熱固性酚醛樹脂可以是固體狀、乳液狀或酒精水溶液,根據(jù)其工業(yè)用途而定。熱固性樹脂與酚與醛的配比、催化劑的種類及制造方法有關(guān)。
1.熱固性酚醛樹脂的基本生產(chǎn)工藝
熱固性酚醛樹脂的生產(chǎn)采用的多是堿性催化劑。甲醛:苯酚投料摩爾比為(1.1~1.5):1。通常采用的設(shè)備與生產(chǎn)熱塑性酚醛樹脂一樣,較多的是采用單設(shè)備法生產(chǎn)。但所選用的反應(yīng)釜較熱塑性酚醛樹脂的反應(yīng)釜小,一般為1~13,以便控制其工藝過程的穩(wěn)定操作。配比P:F=1:(1~3),催化劑的影響比較大,對結(jié)構(gòu)、分子量分布均有影響,常用催化劑有氫氧化鈉、碳酸鈉、堿土金屬氧化物和氫氧化物、氨氣、六亞甲基四胺和叔胺。有時使用的催化劑要在反應(yīng)結(jié)束后除去,尤其在電性能、耐老化和耐潮濕有要求時,要除去催化劑。一般氫氧化鈉、碳酸鈉常保留在溶液中,鈣、鋇氧化物和氫氧化物應(yīng)用時,常在反應(yīng)后加硫酸或通C02,使其沉淀除去。叔胺??烧麴s除去。生產(chǎn)鑄型樹脂或木材膠黏劑時,常按1mol苯酚與1.5~2mol甲醛相配合,催化劑采用氫氧化鋼、氫氧化鉀等。用于制造各種層壓制品的熱固性酚醛樹脂為6tool酚與7mol甲醛相配合,并用氨水為催化劑,酚類用苯酚、甲酚等。如可采用苯酚100份,甲醛(100%計(jì))37份,氨水(25%計(jì))5份(以上均為質(zhì)量份)。以實(shí)現(xiàn)脲醛與酚醛樹脂生產(chǎn)設(shè)備的一致性。
2.固體熱固性酚醛樹脂的生產(chǎn)
現(xiàn)以氨水為催化劑的固體熱固性酚醛樹脂的合成過程為例來介紹,以4000L反應(yīng)釜為例,其工藝過程如下。
(1)加料將桶裝苯酚放入有蒸汽直接加熱的水槽,待苯酚*熔融后,將1152kg苯酚、1294kg37%甲醛;和61.8kg 25%氨水經(jīng)計(jì)量后投料入反應(yīng)釜內(nèi),打開冷凝器冷卻水,并開動攪拌。
(2)縮聚反應(yīng)物料加畢后,隨即打開通大氣的閥門,使反應(yīng)釜與大氣保持平衡狀態(tài)。檢查回流液返回反應(yīng)釜的閥門、冷凝液接通受槽的閥門及有關(guān)的設(shè)備,檢查管路是否滿足縮合的條件,然后通蒸汽加熱,蒸汽壓力不宜過大,使溫度升到70℃。酚與醛在氨水作用下,立即開始放熱反應(yīng)使物料溫度加熱至78℃,停止通人蒸汽或用冷卻水調(diào)節(jié)(否則就不易控制溫度),使反應(yīng)釜內(nèi)溫度緩緩上升到85~95℃(不要超過95℃)。此時出現(xiàn)沸騰和回流,從沸騰回流開始,保持60min,之后,每隔10min,取樣測定凝膠時間,達(dá)約90s/160℃;即終止反應(yīng),進(jìn)行下一步操作。
(3)脫水干燥和放料達(dá)到縮聚時間后,調(diào)整管道閥門,開通回流到接受槽的閥門,關(guān)閉回流液通反應(yīng)釜的閥門,然后開動真空泵,緩緩調(diào)節(jié)真空,在10~15rain內(nèi)使真空達(dá)到66p.kPa左右,往夾套中通入0.294~0.392MPa的蒸汽,保持恒溫在70℃左右,脫水至樹脂透明后取樣測聚合速度,若凝膠時間達(dá)70s/160℃左右,即加入600k乙醇進(jìn)行稀釋,然后出料。
(4)主要性能指標(biāo)熱固性酚醛樹脂的貯存期較短,因此一般均自產(chǎn)自用。熱固性酚醛樹脂的主要技術(shù)指標(biāo)如下:樹脂黏度(40黏度杯測定)5~10s(25℃);凝膠時間即聚合時問90~120s/160℃或14~24rain/130℃;樹脂固體含量(乙醇中)57%~62%;游離酚16%~18%。
從上述工藝過程可知如聚合的終點(diǎn)僅根據(jù)時問的長短來判斷是不夠的,還應(yīng)根據(jù)混合物的渾濁情況來確定。因?yàn)闃渲s豪反應(yīng)程度較高時,混合物料會呈渾濁。另外要注意,對熱固性樹脂的脫水要盡可能采用高真空和縮短干燥時間的方法。在脫水干燥時,溫度應(yīng)緩慢上升,因?yàn)闊峁绦詷渲诒容^高的溫度下或長時間的加熱都會變成B階或c階樹脂(不溶不熔狀態(tài)),從而會造成產(chǎn)品報廢和停產(chǎn)事故。
關(guān)于干燥終點(diǎn),可從冷凝器流人受槽冷凝液的減少、冷凝液溫度降低和樹脂顏色較為透明而帶淺棕紅等來控制,當(dāng)然的方法應(yīng)按時間與溫度操作曲線來判斷。如需制造熱固性酚醛樹脂利溶液時,則在樹脂干燥終止后可加入乙醇使其溶解即得。酒精全部加完后,往反應(yīng)釜夾套內(nèi)通人冷卻水冷卻,在加乙醇過程中應(yīng)不斷攪拌,以使其均勻溶解。
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