PL228108B1 - Sposób otrzymywania zywicy fenolowej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania żywicy fenolowej stosowanej do produkcji papierów ściernych.

W polskim opisie patentowym 217 014 przedstawiono sposób otrzymywania żywicy rezolowej stosowanej do wytwarzania papierów ściernych polegający na kondensacji fenolu z formaldehydem 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 będącego oktametylotrisiloksanem.

W polskim opisie patentowym 213 793 przedstawiono sposób wytwarzania żywicy fenolowej do produkcji papierów ściernych powstającej w wyniku kondensacji fenolu z formaldehydem 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 będącego polieterem modyfikowanym dimetylopolisiloksanem.

Papiery ścierne wyprodukowane z użyciem tych żywic charakteryzują się niekorzystnie ograniczoną elastycznością.

Celem wynalazku było opracowanie sposobu otrzymywania żywicy fenolowej, typu rezolowego, która podwyższa elastyczność papierów ściernych i poprawia właściwości użytkowe papierów ściernych.

Okazało się, że żywica fenolowo-formaldehydowa wytworzona z dodatkiem glikolu dipropylenowego oraz z dodatkiem środka zwilżającego - mieszaniny związków: 1,4-bis(2-etyloheksoksy)-1,4-dioksobutano-2-sulfonianu sodowego i glikolu propylenowego świetnie nadaje się do produkcji papieru ściernego; korzystnie polepsza elastyczność papieru ściernego, dobrze zwilża ziarna materiału ściernego naniesionego na nośnik (papier, tkanina), wyrównuje grubość warstwy ściernej oraz zapobiega tworzeniu się pęcherzy powietrznych, które zmniejszają wytrzymałość mechaniczną warstwy ściernej do podłoża.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że proces kondensacji fenolu z formaldehydem prowadzi się dwuetapowo, w pierwszym etapie wytwarza się fenolan lub fenolany przy stosunku molowym fenol : NaOH i/lub KOH 1:0,01:0,1 następnie wprowadza się formalinę porcjami lub w sposób ciągły utrzymując temperaturę w zakresie 65±5°C, w czasie 30-180 minut aż do osiągnięcia stosunku molowego fenol : formaldehyd 1:2,0±0,2, następnie podnosi się temperaturę reakcji do 80±5°C i prowadzi się proces aż do osiągnięcia mieszalności z wodą 1,6-2,0 ml/g, w drugim etapie mieszaninę poreakcyjną zatęża się metodą destylacyjną do uzyskania lepkości w granicach 4000-5000, -ąPa-s przy 20°C, dodaje się mocznik w ilości 0,05:0,10 mola/1 mol fenolu i prowadzi się reakcje w temperaturze 40 ± 5°C, przez 30:60 minut, dodaje się glikol dipropylenowy w ilości 0,05-0,15 mola na 1 mol fenolu i kontynuuje się reakcje w temperaturze 40 ± 5°C przez 30-60 minut, po czym dodaje się środek zwilżający - będący mieszaniną 1,4-bis(2-etyloheksoksy)-1,4-dioksobutano-2-sulfonianu sodowego i glikolu propylenowego.

Korzystnie jest, jeżeli jako środek zwilżający stosuje się mieszaninę 1,4-bis(2-etyloheksoksy)1,4-dioksobutano-2-sulfonianu sodowego i glikolu propylenowego w ilości 0,0001-0,010g/1 mol fenolu.

P r z y k ł a d 1

W pierwszym etapie do reaktora wprowadza się 188,2 g fenolu i 6,4 g ługu sodowego o stężeniu 50%. Następnie dodaje się porcjami 249,0 g formaliny o stężeniu 45% utrzymując temperaturę 67±3°C przez 65 minut. Kondensację prowadzi się w temperaturze 75±1°C przez 250 minut, do uzyskania mieszalności z wodą 1,85 ml/g (oznaczonej w temperaturze 23°C).

