DE1815897C3 - Verfahren zur Herstellung von härtbaren Copolykondensaten - Google Patents

Description

Als Furanderivate kommen vor allem Furfurol und Furfurylalkohol in Betracht.

Die zur Herstellung der Copolykondensate in Frage kommenden Aldehyde sind gesättigte und ungesättigte ahphatische Aldehyde, insbesondere gesättigte und ungesättigte niedere aliphatische Aldehyde, wie Acetaldehyd, Propionaldehyd, Acrolein, Crotonaldehyd, Formaldehyd oder Gemische mehrerer dieser Aldehyde. Bevorzugt wird die Verwendung von Formaldehyd.

Die Copolykondensation wird in Gegenwart von alkalischen Katalysatoren, wie vorzugsweise von Alkali- oder Erdalkalioxiden und -hydroxiden durchgeführt.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Copolykondensate erhalten, die sich in Gegenwart von Härtungskatalysatoren zu vernetzten Produkten mit ' c-.ier ohne Zufuhr äußerer Wärme aushärten lassen. Als Härtungskatalysatoren werden insbesondere ani-ganische und organische Säuren oder solche Verb ndungen eingesetzt, die unter Wärmeeinwirkung ao ii.ese Säuren bilden.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Copolykondensate zeichnen sich gegenüber !'!lenolharzcn durch eine bessere Härtungsgeschwindig- >eit und gegenüber Harnstoff harzen, wie z. B. in einer as einzigen Stufe hergestellten Harnstoff-Furan-Formaldehyd-Kondensaten, durch ihre höhere Bindefestigkeit, insbesondere nach der Feuchtlagerung, aus. Verglichen mit reinen Furanharzen sind sie durch die Verwendung billigerer und leichter erhältlicher Ausgangsstoffe wirtschaftlich vorteilhafter.

Bei dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Copolykondensat erfolgt kein Ausfallen der Reaktanden im fertigen Harz.

Beispiel 1

35

45

In einem Glaskolben mit Rührwerk und Rückflußkühler werden 0,66 kg Phenol (90°/»ig) und 3,1 kg Formalin (37%ig) zusammen mit 0,74 kg Harnstoff 20 Minuten lang auf 100⁰C erwärmt. Nach dieser Zeit gibt man 1,54 kg Phenol (90°«/ig), 2,07 kg Formalin (37⁰Z₀Jg) und 0,15 kg techn. Furfurylalkohol in der vorgenannten Reihenfolge zu. Der Kolbeninhalt wird wieder auf 100⁰C erwärmt. Man läßt sodann 0,0127 kg NaOH (100%ig) am besten in Form einer 30- bis 40%igen wäßrigen Lösung eintropfen. Die Temperatur von 100°C wird über 55 Minuten gehalten. Danach destilliert man im Vakuum so viel Wasser ab, bis eine Viskosität von etwa 300OcP erreicht ist.

Beispiel 2

33Og Phenol (90°/₀«g). 155Og Formalin (37⁰/„ig) und 367 g Harnstoff werden in einem mit Rückflußkühler und Rührer versehenen Kolben 20 Minuten bei 10O⁰C gehalten. Nach Zugabe von weiteren 550 g Phenol (90V,ig), 259 g 3,5-XyIenol, 1036 g Foimalin (37%ig) und 75 g Furfurol (technisch) kondensiert man unter Eintropfen von 18,8 g einer 34^β/^βη wäßrigen NaOH-Lösung noch 55 Minuten bei 100⁰C. Die Entwässerung des entstandenen Harzes wird so lange durchgeführt, bis eine Viskosität (nach Höppler) von 2500 bis 3000 cP erreicht ist.

Beispiel 3

In einem geeigneten Reaktionskessel mit Rückflußkühler und Rührvorrichtung mischt man 330 kg Phenol (90%ig) mit 1550 kg Formalin (37⁰/„ig) und 367 kg Harnstoff. Diese Mischung erhitzt man 20 Minuten auf 100⁰C. Nach Zugabe von weiteren 770 kg Phenol (90%ig), 1036 kg Formalin (37°/_oig), 125 kg Furfurol erwärmt mau den Kesselinhalt wieder auf 100° C. Man läßt nach Erreichen dieser Temperatur 18,i kg NaOH in Form einer wäßrigen Lösung (34%ig) zufließen und hält die Temperatur noch 50 Minuten bei 100⁰C. Anschließend entfernt man durch Vakuumdestillation so viel Wasser, bis das flüssige Harz einen Feststoffgehait (bestimmt durch Trocknung in 90 Minuten bei 150⁰C) zwischen 40 und 80°/. besitzt.

Beispiel 4

Ein Gemisch aus 396 g Phenol (90%ig), 1860 g Formalin (37°/,ig) und 440,4 g Harnstoff erwärmt man in einem mit Rührer und Rückflußkühler versehenen Kolben 25 Minuten auf 100° C. Nach Beigabe von weiteren 925 g Phenol (96°/_oig), 1243,2 g Formalin (37°/_oig), 90 g Melamin und 90 g Furfurol erwärmt man die Mischung wieder auf 10O⁰C. Sobald diese Temperatur erreicht ist, tropft man eine 30- bis 40°/₀ige wäßrige Lösung, die 3,16 g NaOH enthalt, zu. Die Temperatur von 100° C hält man 50 Minuten. Sodann wird in Vakuum eingeengt, bis eine Viskosität von 2800 bis 4000 cP erreicht ist.

