CS203735B1 - Způsob přípravy vodných roztoků fenolformaldehydových pryskyřic rezolového typu - Google Patents

Způsob přípravy vodných roztoků fenolformaldehydových pryskyřic rezolového typu Download PDF

Info

Publication number
CS203735B1
CS203735B1 CS163979A CS163979A CS203735B1 CS 203735 B1 CS203735 B1 CS 203735B1 CS 163979 A CS163979 A CS 163979A CS 163979 A CS163979 A CS 163979A CS 203735 B1 CS203735 B1 CS 203735B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
phenol
formaldehyde
reaction
solution
reaction mixture
Prior art date
Application number
CS163979A
Other languages
English (en)
Inventor
Jaromir Snuparek
Milan Sima
Zdenek Adamovsky
Karel Pavlik
Original Assignee
Jaromir Snuparek
Milan Sima
Zdenek Adamovsky
Karel Pavlik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jaromir Snuparek, Milan Sima, Zdenek Adamovsky, Karel Pavlik filed Critical Jaromir Snuparek
Priority to CS163979A priority Critical patent/CS203735B1/cs
Publication of CS203735B1 publication Critical patent/CS203735B1/cs

Links

Landscapes

  • Phenolic Resins Or Amino Resins (AREA)

Description

Vynález se týká technologického postupu přípravy vodných roztoků fenolformaldehydových rezolů, vhodných především pro impregnaci celulózových materiálů při výrobě lisovaných vrstvených hmot a lisovacích fólií.
Vodné roztoky fenolformaldehydových rezolových pryskyřic mají velmi široký rozsah použití. Připravují se pro jednotlivé aplikace o různých koncentracích, o různé viskozitě a s různými reakčními vlastnostmi. Fenolické rezolové pryskyřice se tvoří reakcí fenolu s formaldehydem v alkalickém prostředí. V prvním reakčním stupni dochází k adici formaldehydu na fenol za vzniku fenolalkobolů (metylfenolů), které v dalším stupni navzájem reagují za tvorby vícejaderných sloučenin, obsahujících reaktivní metylolové skupiny, které způsobují tvrditelnost pryskyřice. Změnou podmínek reakce při přípravě rezolových pryskyřic lze dosáhnout různých vlastností produktu. Tak například podle druhu a množství použitého alkalického katalyzátoru je možno dosáhnout větší či menší rozpustnosti reakčníhO' produktu ve vodě, na obsahu formaldehydu v reakční směsi závisí množství reaktivních metylolových skupin v reakčním produktu a tím i stupeň reaktivnosti pryskyřice, dobou a teplotou reakce lze o2 vlivňovat molekulovou hmotnost reakčního produktu, resp. jeho viskozitu, stupněm odvodnění lze konečný produkt upravit na potřebnou koncentraci pryskyřice.
Jako katalyzátory reakce se při přípravě ve vodě rozpustných rezolů používají nejčastěji hydroxidy alkalických kovů, zvláště NaOH a KOH, nebo jejich uhličitany či sířičitany a dále hydroxidy nebo kysličníky kovů žíravých zemin, především Ca (OH) 2, Ba(OH)2, CaO, MgO.
Používaný molární poměr fenolu k formaldehydu se pohybuje v širokém rozmezí, a to od 1: 1,1 až do 1: 3. Pro nízkomolekulární produkty o·, nízké viskozitě, které jsou v širokém poměru ředitelné vodou, se aplikuje vysoký molární přebytek formaldehydu, pro výšemolekulární rezoly o vyšší viskozitě a s omezenou mísitelností s vodou, připravované obvykle ve vyšších koncentracích, se používá molární přebytek formaldehydu menší. Čím menší je molární přebytek formaldehydu, tím je zpravidla obsah volného· nezreagovaného fenolu v konečném produktu vyšší. Tvrditelná pryskyřice — rezol — vzniká reakcí v alkalickém prostředí i při molárním