PL211698B1 - Sposób otrzymywania modyfikowanej żywicy fenolowo-formaldehydowej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania modyfikowanej żywicy fenolowo-formaldehydowej do produkcji laminatów elektroizolacyjnych.

Z polskiego opisu patentowego nr 175 536 wynika, że ż ywicę do produkcji wyrobów elektroizolacyjnych otrzymuje się w wyniku kondensacji formaldehydu z fenolem przy stosunku molowym 1,1-1,4, w obecności katalizatora będącego produktem kwaternizacji trietanoloaminy tlenkiem etylenu przy stosunku molowym tlenku etylenu do trietanoloaminy jak 1:1-2. Katalizator stosuje się w ilości 5-15 g na 1 mol fenolu. Proces kondensacji prowadzi się do momentu przereagowania minimum 90 cg/g użytego formaldehydu, następnie zatęża się produkty kondensacji w granicach 65-96 cg/g, a roboczą lepkość żywicy uzyskuje się przez dodanie alkoholi alifatycznych C1-C3 lub ich mieszaniny.

Z polskiego opisu patentowego nr 175 868 znany jest sposób wytwarzania ż ywicy fenolowo-krezolowo-formaldehydowej do produkcji wyrobów elektroizolacyjnych polegający na wymieszaniu w temperaturze otoczenia żywicy krezolowo-formaldehydowej o czasie żelowania w granicach 250350 s z otrzymaną przez kondensację 100 cg/g frakcji krezolowej zawierającej 48 cg/g m-krezolu, z 2833 cg/g formaldehydu w obecności amoniaku z żywicą fenolowo-formaldehydową o czasie żelowania w granicach 180-350 s, którą otrzymuje się przez kondensację 100 cg/g fenolu z 33-38 cg/g formaldehydu, w obecności katalizatora będącego produktem kwaternizacji i oksyetylenowania trietanoloaminy przy stosunku molowym tlenku etylenu do trietanoloaminy jak 1-3:1. Stosunek wagowy żywicy fenolowo--formaldehydowej do żywicy fenolowo-krezolowo-formaldehydowej jest jak 1:6-20, a lepkość ustala się przez dodanie metanolu. Zastosowany do syntezy żywicy fenolowo-formaldehydowej katalizator będący produktem kwaternizacji trietanoloaminy tlenkiem etylenu, który po zakończeniu kondensacji pozostaje w stanie niezmienionym (wolnym) i jako czwartorzędowy wodorotlenek amoniowy negatywnie wpływa na właściwości dielektryczne laminatów. Temu negatywnemu zjawisku przeciwdziała się między innymi stosując duży udział żywicy krezolowo-formaldehydowej, wahający się w granicach 85,7-95,2 cg/g.

Celem wynalazku było opracowanie sposobu syntezy żywicy, w którym wyeliminowane będzie to negatywne działanie katalizatora, bez konieczności stosowania dużych ilości krezolu.

Nieoczekiwanie okazało się, że prowadząc kondensację fenolu z formaldehydem w obecności katalizatora będącego związkiem lub mieszaniną związków związanych chemicznie z żywicą, osłabia się lub eliminuje negatywne oddziaływanie tego katalizatora na środowisko w późniejszym procesie przetwórczym. Nie jest także potrzebne oddzielne syntezowanie żywicy alkilofenolowo-formaldehydowej, wystarczy wprowadzić krezol lub mieszaninę krezoli do gotowej żywicy fenolowo-formaldehydowej.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że fenol z formaldehydem się kondensuje się przy stosunku molowym fenol:formaldehyd = 1:1,0-1,5 w obecności katalizatora zasadowego będącego związkiem lub mieszaniną związków o wzorze HNR1R2 gdzie: R1 i R2 to H i/lub CnH2n+1, n = 1-3, w ilości 0,05-0,15 mola/1 mol fenolu, w temperaturze 50-100°C do uzyskania czasu żelowania w granicach 130-180 s (150°C, 1 ml), mieszaninę reakcyjną zatęża się do zawartości poniżej 5 cg/g wody, a następnie rozcieńcza się alkoholem lub mieszaniną alkoholi CnH2n+1OH, gdzie: n = 1-3 do wymaganej lepkości, chłodzi się oraz modyfikuje się krezolami lub ich mieszaniną w ilości stanowiącej 0,1-5,0 cg/g udziału w żywicy.

