PL217014B1 - Sposób otrzymywania żywicy rezolowej do papierów ściernych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania żywicy rezolowej do papierów ściernych.

Rezolowa żywica fenolowa do produkcji papierów ściernych jest produktem kondensacji fenolu z formaldehydem katalizowanej wodorotlenkami metali alkalicznych oraz modyfikowana urotropiną i środkiem zwilżającym.

Z polskiego opisu patentowego 74 106 wiadomo, że do produkcji papierów ściernych stosuje się między innymi wewnętrznie plastyfikowane żywice fenolowe otrzymywane w wyniku reakcji epoksydowanych olejów z monofenolami, prowadzonej w obecności amin aromatycznych. Następnie otrzymane produkty dalej kondensuje się z formaldehydem i ewentualnie z monofenolami. Jako monofenole stosuje się fenol, krezole, alkilo- i arylofenole oraz ich mieszaniny. Jako aminy stosuje się mono- i/lub poliaminy aromatyczne w ilości 0,05 do 0,5, korzystnie 0,1 do 0,3 mola na 1 mol monofenoli. Formaldehyd w postaci formaliny i/lub substancji wydzielającej formaldehyd w czasie reakcji lub formaldehyd gazowy stosuje się w ilości 1 do 2,2, korzystnie 1,1 do 1,4 mola na 1 mol monofenoli. Sposób otrzymywania żywicy jest skomplikowany. Stosowanie aromatycznych amin i krezoli jest kłopotliwe, między innymi ze względu na przykry zapach tych związków.

W sposobie opisanym w patencie EP 0 588 013 żywicę otrzymuje się w wyniku kondensacji fenolu z formaldehydem w stosunku molowym 1 : 1.5 do 1 : 2,5 w obecności alkalii (NaOH), których zawartość w roztworze reakcyjnym waha się w granicach 1,0 do 5,0 cz. wag. Mieszaninę reakcyjną modyfikuje się mocznikiem w ilości do 10% w przeliczeniu na zawartość umownych części nielotnych. Następnie 50-100% katalizatora (alkalii) neutralizuje się kwasem salicylowym w temperaturze 50-60°C, w czasie 0,5-2 godzin.

Kwas salicylowy stosowany do częściowej, a nawet całkowitej neutralizacji silnego, alkalicznego katalizatora niepożądanie wpływa na skrócenie procesu utwardzania żywicy rezolowej.

Z kolei w polskim zgłoszeniu patentowym P - 393226 przedstawiono sposób wytwarzania żywicy fenolowej do produkcji papierów ściernych w procesie kondensacji fenolu z formaldehydem katalizowanej wodorotlenkami metali alkalicznych, modyfikowanej mocznikiem, znamienny tym, że kondensację fenolu z formaldehydem prowadzi się przy stosunku molowym 1 : 1,8:2,4 w obecności wodorotlenków metali alkalicznych lub ich mieszanin, w ilości 0,01:0,10 mola na 1 mol fenolu, w temperaturze 50: 70°C, przez 15: 90 minut, a następnie w temperaturze 70: 90°C, aż do uzyskania mieszalności żywicy z wodą powyżej 1,5 ml/g, w temperaturze 23°C. Następnie żywicę zatęża się do uzyskania zawartości wody poniżej 17 cg/g, schładza się do temperatury nie wyższej niż 60°C, dodaje się mocznik w ilości 0,2:0,40 mola na 1 mol fenolu, po czym wprowadza się 0,001:0,005 cg/g środka zwilżającego będący polieterem modyfikowanym dimetylopolisiloksanem.

Celem wynalazku było opracowanie nieskomplikowanego sposobu wytwarzania żywicy fenolowo-formaldehydowej, typu rezolowego charakteryzującej się następującymi właściwościami:

• zawartość wolnego fenolu, cg/g - maksimum 10, • zawartość części nielotnych (3 g, 150°C, 1 h), cg/g - minimum 78, • lepkość (25°C), mPa^s - 2100 2300, • czas żelowania (100°C), minut - 40-50.

Nieoczekiwanie okazało się, że możliwe jest wytwarzanie żywicy o wyżej przedstawionej charakterystyce, a przede wszystkim uzyskanie czasu żelowania do poniżej wymaganych 40-50 minut, jeżeli zastosuje się dodatek niewielkiej ilości urotropiny, w granicach 0,01:1,0 cg/g masy żywicy.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że kondensację fenolu z formaldehydem prowadzi się przy stosunku molowym 1 : 1,5: 2,0 w obecności wodorotlenków metali alkalicznych w ilości 0,02:0,05 mola na 1 mol fenolu, w temperaturze 50:70°C, w czasie 60:180 minut, a następnie w temperaturze 70: 100°C do uzyskania mieszalności żywicy z wodą w granicach 2,5: 3,0 ml/g oznaczanej w temperaturze w 20°C, po czym zatęża się żywicę do uzyskania lepkości 2000: 2500 mPa^s, dodaje się urotropinę w ilości 0,01:1,0 cg/g w stosunku do masy żywicy, oraz wprowadza się 0,01: 0,5 cg/g środka zwilżającego. Korzystnie jest, jeżeli jako środek zwilżający stosuje się oktametylotrisiloksan.