poměru fenolu k formaldehydu v reakční směsi větším než 1. I v takovém případě se váže -více než 1 mol formaldehydu na 1 mol fenolu, tzn., že ur203735 čitá část fenolu nezreaguje a zůstává v reakčním produktu. Protože ve zcela vytvrzeném rezolu, kdybychom předpokládali vazbu mezi jednotlivými aromatickými · kruhy mety lánovými můstky, by mohlo být. vázáno teoreticky maximálně 1,5 molu formaldehydu na 1 mol fenolu, není z ekonomického hlediska žádoucí připravovat rezoly s nadměrně vysokým obsahem vázaného formaldehydu, protože ten se při vytvrzování z větší části uvolňuje a bez užitku ztrácí. Naproti tomu technické důvody, např. požadavek dosažení nízké viskozity a vysoké rozpustnosti ve vodě nebo požadavek nízkého obsahu volného fenolu, vyšší reaktivity apod., si často vynucují použití vyššího molárního přebytku formaldehydu. Konkrétní podmínky přípravy v jednotlivých případech proto představují zpravidla ' kompromis mezi oběma uvedenými tendencemi.
Chemická reakce poskytující fenolformaldehydové rezolové pryskyřice, tj. polykondenzace, patří k reakcím postupným se stabilními produkty, tzn., že reakci je možno v kterémkoli stadiu zastavit, případně jen přerušit a pak v ní opět pokračovat. Proces polykondenzace potřebuje energii zvenčí, provádí se proto· v praxi zahříváním reakční směsi. Snížením teploty (ochlazením) reakční směsi se reakce zpomalí, popř. z praktického hlediska zastaví. Volbou teploty a doby reakce lze tedy získávat produkty o rozličné průměrné molekulové hmotnosti, s rozdílnou viskozitou.
Mechanismus tvorby rezolové pryskyřice zahrnuje dva základní typy reakce, a to jednak adici formaldehydu na fenol a jednak kondenzaci vzniklých fenolalkoholů navzájem nebo s fenolem za odštěpení vody. Při nižších reakčních teplotách je podporována více adice, při vyšších teplotách naopak kondenzace. Teplota, při níž je reakce vedena, má tedy také vliv na kvalitativní průběh tvorby pryskyřice, tzn. na chemickou strukturu a z toho plynoucí vlastnosti pryskyřice.
V patentové literatuře se uvádí celá řada různých způsobů a postupů přípravy fenolformaldehydových pryskyřic, směřujících k dosažení takových vlastností produktů, které jsou vyžadovány pro jednotlivé aplikace, nebo k doisažení výhodnější ekonomické stránky výroby. Patenty se týkají zejména nejrůznějších obměn postupů při syntéze (např. pat. NSR č. 1 089 970, .1 182 428,
240 274, 1 570 377 a 1 720 591, franc. pat. č. 1 416 472 a 2 057 858, švýc. pat. č. 346 697 a 366 670), hlavně reakčních podmínek (například pat. SSSR č. 116 938, NSR číslo
001103, USA č. 3 485 797, franc. pat. číslo 1 307 292), sledu , přidávaných reakčních komponent (čs. pat. č. 84 506, franc. pat. č. 1221797, brit. pat. č. 835 548 aj.), druhů katalyzátorů a jejich kombinace (například pat. SSSR č. 170 655 a 171264, brit. pat. č. 1 023 881, austral. pat. č. 212 077 j, čištění a stabilizace produktu (například pat. SSSR
č. 174 354, 193 056, NSR č. 1927 254, USA č. 3 546 153, franc. pat. č. 2 043 775), intenzifikace výroby (například franc. pat. Číslo 1 412 255, 2 074 054, pat. NSR č. 2 063 245) atd.
