, nebot rychlost reakce v obou stupních je závislá jednak na použitém molárním poměru fenolu ku formaldehydu, na množství hydroxidu sodného, zředěného vodou a zvláště pak na teplotě, při které reakce probíhá. Např. v uvedeném konkrétním případě stačilo v prvním stupni reakce odebrat první vzorek za 50 minut a každý následující za dalších 60 minut. Uvedených parametrů bylo dosaženo po 180 minutách reakce. V druhém stupni byl první vzorek odebírán po 120 minutách a každý následující po 60 minutách, přičemž uvedených parametrů bylo dosaženo za 180 minut reakce v druhém stupni, t.j. celkově od počátku reakce za 360 minut.

Odebraný vzorek ochlazený na pokojovou teplotu se odvážil v množství 1 - 1,3 g a roztřepal se v odměrné baňce s 6 - 8 mililitry tetrahydrofuranu, přidalo se 80 - 100 mikrolitrů kyseliny octové ledové, doplnilo tetrahydrofuranem na celkový objem lO.mililitrů.

Do vzorku se pak přidalo 5 - 6 g molekulového síta 3 A o zrnění 1-3 mm, čímž nastalo odvodnění vzorku. Poté se vzorek po odstranění molekulového síta nastřikoval do gelového chromátografu v množství 200 mikrolitrů.

Vzorky byly analyzovány na plně automatizovaném nepřetržitě pracujícícm gelovém chromátografu. V zařízení byl zapojen systém S kolon firmy Waters (USA). Délka kolony

197 063 byla 1,2 metru, vnitřní průměr 9 mm. Kolony byly naplněny polystyren-divynylbenzenovým gelem, v průměru částic 35 - 75 mikronů, značky PORAGEL resp. STYREL.

Jako eluční medium byl použit tetrahydrofuran při teplotě 23 + 3°C o průtoku 0,5 mililitru za minutu. Tetrahydrofuran byl· před použitím zbaven stabilizačních přísad, vysušen a předeetilován.

Složení eluátu bylo určováno diferenciálním UV analyzátorem výrobce ČSAV Praha při vlnové délce 254 manometry.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Způsob přípravy-fenolformaldehydové pryskyřice rezolovóho typu, např. pro lepení dřevotřískových desek nebo překližky vysoce odolávající vodě vyznačený tím, že na 1 mol fenolu se dávkuje 1,5 - 2,6 molu formaldehydu, 0,3 - 1,8 molu hydroxidu sodného a voda v množství odpovídající požadované viskositě směsi, přičemž se postupně zvyšuje teplota směsi na 40 - 65 °C, s výhodou na 55 - 57°C, která se udržuje až do doby vzniku reakční směsi o složení maximálně 5 % hmotnostních fenolu, minimálně 36 % hmotnostních fenolalkoholů a maximálně 10 % hmotnostních kondenzačních produktů; tato směs se pak vyhřívá na teplotu od 70°C do varu, až do doby kdy produkt obsahuje pod 0,5 % fenolu, obsah fenolalkoholů je nižší než 7,5 % hmotnostních a obsah kondenzačních produktů je minimálně 39 % hmotnostních.