Способ получения фенолформальдегидной смолы резольного типа

 

Изобретение относится к технологии изготовления фенолформальдегидных смол резольного типа, используемых, например, для склеивания фанеры и других материалов, получаемых горячим способом прессования. Описывается способ получения фенолформальдегидной смолы резольного типа конденсацией дифенилолпропана с формальдегидом в присутствии едкого натра при нагревании. Отличие способа заключается в том, что процесс проводят в присутствии буры при мольном соотношении дифенилолпропана, формальдегида и едкого натра 1 : 4,5 - 5,5 : 0,9 - 1,1 соответственно, причем сначала осуществляют конденсацию дифенилолпропана с формальдегидом при их мольном соотношении 1 : 4,5 - 5,5 в присутствии 3,0 - 6,0 мас.ч. буры на 100 мас.ч. дифенилолпропана при 50 - 55^oC в течение 28 - 30 мин, затем вводят едкий натр в количестве 0,6 - 0,7 моль на 1 моль дифенилолпропана и проводят конденсацию в течение 60 - 90 мин, температуру поднимают до 94 - 100^oC, выдерживают 5 - 20 мин, реакционную смесь охлаждают до 65 - 70^oC, добавляют 0,3 - 0,4 моля на 1 моль дифенилолпропана едкого натра и проводят конденсацию в течение 5 - 15 мин с последующим подъемом температуры до 80 - 87^oC и выдержкой смеси при этой температуре в течение 5 - 60 мин. Технический результат - снижение токсичности смолы и клееной продукции на ее основе, повышение адгезии смолы к древесине и улучшение экологии окружающей среды. 1 табл.

Изобретение относится к технологии изготовления смол, используемых, например, для склеивания фанеры и других материалов, получаемых горячим способом прессования.

Известен способ получения фенолформальдегидной смолы резольного типа СФЖ-3011, включающий конденсацию фенола с формальдегидом в щелочной среде (Кондратьев В. П. и др. Водостойкие клеи в деревообработке, М., Лесная промышленность, 1988, с. 50).

Известен также способ получения фенолформальдегидной смолы резольного типа СФЖ-3014, включающий конденсацию фенола с формальдегидом в сильнощелочной среде (Кондратьев В.П. и др. Водостойкие клеи в деревообработке, М., Лесная промышленность, 1988, с. 50).

Известен способ получения низкотоксичной фенолформальдегидной смолы резольного типа СФЖ-3013, включающий конденсацию фенола и формальдегида в щелочной среде (Кондратьев В.П. и др. Водостойкие клеи в деревообработке. М. , Лесная промышленность, 1988, с. 50 - прототип).

Известен способ получения фенолформальдегидной смолы резольного типа конденсацией дифенилолпропана с формальдегидом в присутствии едкого натра при нагревании (DE N 4031575 A1, 19.12.1991 - прототип).

Недостатками известных способов являются высокая токсичность полученных смол и низкая их адгезия к древесине.

Цель изобретения - снижение токсичности смолы и клееной продукции на ее основе, повышение адгезии смолы к древесине и улучшение экологии окружающей среды.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения фенолформальдегидной смолы резольного типа конденсацией дифенилолпропана с формальдегидом в присутствии едкого натра при нагревании процесс проводят в присутствии буры при мольном соотношении дифенилолпропана, формальдегида и едкого натра 1:4,5-5,5:0,9-1,1 соответственно, причем сначала осуществляют конденсацию дифенилолпропана с формальдегидом при их мольном соотношении 1: 4,5-5,5 в присутствии 3,0-6,0 мас.ч. буры на 100 мас.ч. дифенилолпропана при 50-55^oC в течение 28-30 минут, затем вводят едкий натр в количестве 0,6-0,7 моль на 1 моль дифенилолпропана и проводят конденсацию в течение 60-90 минут, температуру поднимают до 94-100^oC, выдерживают 5-20 минут, реакционную смесь охлаждают до 65-70^oC, добавляют 0,3-0,4 моля на 1 моль дифенилолпропана едкого натра и проводят конденсацию в течение 5-15 минут с последующим подъемом температуры до 80-87^oC и выдержкой смеси при этой температуре в течение 5-60 минут.

