PL210378B1

PL210378B1 - Sposób otrzymywania żywicy rezolowej

Info

Publication number: PL210378B1
Application number: PL381160A
Authority: PL
Inventors: Edward Jasiński; Bronisław Kałędkowski; Marian Gryta; Jan Uzar; Tomasz Podulka; Mariusz Szemień; Grzegorz Czochara; Janina Gil; Grażyna Bieniek; Bolesław Łoziński; Halina Goliszewska; Janina Piekło
Original assignee: Inst Ciężkiej Syntezy Organicznej Blachownia; Zakłady Tworzyw Sztucznych Erg W Pustkowie Społka Akcyjna
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2012-01-31
Also published as: PL381160A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób syntezy żywicy rezolowej do produkcji laminatów drzewnych.

Żywicę rezolową do produkcji laminatów drzewnych wytwarza się przez kondensację fenolu z formaldehydem w obecności wodorotlenków metali alkalicznych a nastę pnie modyfikację powstał ych produktów alkoholami alifatycznymi.

Z polskiego opisu patentowego 157 604 wynika, że żywicę do laminatów drzewnych (sklejki wodoodpornej) otrzymuje się w zmienno-temperaturowym, wieloetapowym procesie obejmującym wytworzenie mieszaniny zawierającej 15-25% molowych fenolanu sodowego, 70-85% molowych fenolu i 0,01-5% molowych wodorotlenku sodowego w temperaturze 40-90°C, którą nastę pnie poddaje się etapowej kondensacji z formaldehydem, przy czym w pierwszym etapie dodaje się w 1-3 częściach 1,4-1,8 mola formaldehydu na 1 mol fenolu i kondensuje w temperaturze 61-67°C przez 150-200 minut, a następnie w drugim etapie dodaje 0,8-1,0 mola formaldehydu na mol fenolu i wodorotlenek sodowy w ilości 0,4-0,5 mola na mol fenolu i kondensuje w temperaturze 71-77°C powyżej 60 minut, aż do spadku zawartości wolnego fenolu poniżej 1% wagowych i formaldehydu poniżej 2% wagowych i uzyskania lepkość 90-130 mPa-s w 20°C, w trzecim etapie dodaje się wodorotlenek sodowy w ilości 0,1-0,2 mola na mol fenolu, podgrzewa mieszaninę reakcyjną do temperatury 77-83°C i w tej temperaturze prowadzi się kondensację do uzyskania lepkości 250-600 mPa-s w temperaturze 20°C. Wadą tego sposobu jest wieloetapowość procesu otrzymywania żywicy.

Stosunkowo duża zawartość alkaliów (NaOH) wyklucza stosowanie jej do produkcji elementów urządzeń o podwyższonej odporności na przebicia elektryczne.

W opisie patentowym USA 5.451.657 przedstawiono sposób syntezy żywicy fenolowej, typu rezolowego do produkcji laminatów drzewnych (sklejki wodoodpornej) pozwalający na skrócenie czasu utwardzania żywicy i równomierne usunięcie wilgoci, przed zakończeniem termicznego utwardzenia środka wiążącego. Wynalazek dotyczy żywicy fenolowo-formaldehydowej posiadającej 40-50% zawartości umownych części nielotnych. Sposób syntezy obejmuje sporządzenie roztworu fenolu i formaldehydu oraz dodanie katalizatora obejmującego:

• wodorotlenek sodu • wodorotlenek potasu i • ich kombinacje.

Żywicę otrzymuje się przy stosunku molowym formaldehyd : fenol 1,8-2,8 w obecności katalizatora stanowiącego 3-9% wodorotlenku metalu alkalicznego w przeliczeniu na NaOH w tym mniej niż 1% KOH. Do żywicy dodawany jest węglan potasu w ilości 0,1-0,75%. Wynalazek dotyczy możliwości skrócenia czasu żelowania żywic fenolowych przy użyciu związków potasu. Znane są w literaturze i stosowane w praktyce przemysłowej dodatki skracające czas utwardzania żywic rezolowych, które zawierają węglan potasowy. Dodatek związków potasowych w stosunkowo dużej ilości podwyższa koszty produkcji żywic.

Przedstawione opisy patentowe zawierają sposoby otrzymywania żywic fenolowych, które stosuje się do produkcji laminatów drzewnych (sklejki wodoodpornej) z użyciem fornirów drzew iglastych i liściastych. Ze względu na wymagany krótki czas prasowania pakietów (zaimpregnowanych i zlepionych arkuszy fornirów) stosowany jest duży udział alkaliów w celu podwyższenia reaktywności żywic (skróceniu ich czasu żelowania).