Mezi jednotlivými parametry přípravy fenolformaldehydových pryskyřic ovlivňujícími vlastnosti pryskyřic existuje ovšem vzájemná závislost, takže jejich variabilnost z hlediska dosažitelnosti požadovaného komplexu hodnot vlastností je omezena. Proto v častých případech může být potřebných vlastností dosahováno pouze dodatečnou úpravnou předtím připraveného pryskyřičného produktu, .jako je například odstraňování nezreagovaných komponent nebo katalyzátorů například čs. pat. č. 96 929), zvýšení reaktivity přídavkem urychlovačů vytvrzování (pat. SSSR č.. 108 714, USA č. 3 186 960), úprava viskozity přídavkem vhodných látek apod.
Uvedené technické i ekonomické nedostatky dosavadních postupů přípravy vodhých roztoků fenolformaldehydových rezolů řeší předkládaný vynález. Jeho předmětem je způsob přípravy vodných roztoků fenolformaldehydových pryskyřic rezolového· typu, vhodných zejména k impregnaci celulózových materiálů především pro vrstvené hmoty a lisovací fólie. Příprava probíhá reakcí 1 molu fenolu s 1 až 2,8 molu formaldehydu v přítomnosti alkalického· katalyzátoru při teplotě 90 až 110 °C, s výhodou při bodu varu reakční směsi po dobu potřebnou k dosažení požadované viskozity reakčního produktu a případně následujícím odvodněním roztoku na žádanou koncentraci pryskyřice a/nebo přídavkem do 10 hmot. %, vztaženo na obsah pryskyřice, látek upravujících fyzikální vlastnosti roztoku. Podstata tohoto vynálezu spočívá v tom, že vodný roztok formaldehydu se přidává ke směsi fenolu s katalyzátorem, zahřívané na reakční teplotu, postupně, s výhodou kontinuálně, a tak, aby hodnota molárního poměru fenolu k formaldehydu v reakční směsi byla v každém okamžiku reakce až do zreagování nejméně 80 hmot. % použitého množství fenolu větší než 1,1, s výhodou větší než 1,5. Fenol lze částečně nebo zcela nahradit jednotlivými homology fenolu nebo jejich směsmi, vodný roztok formaldehydu částečně polymery formaldehydu.
Vyšší účinnost tohoto postupu přípravy ve vodě rozpustných rezolů v porovnání s dosud! známými způsoby, spočívá v tom, že vedením reakce při stálém vysokém molárním přebytku fenolu v reakční směsi jsou reakční podmínky méně příznivé pro tvorbu polymetolfenolových sloučenin. Proto je ve výsledném reakčním produktu molární poměr mezi. formaldehydem vázaným ve formě metylénových můstků a formaldehydem vázaným ve formě dimetylénéterových můstků a/nebo metylolových skupin větší, než je tomu u známých a aplikovaných způsobů přípravy rezolů za molárního přebytku formal203735 dehydu ve výchozí reakční směsi. Důsledkem toho je nižší obsah volného fenolu v reakčním produktu a jeho nižší viskozita, vztaženo- na srovnatelnou hodnotu molárního poměru celkově vsazených reakčních komponent a srovnatelný obsah tuhých látek (pryskyřice). Takový pryskyřičný produkt má podstatně lepší způsobilost k pronikání do celulózových materiálů, jako- je například papír, takže může být k impregnaci takových materiálů použito roztoků o vyšší koncentraci, tj. s menším obsahem vody, oproti pryskyřičným produktům získaným konvenčním způsobem, což představuje výrazný ekonomický efekt. Významným znakem technologie přípravy rezolové pryskyřice nově navrhovaným, postupem je malý obsah nezreagovaných komponent i nízkomolekulárních, s vodní parou těkavých látek v reakční směsi na konci procesu přípravy, takže destilační voda odpadající při zahušťování produktu destilací za sníženého tlaku je čirá a. zůstává čirá i po mnoha dnech skladování, což představuje rovněž význačný ekonomický přínos.