Die Prüfung der Harze auf Härtungsgeschwindigkeit und Bindevermögen bzw. mechanische Festigkeit erfolgte in der Weise, daß unter Verwendung eines definierten Sandes als Füllstoff (Halterner Quarzsand H32) Prüfstäbe zur Messung der Biegefettigkeit bei verschieden langen Härtezeiten hergestellt wurden. Der Bindemittelgehalt, berechnet auf Festharz, betrug 1,57%. Als Härter wurde eine wäßrige Lösung verwendet, die 25 Gewichtsprozent Ammoniumnitrat und 40 Gewichtsprozent Harnstoff enthielt. Sand, Harz und Härter wurden innig miteinander vermischt, die Mischung in eine +GF r Prüfstabform von 225°C eingefüllt, verdichtet und 15 bzw. 30 Sekunden bei 225° C belassen. Nach Erkalten der Stäbe erfolgte die Messung der Biegefestigkeit mit dem +GF+ Prüfgerät. Die Heißbiegefestigkeit wurde an Prüfstäben der gleichen Art unmittelbar nach Ablauf der 120 Sekunden dauernden Härtungszeit (Härtetemperatur 225⁰C) bestimmt. Die Ergebnisse sind in nachfolgender Tabelle zusammengefaßt.

	Viskosität	gehalt	Zusammensetzung	Sand	Hart	Härter	Biegefestigkeit (kalt)	30 see	Biegefestigkeit (heiß) in kp/cm1
Harttyp			der Mischung	g	K	cm*	üyi kp/cm« nach einer Härtezeit bei 22S°C von	73	tuch einer Härtezeit
	cP	V.	2000	45	7		83	bei 22S0C van
Beispiel	3010	70,0	2000	45	7	15 see	81	120 s?C
Harzl	3020	704	2000	. 45,6	7,1	60	93	57
Harz 2	2900	69,1	2000	41,5	6,5	70	71
Harz 3	3700	76,0	74	65
Harz 4		61	69

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zur Herstellung von Copolykondensaten aus Phenolen, aliphatischen Aldehyden, Furanderivaten unc einer Harnstoffkomponente durch Kondensation in Gegenwart alkalischer Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Stufe etwa 30 Gewichtsprozent der Phenole, etwa 60 Gewichtsprozent der Aldehyde und die gesamte Harnstoffkomponente ohne Katalysator kondensiert werden, und daß das erhaltene Produkt in einer zweiten Stufe mit den Restmengen an Phenolen und Formaldehyden sowie der Gesamtmenge an Furanderivaten unter Zusatz einer Base als Katalysator kondensiert wird, wobei die Gesamtmengen in folgenden Molverhältnissen vorliegen:

   Phenole 1,0

   aliphatische Aldehyde 2,0 bis 4,0

   Furanderivate 0,1 bis 1,0

   Harnstoff komponente 0,3 bis 1,0

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion bei einer Temperatur von 10D⁰C durchführt.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das erhaltene flüssige Kondensat mit Hilfe von Härtungskatalysatoren härtet.

   Anspruch 1 bis 3, dadurch

   nächst getrennt herzustellen und anschließend in "mim wSn Verfahrensgang miteinander zu veraschen. Darüber hinaus besteht häufig die Gefahr, üafbeim Vermischen Ausfällungen einer Komponente ^Ent sind auch Verfahren, bei denen die Aus-Bekannt ^sma*_{nem einzigen} Verfahrensschritt zu

   polykondensiert werden (schweize- ·*- U5 050 und britische Patentschrift unter dem Einfluß von Feuchtig-Verfahrei] hergestellten Harze diesen Verfahren, daß im fertigen Harz zu

   io 905 ?| tat und

   oft ein

   ,5

   fahren zu die Aufgabe zugrunde, ein Verweiteres feuchtigdie Reaktanzen

   Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Copolykondensaten aus Phenolen, auä«i*hen Aldehyden, Furanderivaten und e.ner Harnstoffkomponente durch Kondensation in Gegenwart alkalischer K^^^^ zeichnet ist

   -5

   _ Gewichtsprozent Harnstoffkomponente ohne werden und daß das erzweiten Stufe mit den Restund Fonnaldehyden sowie der

   5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als aliphatischen Aldehyd

   Formaldehyd verwendet.

   6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Phenole Phenol, Resole oder Xylenole verwendet.

   7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Harnstoffkomponente Harnstoff. Thioharnstoff oder das Harnstoffderivat Melamin verwendet.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von härtbaren Copolykondensaten aus Phenolen, ahphatischen Aldehyden, Furanderivaten underner

   hegen:

   Phenole

   aliphatische Aldehyde nVu- To

   Furanderivate J™ ¹J

   Harnstoffkomponente U,J Dis ι,υ

   p_{c haf} «ich als vorteilhaft für den Reaktionsablauf Es hat _s,ch als vortenwm _Verfahrens.

   4» erwiesen. wenn ^d'e Jf^P⁶"¹¹¹¹¹

   ^sch""^e" ^^SJ? _von (^polykondensaten nach dem erfindungsgemälkn Verfahren kommen als Phenolkomponente alle Phenole in Betracht, die mit aH-

   phatischen Aldehyden reagieren können und sich bei dieser Reaktion polyfunktioneU verhalten Es smd

   w.e Phenol

   einwertige Phenole wie

   Sticksto

   aufweist

   zeit, Härtegeschwfndigkeit, ftinHefesiiekeit. insbeson- und die dere der Bindefestigkeit nach
   dem gewünschten Endpfödw,
   abgestimmte Eigenschaften zu verleihen, die bei Ver-

   erforderlich ist, die einzelnen Harzkomponenten zu- geeignet.