W drugim etapie zatęża się mieszaninę poreakcyjną pod zmniejszonym ciśnieniem 40 hPa w temperaturze 40-45°C, do uzyskania lepkości w granicach 4600 mPa-s, oznaczonej w temperaturze 20°C. Dodaje się 7,5 g mocznika i prowadzi reakcję przez 30 minut w temperaturze 40°C. Następnie dodaje się glikol dipropylenowy i kontynuuje mieszanie w temperaturze 40 ± 1°C przez 40 minut,

PL 228 108 B1 po czym obniża się temperaturę do 25°C i dodaje się 0,001 g środka zwilżającego o nazwie BYK 3410 będącego mieszaniną 1,4-bis(2-etyloheksoksy)-1,4-dioksobutano-2-sulfonianu sodowego i glikolu propylenowego. Całość miesza się przez 30 minut. Otrzymana żywica posiada następujące właściwości:

• zawartość części nielotnych (135°C/3g/1godzinę), % - 76,5 • lepkość w 20°C, mPa-s - 3680, • czas żelowania (100°C, 0,5 ml), minut - 35 • mieszalność z wodą (23°C), ml/g - 3,2.

P r z y k ł a d 2

W pierwszym etapie do reaktora wprowadza się 500,0 g fenolu i 23,8 g ługu potasowego o stężeniu 50%. Następnie dodaje się porcjami 762,5 g formaliny o stężeniu 45% utrzymując temperaturę w granicach 65±1°C. Kondensację minut prowadzi się przez 245 w temperaturze 80±1°C do uzyskania mieszalności z wodą 1,7 ml/g oznaczonej w temperaturze 23°C.

W drugim etapie zatęża się mieszaninę poreakcyjną pod zmniejszonym ciśnieniem 40 hPa, w temperaturze 30-45°C, do uzyskania lepkości w granicach 4500 mPa-s oznaczonej w temperaturze 20°C. Dodaje się 25,5 g mocznika i całość miesza się przez 30 minut, w temperaturze 35±1°C. Następnie dodaje się glikol dipropylenowy i kontynuuje mieszanie w temperaturze 35±1°C przez 30 minut. Temperaturę obniża się do 25°C i dodaje się 0,01 g środka zwilżającego o nazwie BYK 3410 będącego mieszaniną 1,4-bis(2-etyloheksoksy)-1,4-dioksobutano-2-sulfonianu sodowego i glikolu propylenowego. Całość mieszać przez 30 minut. Otrzymana żywica posiada następujące właściwości:

• · zawartość części nielotnych (135°C/3g/1 godzinę), % - 76,9, • lepkość (20°C), mPa-s - 3550, • czas żelowania (100°C, 0,5 ml), minut - 33, • mieszalność z wodą (23°C), ml/g - 2,9

P r z y k ł a d 3

W pierwszym etapie do reaktora wprowadza się 1000 kg fenolu oraz 29,75 kg ługu sodowego o stężeniu 50% i 44,44 kg ługu potasowego o stężeniu 50%. Do powstałej mieszaniny fenolu, fenolanu sodu i potasu dodaje w ciągły sposób 1482,3 kg formaliny o stężeniu 45%. Kondensację prowadzi się w temperaturze 67+1°C przez 75 minut a następnie przez 220 minut w temperaturze 80±1°C do uzyskania mieszalności z wodą 1,7 ml/g oznaczonej w temperaturze 25°C.

W drugim etapie zatęża się mieszaninę poreakcyjną w temperaturze 30+45°C, pod zmniejszonym ciśnieniem 40 hPa, do uzyskania lepkości 4200 mPa-s oznaczonej w temperaturze 20°C. Potem dodaje się 57,4 kg mocznika i miesza się w temperaturze 40°C przez 30 minut. Następnie dodaje się 80,75 kg glikolu dipropylenowego i kontynuuje mieszanie w temperaturze 40 °C, przez 30 minut. Potem obniża się temperaturę do 20°C i dodaje się 2,1 kg środka zwilżającego o nazwie BYK 3410 będącego roztworem wodnym mieszaniny 1,4-bis(2-etyloheksoksy)-1,4-dioksobutano-2-sulfonianu sodowego i glikolu propylenowego. Całość miesza się przez 30 minut. Otrzymana żywica posiada następujące właściwości:

• zawartość części nielotnych (135°C/3g/1 godzinę), % - 77,2, • lepkość (20°C), mPa-S - 3750, • czas żelowania (100°C), minut - 37, • mieszalność z wodą (23°C), ml/g - 3,1.