Další výhodou navrženého postupu je možnost bezpečně vést reakci i v provozním měřítku na velkoobjemových reaktorech při ekonomicky výhodné teplotě bodu varu reakční směsi, vzhledem ke stejnoměrnému rozložení vývoje reakčního tepla v průběhu procesu přípravy pryskyřice.
Vyšší účinek způsobu podle vynálezu v porovnání se způsobem dosud aplikovaným je patrný z příkladů, uvádějících postupy přísložení doba reakce při teplotě varu,min.
násady 5 - - -10 20 30 40 52
obsah fenolu
molů 4,0 · 1,06 0,83 0,58 0,46 0,40 0,37
obsah formaldehydu
molů 7,0 2,16 1,57 0,90 0,57 0,40 0,33
okamžitý -mol. X
poměr
fenol/for-maldehyd 0,57 0,49 0,53 0,64 0,80 1,00 1,12
Výsledný pryskyřičný produkt má tyto vlastnosti:
Index lomu nD/20 °C 1,5386 viskozita MPa . s/20 °C 2020 obsah bromovatelných Játek, hmot. v % - 4,1 obsah vody, hmot. % 23,1 želat, doba při 150°C.na desce, s 82
Příklad 2
Do trojhrdlé sulfurační baňky obsahu 1500 ml, opatřené teploměrem, míchadlem, zpětným a destilačním chladičem se předloží
376 g fenolu
161 g formalinu (37,2%)
7,5 g louhu sodného a tato reakční směs se uvede během 10 miB pravý a příslušné vlastností produktu při srovnatelných, základních podmínkách přípravy. Příklad 1 se vztahuje na konvenční postup přípravy vodného roztoků fenolf o-rmaldehydového rezolu s molárním přebytkem formaldehydu v násadě, příklad 2 na pó-stup podle vynálezu se stálým velkým molárním přebytkem fenolu v reakčním směsi. Přikladl
Do tříhrdlé sulfurační baňky obsahu 1500 ml, opatřené -teploměrem, míchadlem, zpětným a destilačním chladičem se předloží:
376 g fenolu
565 g formalinu (37,2%)
7,5 g louhu sodného a tato reakční směs se během 20 minut uvede zahřátím na teplotu bodu varu, při níž se udržuje při zapojení zpětného chladiče po- dobu 52 minut, kdy je dosaženo kondenzačního stupně reakčního produktu, odpovídající mísitelnosti směsi reakčního produktu s metanolem ve hmotnostním poměru 1 : 5 s vodo-u v objemovém po-měru 1:13. Reakční produkt je ochlazen a podroben destilací za sníženého tlaku 9,06.10-2 MPa oddestiluje se 280 g destilátu-. U vzorků reakční směsi, odebíraných, v 5—lOminutových intervalech v průběhu reakce za teploty bodu varu reakční. -směsi bylo analyticky zjištěno její složení v jednotlivých okamžicích reakce:
nut na teplotu bodu varu. Jakmile Je této teploty dosaženo, přikapává se k reakční směsi za stálého varu formalin takovou stejnoměrnou rychlostí, aby 401 g formalinu bylo- přikapáno- během 50 minut. Po dalších 13 minutách je dosaženo kondenzačního stupně reakčního produktu, odpovídajícího mísitelnosti směsi reakčního produktu s metanolem ve hmotnostním poměru 1: 5 s vodou v objemovém poměru 1:13. Reakční produkt se ochladí a podrobí destilaci za sníženého tlaku 9,06.10-2 MPa, oddestiluje se 280 g destilátu.
U vzorků reakční směsi, odebíraných v 5 ~ až lOminutových intervalech v průběhu reakce za teploty bodu varu reakční směsi bylo analyticky zjištěno její složení v jednotlivých okamžicích reakce složení násady 5 obsah fenolu molů 4,0 2,5 obsah formaldehydu molů 2,0 0,35 okamžitý mol. poměr fenol/formaldehyd 2,0 7,2
Výsledný pryskyřičný produkt index lomu nD/20°G viskozitu mPa . s/20 °C obsah bromovatelných látek, hmot, % .
doba reakce při bodu varu, min
10 20 30 . .40 50 83
1,8 0,96 0,61 0,45 0,34 0,2:5
0,53 0,52 0,46 0,42 . ; 0,40 0,30
4.5 2,4 1,53 z 1,12 0,85 0,83
tyto vlastnosti:
1,5380 obsah formaldehydu, hmot. % 0,7
1350 obsah vody, hmot. % 23,0 81
3,4 želat, doba při 150 °C, na desce, s

