Способ получения фенолформальдегидных смол

О П И С А И И Е (ц)937472ИЗОБРЕТЕНИЯк двтоескомх свмдвюльствх Союз СоветскихСбцналнстнчесиихРеспублик(я)М. Кд. С 08 6 8/10 ВВуйаОствскйд квнитвт СССР аф делан нза 4 ретеикй В втзцзыткйеза значи- рная масса ляет 1000- овного ветном связую Однако в процессе син тельно нарастает молекул смолы, вязкость ее соста 1000 сП, концентрация ос щества составляет в изве щем 45 584. твуго Изобретение относится к получению фенол-формальдегидных смол, отверждающихся под воздействием кислотного катализатора без подвода тепла и предназначенных для использования в водохозяйственном строительстве, в частности в производстве дренажных трубофильтров.Известен способ получения фенолформальдегидных смол, включающий поликонденсацию фенола и формальдегида при молярном соотношении соответственно 1: 1,7 в присутствии катали затора - водорастворимого карбокси" лата металла, например ацетата цинка.Использование о-ориентирующего катализатора обеспечивает присоединение Формальдегида в о-положение. Оставшиеся свободными реакционно- способные И -положения способс ют быстрому отверждению связующе без подвода тепла 1.1 . Низкая концентрация основного вещества и высокая вязкость известного связующего не позволяет использо 0 вать его для получения наполненныхкомпозиций, отверждаемых без подвода тепла, в частности при производстве дренажных трубофильтров, таккак не могут быть достигнуты необхо.димые скорость отверждения и прочностные свойства.Известен также способ полученияфенол-формальдегидных смол в две 20стадии: на первой стадии осуществляют присоединение формальдегида приотемпературе не ниже 60 С, на второйпроводят поликонденсацию при температуре не ниже 90 С. Процесс про3, 93747водят в присутствии карбоксилата, металла формулы (СяНя+000)ФМе, где,и щ 0- 10 хЪ 1, Ие-металл сатомным,номером 21-30. Конденсацию проводятдо разделения фаз Полученная смолаотверждается без подвода тепла, ха"рактеризуется высокой концентоациейосновного вещества 75"80 Ф)23.Однако, вследствие того, чтоизвестная смола не смешивается с Иводой, она непригодна для использо"вания в композициях, наполненныхводорестворимыми солями, так какпри этом происходит дополнительноотделение водной Фазы, Что снижает 13прочностные показатели отвержденйой композции,Известен также способ получения раэольной фенол-формальдегидной смолы.с высоким содержанием доли замещен" щных о-положений Фенильных ядер, включающий поликонденсацию фенола и Формальдегида в присутствии окиси кальцияпри 80-90 фС с последующей продувкойсжатым воздухом для удаления конден%сационной воды 3).Недостатком смолы является ее высокая вязкость 2000 сП) что снижаетстабильность свойств при хранениии припятсвует широкому промышленномуприменению.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ, включающий поликонденсацию фенола и Формапьдегида вприсутствии окиси магния при 75-85 Сас последующей вакуумной сушкой истабилизацией ацетоном. Введениеацетона позволяет снизить вязкостьсмолы до требуемой технологическойвеличины,.0 прочностные свойства, их не позволяют использовать данную смолу впроизводстве дренажных трубофильтров,Цель изобретения - повышение скорости отверждения и прочности композиций на основе получаемых смол.Поставленная цель достигаетсяспособом, включающем взаимодействиефенола и формальдегида при мольномсоотношении 1:1,3-1,7 в присутствиищелочного катализатора, в качестве катализатора используют смесь уксуснокислого магния и окиси магнияпри их весовом соотношении, равном1:0 5-2 сортветственно, а процессполиконденсации проводят при весовом соотношении фенол;катализатор,равном 100:0,45-1,05 и 98-102 С,в течение 1,0-2,5 ч.Так создают условия, при которых образуются преимущественно одноядерные олигомеры, эамещенные в попожении о- и -о к ФенольномуФф,тидроксилу, Дальнейший процесс поли"конденсации олигомеров с фенолом собразованием полиядерных соединенийпри этом практически не происходит.Полученная ниэковязкая смола вязкость не более 350 ИПа, характе ризуется высокой реакционной способностью, обеспечивает высокую скорость отверждения и прочность ком,позиций на основе водорастворимыхсолей.Отверждение композиции происходитбез вспенивания. Благодаря этомудостигается получение иэделий заданных размеров, после вымывания наполнителя водорастворимой соли материалимеет преимущественно открыгую пористость с заданным размером пор, иследовательно, скоростью фильтрации,П р и и е р 1. В трехгорлую реакфЗ ционную колбу, снабженную мешалкой,холодильником, термометром и нагреваемую на масляной бане, загружают600 г фенола, 774 г формалина концентрация Формальдегида 373 ) и 60 гЮ катализатора (в том числе 4,0 гуксуснокислого магния и 2,0 окисимагния). Реакционную смесь нагреваютдо 98-102 фС выдерживают при этойтемпературе 2 ч Затем отгоняют подИ вакуумом 350 мл воды. Полученнуюсмолу охлаждают.П р и м е р 2. В реакционнуюколбу по примеру 1 загружают Скорость отверждения связующего марки Сф"1 полученного известным способом, можноизменять, в пределах 1-10 мин, изменяя количество отвердителя бензолсульфокислоты 30-10 мас.