P r z y k ł a d 4 (porównawczy)

Wyprodukowano żywicę tak jak w przykładzie 3, lecz bez dodatku glikolu dipropylenowego. Otrzymana żywica posiada następujące właściwości:

• zawartość części nielotnych (135°C/3g/1 godzinę), % - 77,4, • lepkość (20°C), mPa-S - 3800, • czas żelowania (100°C), minut - 35, • mieszalność z wodą (23°C), ml/g - 3,0.

P r z y k ł a d 5 (porównawczy)

Wyprodukowano żywicę tak jak w przykładzie 3, lecz bez dodatku środka zwilżającego o nazwie BYK 3410 będącego mieszaniną 1,4-bis(2-etyloheksoksy)-1,4-dioksobutano-2-sulfonianu sodowego i glikolu propylenowego.

Otrzymana żywica posiada następujące właściwości:

• zawartość umownych części nielotnych (135°C/3g/1h), % - 77,1 • lepkość (20°C), mPa-s - 3740

PL 228 108 B1 • czas żelowania (100°C), minut - 35 • mieszalność z wodą (23°C), ml/g - 2,9

Mocznik obecny w żywicy powoduje spienienie warstwy ściernej papierów natomiast glikol dipropylenowy eliminuje te niekorzystne zjawisko.

Partie żywicy wyprodukowane w przykładzie 3, 4 i 5 zastosowano do produkcji papierów ściernych. Wyroby otrzymane z udziałem żywicy wyprodukowanej w przykładzie 3 odpowiadały wymaganiom jakościowym. Papiery ścierne wytworzone z udziałem żywicy otrzymanej w przykładzie 4 były zadecydowanie mniej elastyczne, w trakcie zginania ulegały pęknięciom. Ponadto powłoki z materiałem ściernym były niekorzystnie spienione. Wyroby otrzymane z udziałem żywicy wytworzone w przykładzie 5 nie odpowiadały wymaganiom ze względu na zdecydowanie mniejszą wydajność szlifowania. Przeprowadzone testy szlifowania wykazały od 30-50% mniejszą wydajność.

Claims (2)

1. Sposób otrzymywania żywicy fenolowej, znamienny tym, że proces kondensacji fenolu z formaldehydem prowadzi się dwuetapowo, w pierwszym etapie wytwarza się fenolan lub fenolany przy stosunku molowym fenol : NaOH i/lub KOH 1 : 0,01: 0,1 następnie porcjami lub w sposób ciągły wprowadza się formalinę utrzymując temperaturę w zakresie 65±5°C, w czasie 3-180 minut, aż do osiągnięcia stosunku molowego fenol : formaldehyd 1 : 2,0±0,2, następnie podnosi się temperaturę reakcji do 80±5°C i prowadzi się proces aż do osiągnięcia mieszalności z wodą 1,6-2,0 ml/g, w drugim etapie mieszaninę poreakcyjną zatęża się metodą destylacyjną do uzyskania lepkości w granicach 4000-5000 mPa-s przy 20°C, dodaje się mocznik w ilości 0,05:0,10 mola/1 mol fenolu i prowadzi się reakcje w temperaturze 40±5°C, przez 30:60 minut, dodaje się glikol dipropylenowy w ilości 0,05-0,15 mola na 1 mol fenolu i kontynuuje się reakcje w temperaturze 40±5°C przez 30-60 minut, po czym dodaje się środek zwilżający - roztwór wodny mieszaniny 1,4-bis(2-etyloheksoksy)-1,4-dioksobutano-2-sulfonianu sodowego i glikolu propylenowego.

2. Sposób według zastrz. 1 , znamienny tym, że jako środek zwilżający stosuje się mieszaninę 1,4- bis(2-etyloheksoksy)-1,4-dioksobutano-2-sulfonianu sodowego i glikolu propylenowego w ilości 0,0001 -0,010g/1 mol fenolu.