Claims (3)

  1. PREDMET
    1. Způsob přípravy vodných roztoků fenolformaldehydových pryskyřic rezolového typu, vhodných zejména k impregnací celulózových materiálů především pro vrstvené hmoty a lisovací fólie, reakcí 1 molu fenolu s 1 už 2,8 molu formaldehydu v přítomnosti alkalického katalyzátoru při teplotě 90 až 110 °C, s výhodou při bodu varu reakční směsi, po dobu potřebnou k dosažení požadované viskozity reakčního produktu a případně následujícím odvodněním roztoku na žádanou koncentraci pryskyřice a/nebo přídavkem do 10 hmot. %, vztaženo nu obsah pryskyřice, látek upravujících fyzikální vlastnosti roztoku, vyznačený tím, že vodný roztok formaldehydu se přidává ke směvynalezu si fenolu s katalyzátorem, zahřívané na. reakční teplotu, postupně, s výhodou kontinuálně, a tak, aby hodnota molárního poměru fenolu k formaldehydu v reakční směsi byla v každém okamžiku reakce až do zreagování nejméně 80 hmot. % použitého množství fenolu větší než 1,1, s výhodou větší než 1,5.
  2. 2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že vodný roztok formaldehydu se případně částečně nahradí polymery formaldehydu.
  3. 3. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že fenol se případně částečně» nebo zcela nahradí jednotlivými homology fenolu nebo jejich směsmi.
CS163979A 1979-03-13 1979-03-13 Způsob přípravy vodných roztoků fenolformaldehydových pryskyřic rezolového typu CS203735B1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS163979A CS203735B1 (cs) 1979-03-13 1979-03-13 Způsob přípravy vodných roztoků fenolformaldehydových pryskyřic rezolového typu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS163979A CS203735B1 (cs) 1979-03-13 1979-03-13 Způsob přípravy vodných roztoků fenolformaldehydových pryskyřic rezolového typu

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS203735B1 true CS203735B1 (cs) 1981-03-31

Family

ID=5351236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS163979A CS203735B1 (cs) 1979-03-13 1979-03-13 Způsob přípravy vodných roztoků fenolformaldehydových pryskyřic rezolového typu

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS203735B1 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4110279A (en) High temperature polymers from methoxy functional ether aromatic monomers
US3384618A (en) Method of producing synthetic resins from aromatic glycols and a phenol
US4578448A (en) High-ortho phenol-formaldehyde resoles containing hemiformal groups
US3932334A (en) Calcia catalyzed resins
US6133403A (en) Reactive diluents for acid curable phenolic compositions
USRE30375E (en) Calcia catalyzed resins
US3390128A (en) Resin composition and method of preparing same, said resin resulting from the reaction of bisphenol, formaldehyde and a spaced polyphenol
WO1994018187A1 (en) Resinous binder compositions
US4337334A (en) Process for production of phenolic resin from bisphenol-A by-products
CS203735B1 (cs) Způsob přípravy vodných roztoků fenolformaldehydových pryskyřic rezolového typu
AU718352B2 (en) Reactive diluents for acid curable phenolic compositions
US4011280A (en) Process for the production of binders for weather-proof wood materials and product
US4252938A (en) Acid agent from phenolic reactants aldehydes and aryl sulphonic acids and process for producing the same
US3677979A (en) Sulfonated phenol-aldehyde resins
WO1998050467A1 (fr) Composition de resine et panneau realise avec cette resine
US3631151A (en) Process for the manufacture of thermosetting synthetic resins comprising condensing an open chain aryl borate with formaldehyde
US3005798A (en) Color improvement in phenolformaldehyde resins
US2453704A (en) Furfuryl alcohol-phenolic resins
US2486392A (en) Alkylfuran resins and method of making same
US3640932A (en) Compositions for sand core mold elements
US4166166A (en) Process for producing acetophenone-modified phenolic resin
US3658759A (en) Fluorinated resole
EP0064055B1 (en) Phenol formaldehyde resoles and laminates
Papadopoulou et al. Furfural-based phenolic resins for plywood panels: From basic concepts to upscale production
US2263290A (en) Nitrourea-phenol-aldehyde condensation products