P r z y k ł a d 1

Do reaktora wprowadza się 94,1 g fenolu, 114,4 g formaliny o stężeniu 42,0 cg/g i 2,4 g ługu sodowego o stężeniu 50,0 cg/g. Kondensację prowadzi się w temperaturze 68±1°C przez 85 minut a następnie w temperaturze 85±1°C przez 185 minut, aż do uzyskania mieszalności z wodą 2,7 ml/g mierzonej w temperaturze 20°C. Otrzymaną żywicę zatężono metodą destylacyjną do lepkości 2150

PL 217 014 B1 mPa^s, czas żelowania żywicy mierzony w temperaturze 100°C wynosił 55 minut. W temperaturze 25°C dodaje się 0,5 g urotropiny i 0,5 g oktametylotrisiloksanu. Otrzymany produkt posiadał następujące właściwości:

• zawartość wolnego fenolu, cg/g - 9,8 • zawartość części nielotnych (3 g, 150°C, 1 h), cg/g - 78,5, • lepkość (25°C), mPa^s - 2120, • czas żelowania (100°C), min. - 46.

P r z y k ł a d 2

Do reaktora wprowadza się 94,1 g fenolu, 135,8 g formaliny o stężeniu 42,0 cg/g i 1,8 g ługu sodowego o stężeniu 50,0 cg/g. Kondensację prowadzi się w temperaturze 64 ± 1 °C przez 100 minut a następnie w temperaturze 95 ± 1°C przez 115 minut, aż do uzyskania mieszalności z wodą 2,8 ml/g, mierzonej w temperaturze 20°C. Otrzymaną żywicę zatęża się do uzyskania lepkości 2350 mPa^s, czas żelowania żywicy mierzony w temperaturze 100°C wynosi 52 minut. W temperaturze 25°C dodaje się 0,5 g urotropiny i 0,5 g oktametylotrisiloksanu.

Otrzymany produkt posiada następujące właściwości:

• zawartość wolnego fenolu, cg/g - 8,9, • zawartość części nielotnych (3 g, 150°C, 1 h), cg/g - 77,6, • lepkość (25°C), mPa^s - 2410, • czas żelowania (100°C), minut. - 44.

P r z y k ł a d 3 (porównawczy) ₃

Do reaktora o pojemności 5 m³ wprowadza się 1650 kg fenolu, 2190 kg formaliny o stężeniu 42,0 cg/g i 49 kg ługu sodowego o stężeniu 50,0 cg/g. Kondensację prowadzi się w temperaturze 64 ± 1 °C przez 100 minut a następnie w temperaturze 95 ± 1°C przez 115 minut, aż do uzyskania mieszalności z wodą 2,9 ml/g mierzonej w temperaturze 20°C. Otrzymaną żywicę zatęża się do uzyskania lepkości 2500 mPa^s, czas żelowania żywicy w temperaturze 100°C wynosi 56 minut. Otrzymany produkt posiada następujące właściwości:

• zawartość wolnego fenolu, cg/g - 8,9, • zawartość części nielotnych (3 g, 150°C, 1 h), cg/g - 77,6, • lepkość (25°C), mPa^s - 2410, • czas żelowania (100°C), minut. - 57.

P r z y k ł a d 4 (porównawczy)

Do 995 kg żywicy wyprodukowanej jak w przykładzie 3 dodaje się 5 kg oktametylotrisiloksanu. Czas żelowania żywicy w 100°C wynosi 56 minut.

P r z y k ł a d 5

Do 988 kg żywicy wyprodukowanej jak w przykładzie 3 dodaje się 5 kg oktametylotrisiloksanu i 7 kg urotropiny. Czas żelowania żywicy w 100°C wynosi 46 minut.

Przy użyciu partii żywicy wyprodukowanych w przykładach 3,4 i 5 przeprowadza się próby produkcji papieru ściernego:

• Papier ścierny wytworzony przy zastosowaniu żywicy otrzymanej w przykładzie 3 nie odpowiada wymaganiom. Charakteryzuje się stosunkowo niskimi parametrami eksploatacyjnymi. Papier nie spełnia wymogów odporności na działanie wody, co jest konsekwencją zbyt długiego czasu żelowania żywicy - ponad 50 minut. Ponadto papier posiada nierównomiernie rozłożone ziarna korundu, co jest konsekwencją braku środka zwilżającego.

• Papier ścierny wyprodukowany przy użyciu żywicy otrzymanej w przykładzie 4 posiada prawidłowo rozłożone ziarna korundu, natomiast właściwości eksploatacyjne takie same jak papieru z przykładu 4.

• Papier wyprodukowany z udziałem żywicy wytworzonej w przykładzie 5 spełnia wszystkie wymagania.

Claims (2)

1. Sposób otrzymywania żywicy rezolowej do papierów ściernych, znamienny tym, że kondensację fenolu z formaldehydem prowadzi się przy stosunku molowym 1 : 1,5 * 2,0 w obecności wodorotlenków metali alkalicznych w ilości 0,02 * 0,05 mola na 1 mol fenolu, w temperaturze 50 * 70°C, w czasie 60 * 180 minut, a następnie w temperaturze 70 * 100°C do uzyskania mieszalności żywicy

PL 217 014 B1 z wodą w granicach 2,5 + 3,0 ml/g, oznaczanej w temperaturze w 20°C, po czym zatęża się żywicę do uzyskania lepkości 2000 + 2500 mPa^s, dodaje się urotropinę w ilości 0,01 + 1,0 cg/g w stosunku do masy żywicy, oraz wprowadza się 0,01 + 0,5 cg/g środka zwilżającego.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako środek zwilżający stosuje się oktametylotrisiloksan.