P r z y k ł a d 1

Do reaktora o pojemności 0,5 dm³ wprowadza się 94,1 g fenolu, 93,3 g formaliny o stężeniu 37 cg/g i 5,1 g dietyloaminy. Proces kondensacji prowadzi się w temperaturze 80-95°C mieszając zawartość reaktora przez 180 minut. Następnie zatęża się mieszaninę reakcyjną do zawartości 3,1 cg/g wody. Całość ochładza się do temperatury 30°C, dodaje się 49,1 g metanolu i 6,5 g o-krezolu.

Otrzymana żywica posiada następujące właściwości:

• zawartość części nielotnych, cg/g - 61,3 • lepkość (20°C), mPa · s - 225,0 • czas ż elowania (150°C, 1 ml), s - 145,0

W warunkach laboratoryjnych impregnuje się papier otrzymaną ż ywicą . Otrzymuje si ę laminat o grubości 0,8 mm o następujących właściwościach:

• Napięcie przebicia -¹· (prostopadłe) (kV) - 11,0 • Napięcie przebicia || (równoległe) (kV) - 23,0 • Naprężenie zrywające (MPa) - 190,0 • Chłonność wody (mg) - 108,0

PL 211 698 B1

P r z y k ł a d 2

Do reaktora o pojemności 0,5 dm³ wprowadza się 94,1 g fenolu, 93,3 g formaliny o stężeniu 37 cg/g i 4,4 g dietyloaminy i 0,5 g wody amoniakalnej o stężeniu 25 cg/g. Proces kondensacji prowadzi się mieszając zawartość reaktora w temperaturze 85-95° przez 180 minut. Następnie zatęża się mieszaninę reakcyjną do zawartości 2,1 cg/g wody. Całość ochładza się do temperatury 30°C dodaje się 47,0 g metanolu i 7,2 g o-krezolu.

Otrzymana żywica posiada następujące właściwości:

• zawartość części nielotnych, cg/g - 62,4 • lepkość (20 °C), mPa · s - 280,0 • czas ż elowania (150°C, 1 ml), s - 141,0

W warunkach laboratoryjnych w standardowych warunkach impregnuje się papier otrzymaną żywicą Otrzymuje się laminat o grubości 0,8 mm o następujących właściwościach:

• Napięcie przebicia -¹· (kV) - 10,5 • Napięcie przebicia || (kV) - 23,5 • Naprężenie zrywające (MPa) - 185,0 • Chłonność wody (mg) - 100,0

P r z y k ł a d 3

Do reaktora o pojemności 2 dm³ wprowadza się 564,6 g fenolu, 560,4 g formaliny o stężeniu 45 cg/g i 52,5 g metylopropyloaminy. Proces kondensacji prowadzi się mieszając zawartość reaktora w temperaturze 75°C przez 260 minut. Następnie, zatęża się mieszaninę reakcyjną do zawartości 2,5 cg/g wody. Całość ochładza się do temperatury 30°C dodaje się 300 g metanolu i 18,0 g o-krezolu i 27,0 g p-krezolu.

Otrzymana żywica posiada następujące właściwości:

• zawartość części nielotnych, cg/g - 59,5 • lepkość (20 °C), mPa · s - 250,0 • czas żelowania, (150 °C, 1 ml), s - 168,0

W warunkach laboratoryjnych w standardowych warunkach impregnuje się nośnik papierowy otrzymaną żywicą. Otrzymuje się laminat o grubości 0,8 mm o następujących właściwościach:

• Napięcie przebicia -¹· (kV) - 13,0 • Napięcie przebicia || (kV) - 27,0 • Naprężenie zrywające (MPa) - 145,0 • Chłonność wody (mg) - 120,0