ч. на 100 мас.ч. смолы. При высокой скорости отверждения, вследствие большого экэотермического эффекта, вскипания и выделения ацетона, содержащегося в смоле, изделия из композиций, наполненных водорастворимыми солями не имеют стабильных размеров, содержат крупные, нерегулируемые поры, что снижает их прочностные свойства, При снижении количества отвердителя до 10 мас,ч. иэделия из наполненных композиций оформляются беэ дефектов,2 4 но низкие .скорость отверждения иТаблица 1 Связующее2 3 Известное Показатели Концентрация основноговещества (сухой остаток), 3 75,3 74,9 74,5 72,5 рН (водородный показатель) 8,25 7)25 7,65 Вязкость, мПа, с 338 286 217 Содержание свободного фенола, Ф 15,8 14,7 17,0 Содержание свободногоформальдегида, Ф 4,5 2,6 2,0 2,0 Содержание воды, 3 11,3 14,9 4,9 13,2 Содержание одноядерныхопзамещенных метилольныхпроизводных фенола,(на обеэвоженный продукт), Ф 71 72 70 пи ттттщтпееи етт итие тттепитееиииеещ иеепищите ии Как видно из табл.1, связующеепо предлагаемому способу отличает.ся от известного более высокимсодержанием одноядерных ортотзапмещенных производных фенола,в известном связующем и соответственно в составе летучих продуктов.На основе связующих изготовлены образцы наполненных композиций,содержащих 150 мас.ч. повареннойсоли на 100 мас.ч. связующего иотвердитель (70-ный раствор бен- Изолсульфокислоты), Количествоотвердителя в композиции, времяотверждения образцов и их фиэико,механические показатели приведены в табл.2. При более высоком содержании воды в связующем по предлагаемо.му способу концентрация основного вещества у сравниваемых связующих практически одинакова. Это обусловлено присутствием ацетона 5 937472 6 600. г фенола, 681 г формалина (кон- катализатора в том числе 2 г уксусцентрация формальдегида 373 и 4,6 г нокислого магния и 3,9 г овиси маг" катализатора Св том числе 2, 0 г : ния). Смесь нагревают до 98 п 102 С уксуснокислого магния и 2,6 г оки-и выдерживают при этой температуре си магния) .Смесь нагревают до 98 п 102 Сэ 2, 5 ч. Затем, отгоняют 840 мл воды. и выдерживают при этой температу- Полученную смолу охлаждают. ре 1 ч, Затем отгоняют под вакуумом345 мл воды. Полученную смолу охлаж- В табл.1 представлены свойства дают, связующих, полученных предлагаемымП р и м е р 3 В реакционную кол ф способом (примеры 1-3) в сравнении бу по примеру 1 загружают 1300 г со свойствами связующего марки фенола, 1827 г формалина (концентп Офт 1, полученного известным спосоп рация формальдегида 37 ьи 5,9 г бом.937472 Таблица, 2 Показатели С вяэующее в в и ююеюгеевэ в2 3аю в е э а в е т в е ее и ю )ЮВэ гИзвестное Офе 1 а ии юттттиг ии Содержание отвердителя,мас,ч. на 100 мас.ч. свяэующего 30 30 30 77 70 30 20 10 60 20 600 1,86 1,28 1) 53 2,09 Разрушающее напряжениери изгибе ИПа . 83 108 147 39 238, 324330 сжатии, ИПаиии веетеи в а та ии и э и теэ иее геа ее 4 Как видно,иэ таблицы, связующее полученное предлагаемым способом, имеет высокую скорость отверждения, обеспечивает высокую прочность изделиям на его основе, В то время как на основе связующего, полученного известным способом, при высокой скорости отверждения не удается полу" чать изделия, пригодные к эксплуатации. При уменьшении количества кислотного отвердителя скорость отверждения и прочностные свойства изделий низки.Предлагаемый способ решает задачу получения связуа 1 его) пригодного для изготовлениядренажных трубофильтров, характеризующихся высокими прочностными свойствами, с равномерно расположенными порами заданного размера. Применение связующего, полученного йредлагаемым способом, обеспечит значительное повышение производительности труда в произ" водстве дренажных трубофильтров.формула изобретенияСпособ получения фенолиформальдее гидных смол, включающий вэаимодейСоставитель Н.КосмачеваТехред А, Бабинец Корректор У. Пономаренко Редактор Н.Рогулич Тираж 514 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва) 3-35) Раушская наб., д. 4/5Заказ 4373/32 филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,Времяотверждения при 25 СйаУдарная вязкость кдж/м стене фенола и формальдегида примольном соотношении 1:1,31,7 в присутствии щелочного катализатора,о т л и ч а ю щ и й с я тем,что с целью повышения скорости от"верждения и прочности композиций наоснове получаемых смол, в качествео катализатора берут смесь уксуснокислого магния и окиси магния при их весовом соотношении, равном 1:0,5 и 2 соответственно, а процесс поликонден"сации проводят при весовом соотноше"нии фенол.катализатор, равном100:0,45 в 1,05 и при 98102 ОС в течение 1,0-2,5 ч,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент 8 елинобритании У 1503312,кл, С 08 С 8/10, опублик. 1978,2. Патент СВА Ю 4161576,кл. С 08 О 8/0, опубли . 1979Патент ГДР 11) 61097, кл, С 08 ф ,опублик. 1968.4. Жуковский С,С., Ласс А.М. формыи стержни из холодотвердеющих смол,М "Машиностроение") 1978, с.36-34