Заявленное техническое решение имеет следующие отличия от прототипа: - процесс проводят в присутствии буры при мольном соотношении дифенилолпропана, формальдегида и едкого натра 1:4,5-5,5:0,9-1,1 соответственно; - сначала осуществляют конденсацию дифенилолпропана с формальдегидом при их мольном соотношении 1:4,5-5,5 в присутствии 3,0-6,0 мас.ч. буры на 100 мас. ч. дифенилолпропана при 50-55^oC в течение 28-30 минут; - затем вводят едкий натр в количестве О,6-0,7 моль на 1 моль дифенилолпропана и проводят конденсацию в течение 60-90 минут; - температуру поднимают до 94-100^oC, выдерживают 5-20 минут, реакционную смесь охлаждают до 65-70^oC, добавляют 0,3-0,4 моля на 1 моль дифенилолпропана едкого натра и проводят конденсацию в течение 5-15 минут с последующим подъемом температуры до 80-87^oC и выдержкой смеси при этой температуре в течение 5-60 минут.

В просмотренном нами патентно-информационном фонде не обнаружено аналогичных технических решений, а также технических решений с указанными отличиями.

Заявленное техническое решение применимо и будет внедрено на предприятиях отрасли в 1998 г.

Для выполнения способа использовали: дифенилолпропан ГОСТ 12138-86; бура ГОСТ 8429-77; формалин ГОСТ 1625-75; едкий натр ГОСТ 2263-79.

Способ выполняли следующим образом.

ПРИМЕР 1.

100 мас. ч. дифенилолпропана загружали в реактор, добавляли 50 мас. ч. воды и 3 мас. ч. буры. При перемешивании постепенно добавляли 160 мас. ч. формалина. Это соответствовало мольному соотношению дифенилолпропана к формальдегиду 1:4,5.

1 стадия. Смесь разогревали до 50^oC и выдерживали при этой температуре 28 мин.

2 стадия. Реакционною смесь охлаждали до 30^oC, вводили 50 мас. ч. едкого натра. Это соответствовало мольному соотношению едкого натра к дифенилолпропану 0,6: 1. За счет экзотермической реакции температура смеси повышалась до 50^oC и при этой температуре ее выдерживали в течение 60 мин.

3 стадия. Реакционную смесь разогревали до 94^oC и выдерживали 20 мин.

4 стадия. Реакционную смесь охлаждали до 65^oC, добавляли 30 мас. ч. едкого натра. Это соответствовало мольному соотношению едкого натра к дифенилолпропану 0,3:1. Смесь выдерживали при этой температуре 15 мин.

5 стадия. Реакционную смесь разогревали до 80^oC, выдерживали при этой температуре в течение 5 мин.

Общее мольное соотношение дифенилолпропана, формальдегида и едкого натра по примеру составило соответственно 1:4,5:0,9.

ПРИМЕР 2.

100 мас. ч. дифенилолпропана загружали в реактор, добавляли 50 мас. ч. воды и 4,5 мас. ч. буры. При перемешивании постепенно добавляли 177 мас. ч. формалина. Это соответствовало мольному соотношению дифенилолпропана к формальдегиду 1:5.

1 стадия. Смесь разогревали до 52^oC и выдерживали при этой температуре 29 мин.

2 стадия. Реакционную смесь охлаждали до 31^oC, вводили 60 мас. ч. едкого натра. Это соответствовало мольному соотношению едкого натра к дифенилолпропану 0,65:1. За счет экзотермической реакции температура смеси повышалась до 52^oC и при этой температуре ее выдерживали в течение 75 мин.

3 стадия. Реакционную смесь разогревали до 97^oC и выдерживали 12 мин.