Sposób według wynalazku dotyczy otrzymywania żywicy fenolowo-formaldehydowej stosowanej do produkcji laminatów drzewnych wyłącznie z fornirów drzew liściastych o podwyższonych właściwościach dielektrycznych. Żywica ta w przeciwieństwie do żywic znanych ze stanu techniki posiada zdecydowanie mniejszą zawartość alkaliów.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że kondensację fenolu z formaldehydem prowadzi się przy stosunku molowym 1 :1,50:1,75 w obecności 0,50: 2,5 cg/g wodorotlenków metali alkalicznych lub ich mieszanin w stosunku do masy fenolu i formaliny o stężeniu 37 cg/g, w temperaturze 60: 85°C, przy czym proces prowadzi się w temperaturze 75: 85°C do przereagowania minimum 90 cg/g fenolu, a następnie żywicę modyfikuje się alkoholami pierwszo- lub drugorzędowymi o wzorze ogólnym: (HO)(CH2)nCH3 gdzie: n = 0: 3 lub ich mieszaninami, w takiej ilości, aby ich udział w żywicy wynosił 1-10 cg/g.

P r z y k ł a d 1

Do reaktora o pojemności 0,5 dm³ wprowadza się 94,1 g fenolu, 130,0 g formaliny zawierającej 37 cg/g formaldehydu, oraz 64,5 g wody i 2,2 g wodorotlenku sodowego. Kondensację prowadzi się

PL 210 378 B1 w temperaturze 68±1°C przez 110 minut. Nastę pnie reakcje kontynuuje się w temperaturze 82±1°C przez 125 minut, po czym obniża się temperaturę do 63±1°C i prowadzi proces jeszcze przez 295 minut. Całość ochładza się do temperatury 20°C i dodaje się 10,0 g równowagowej mieszany metanolu i izopropanolu.

Otrzymana żywica posiada charakterystykę:

• zawartość wolnego fenolu, cg/g - 1,72 • zawartość wolnego formaldehydu, cg/g - 0,12 • zawartość części nielotnych, cg/g - 38,9 • zawartość alkaliów, cg/g - 0,74

P r z y k ł a d 2

Do reaktora o pojemności 4 dm³ wprowadza się 998,1 g fenolu, 315,0 g wody i 58,8 g wodorotlenku potasowego. Całość miesza się przez 15 minut, po czym dodaje się n 1463,1 g formaliny o zawartości 37 cg/g formaldehydu. Kondensację fenolu z formaldehydem prowadzi się w temperaturze 78±1°C przez 185 minut. Następnie dodaje się 227,7 g wody i kontynuuje proces przez 210 minut. Całość ochładza się, a po osiągnięciu temperatury 20°C dodaje się 174,4 g równowagowej mieszany metanolu, etanolu i izopropanolu.

Otrzymana żywica posiada charakterystykę:

• zawartość wolnego fenolu, cg/g - 1,18 • zawartość wolnego formaldehydu, cg/g - 0,15 • zawartość części nielotnych, cg/g - 38,0 • zawartość alkaliów, cg/g - 1,83

P r z y k ł a d 3 (porównawczy)

Do reaktora o pojemności 1,5 m³ wprowadza się 376,4 kg fenolu, 560,0 kg formaliny o zawartości 37 cg/g formaldehydu, 10,0 kg wodorotlenku sodowego, 18,0 kg wodorotlenku potasowego i 212,0 kg wody. Kondensację fenolu z formaldehydem prowadzi się w temperaturze 65±1°C przez 180 minut. Następnie prowadzi się kondensację w temperaturze 75+1°C przez 80 minut. Obniża się temperaturę do 70±1°C i kontynuuje proces przez 435 minut. W temperaturze około 20°C dodaje się 93,9 kg równowagowej mieszany metanolu i etanolu. Otrzymana żywica posiada:

• zawartość wolnego fenolu, cg/g - 1,88 • zawartość wolnego formaldehydu, cg/g - 0,38 • zawartość części nielotnych, cg/g - 36,5 • zawartość alkaliów, cg/g - 1,90

Laminaty otrzymane z użyciem żywicy przedstawionej w przykładzie 3 (polikondensacja w temperaturze 75±1°C prowadzona tylko przez 80 minut) posiadają niedostateczną spoinę, więcej żywicy wsiąka w głąb forniru, mimo, że zawartość katalizatora przewyższa zastrzegany zakres.

Claims

Sposób otrzymywania żywicy rezolowej w reakcji kondensacji fenolu z formaldehydem w obecności wodorotlenków metali alkalicznych, znamienny tym, że kondensację fenolu z formaldehydem prowadzi się przy stosunku molowym 1:1,50:1,75 w obecności 0,50:2,5 cg/g wodorotlenków metali alkalicznych lub ich mieszanin w stosunku do masy fenolu i formaliny o stężeniu 37 cg/g, w temperaturze 60: 85°C, przy czym proces prowadzi się w temperaturze 75: 85°C do przereagowania minimum 90 cg/g fenolu, a następnie żywicę modyfikuje się alkoholami pierwszo- lub drugorzędowymi o wzorze ogólnym: (HO)(CH2)nCH3 gdzie: n = 0: 3 lub ich mieszaninami, w takiej ilości, aby ich udział w żywicy wynosił 1-10 cg/g.