P r z y k ł a d 4

Do reaktora o pojemności 1 m³ wprowadza się 282,3 kg fenolu, 121,6 kg paraformaldehydu i 15 kg wody, 8,85 kg metyloetyloaminy i 21,9 kg dietyloaminy. Proces kondensacji prowadzi się mieszając zawartość reaktora w temperaturze 85°C przez 180 minut. Następnie, zatęża się mieszaninę reakcyjną do zawartości 2,5 cg/g wody. Całość ochładza się do temperatury 30°C dodano 130 kg metanolu i mieszaninę 30 kg izomerów krezoli, zawierającą 45 cg/g m-krezolu, 23 cg/g o-krezolu i 32 cg/g p-krezolu.

Otrzymana żywica posiada następujące właściwości:

• zawartość części nielotnych, cg/g - 61,8 • lepkość (20 °G), mPa · s - 245,0 • czas żelowania (150 °C, 1 ml), s - 175,0

W warunkach laboratoryjnych impregnuje się papier otrzymaną żywicą w standardowych warunkach. Otrzymuje się laminat o grubości 1 mm o następujących właściwościach:

Napięcie przebicia -¹· (kV) - 10,0

Napięcie przebicia || (kV) - 31,0

Naprężenie zrywające (Mpa) - 210,0

Chłonność wody (mg) - 111,0

P r z y k ł a d 5 (porównawczy)

Do reaktora o pojemności 1 dm³ wprowadza się 376,4 g fenolu, 373,2 g formaliny o stężeniu 37 cg/g i 48 g wodorotlenku amoniowego będącego produktem kwaternizacji i oksyetylenowania trietanoloaminy przy stosunku molowym tlenku etylenu do trietanoloaminy jak 1-2. Proces kondensacji prowadzi się mieszając zawartość reaktora w temperaturze 60-85°C przez 180 minut. Następnie, zatęża się mieszaninę reakcyjną do zawartości 2,5 cg/g wody. Całość ochładza się do temperatury 30°C i dodaje się 110 g metanolu i 20,5 g o-krezolu.

PL 211 698 B1

Otrzymana żywica posiadała następujące właściwości:

• zawartość części nielotnych, cg/g - 61,8 • lepkość (20 °C), mPa · s - 285,0 • czas ż elowania(150°C, 1 ml), s - 172,0

W warunkach laboratoryjnych w standardowych warunkach impregnuje się papier otrzymaną żywicą. Otrzymuje się laminat o grubości 0,8 mm o następujących właściwościach:

Napięcie przebicia -¹· (kV) - 9,0

Napięcie przebicia || (kV) - 19,5

Naprężenie zrywające (MPa) - 223,0 • Chłonność wody (mg) - 250,0

Zastosowanie wodorotlenku amoniowego spowodowało, że otrzymany laminat posiada niższą odporność na przebicia oraz zbyt wysoką chłonność wody.

Claims (1)

1. Sposób otrzymywania modyfikowanej żywicy fenolowo-formaldehydowej w wieloetapowym procesie, znamienny tym, że fenol z formaldehydem kondensuje się przy stosunku molowym fenol:formaldehyd = 1:1,0-1,5 w obecności katalizatora zasadowego będącego związkiem lub mieszaniną związków o wzorze HNR1R2, gdzie: R1 i R2 to H i/lub CnH2n+1, n = 1-3, w ilości 0,05-0,15 mola/1 mol fenolu, w temperaturze 50-100°C do uzyskania czasu żelowania w granicach 130-180 s (150°C, 1 ml), mieszaninę reakcyjną zatęża się do zawartości poniżej 5 cg/g wody, a następnie rozcieńcza się alkoholem lub mieszaniną alkoholi CnH2n+1OH, gdzie: n = 1-3 do wymaganej lepkości, chłodzi się oraz modyfikuje się krezolami lub ich mieszaniną w ilości stanowiącej 0,1- 5,0 cg/g udziału w żywicy.

   Departament Wydawnictw UP RP