4 стадия. Реакционную смесь охлаждали до 67^oC, добавляли 40 мас. ч. едкого натра. Это соответствовало мольному соотношению едкого натра к дифенилолпропану 0,35:1. Смесь выдерживали при этой температуре 10 мин.

5 стадия. Реакционную смесь разогревали до 83^oC, выдерживали при этой температуре в течение 33 мин.

Общее мольное соотношение дифенилолпропана, формальдегида и едкого натра по примеру составило соответственно 1:5:1.

ПРИМЕР 3.

100 мас. ч. дифенилолпропана загружали в реактор, добавляли 50 мас. ч. воды и 6 мас. ч. буры. При перемешивании постепенно добавляли 200 мас. ч. формалина. Это соответствовало мольному соотношению дифенилолпропана к формальдегиду 1:5,5.

1 стадия. Смесь разогревали до 55^oC и выдерживали при этой температуре 30 мин.

2 стадия. Реакционную смесь охлаждали до 32^oC, вводили 70 мас. ч. едкого натра. Это соответствовало мольному соотношению, едкого натра к дифенилолпропану 0,7: 1. За счет экзотермической реакции температура смеси повышалась до 55^oC и при этой температуре ее выдерживали в течение 90 мин.

3 стадия. Реакционную смесь разогревали до 100^oC и выдерживали 5 мин.

4 стадия. Реакционную смесь охлаждали до 70^oC, добавляли 50 мас. ч. едкого натра. Это соответствовало мольному соотношению едкого натра к дифенилолпропану 0,4:1. Смесь выдерживали при этой температуре 5 мин.

5 стадия. Реакционную смесь разогревали до 87^oC, выдерживали при этой температуре в течение 60 мин.

Общее мольное соотношение дифенилолпропана, формальдегида и едкого натра по примеру составило соответственно 1:5,5:1,1.

Качественные характеристики полученной смолы по примерам представлены в таблице.

Из приведенных в таблице данных видно, что по предлагаемому способу получена высокореакционная смола с содержанием химически активных метилольных групп не менее 35%, с более низким содержанием свободного формальдегида и не содержащая свободного фенола.

Повышение содержания метилольных групп в смоле обеспечивает лучшую адгезию смолы к шпону и, соответственно, повышение предела прочности фанеры при скалывании по клеевому слою.

Следует отметить, что при использовании реакционных компонентов в меньших количествах в сравнении с указанными в формуле изобретения наблюдается коагуляция реакционной смеси, а при использовании реакционных компонентов в количествах, превышающих указанные в формуле изобретения, наблюдается высокое содержание свободного формальдегида, соответствующее уровню прототипа.

Таким образом, изобретение позволяет снизить токсичность смолы, а значит и клееной продукции на ее основе, повысить адгезию смолы к древесине и улучшить экологию окружающей среды.

Формула изобретения

Способ получения фенолформальдегидной смолы резольного типа конденсацией дифенилолпропана с формальдегидом в присутствии едкого натра при нагревании, отличающийся тем, что процесс проводят в присутствии буры при мольном соотношении дифенилолпропана, формальдегида и едкого натра 1:4,5-5,5:0,9-1,1 соответственно, причем сначала осуществляют конденсацию дифенилолпропана с формальдегидом при их мольном соотношении 1:4,5-5,5 в присутствии 3,0-6,0 мас. ч. буры на 100 мас. ч. дифенилолпропана при 50-55^oC в течение 28-30 мин, затем вводят едкий натр в количестве 0,6-0,7 моль на 1 моль дифенилолпропана и проводят конденсацию в течение 60-90 мин, температуру поднимают до 94-100^oC, выдерживают 5-20 мин, реакционную смесь охлаждают до 65-70^oC, добавляют 0,3-0,4 моля на 1 моль дифенилолпропана едкого натра и проводят конденсацию в течение 5-15 мин с последующим подъемом температуры до 80-87^oC и выдержкой смеси при этой температуре в течение 5-60 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1