Как изготовляется и где применяется фенолформальдегидная смола

Под словом «смола» обычно подразумевается густое, вязкое вещество, клейкое на ощупь. Смолы бывают природными (например, живица, каучук, янтарь) и синтетическими. Последняя группа включает широкое многообразие материалов, выпускаемых промышленностью. Они намного дешевле, просты в применении, обладают высокой надежностью. Так, в XIX веке впервые была произведена фенолформальдегидная смола, этот материал и сейчас остается на пике популярности.

Свойства смолы

Фенолоформальдегидные смолы — синтетические массы из группы феноло-альдегидных смол, имеющие свойства термореактопластов. Уравнение и формула материала — C6H3(OH)-CH2-]n. Продукт был разработан при нагревании смеси формальдегида (формалина) и фенола. То, что материал получается при реакции этих компонентов, выявил ученый из Германии А. Байер в 1872 году. В результате взаимодействия образовались вода и полимер, правда, последний был довольно хрупким, а жидкость быстро переходила в газообразное вещество. Впоследствии метод получения средства был усовершенствован путем добавления древесной муки. Сейчас готовый продукт включает разные наполнители, улучшающие его свойства.

Характеристики и отличительные качества фенолформальдегидных смол таковы:

по структуре — жидкие или твердые олигомеры;
среда образования — кислая, щелочная;
отличная электроизоляционность;
высокая стойкость к механическому воздействию, повреждению;
коррозионная устойчивость;
растворимость в углеводородах, кетонах, хлористых растворителях, щелочах.

Особенностью материала является его трансформация в густошитый полимер с микрогетерогенной структурой после полного отверждения.

Применение материала

Смола на основе фенолформальдегида применяется в разных сферах народного хозяйства. Из нее делают пластмассу разных типов:

при сульфированном отверждении — карболитную;
при отверждении молочной кислотой — неолейкоритную;
при участии соляной кислоты — резольную.

Фенольная смола идет на изготовление клеев и лаков, в том числе клея марки БФ. Она используется для создания герметиков как структурная связующая, при производстве фанеры, ДСП. Из формальдегидной смолы делают заливки и пропитки для тканей, иных материалов.

При участии продукта получают различные изделия общего и специального назначения:

тормозные колодки для поездов, детали для машин, эскалаторов метро;
абразивные инструменты;
вилки, платы, розетки, счетчики, двигатели, клеммы и прочую электропродукцию;
корпуса телефонов, фотоаппаратов;
радиопродукцию, в том числе конденсаторы;
военную технику и оружие;
ненагреваемые элементы кухонной техники, посуды;
текстолит и гетинакс — материалы для дальнейшей переработки;
бижутерию, галантерею, сувениры;
шары для бильярда.

Материал не применяют для производства тары, непосредственно контактирующей с пищевой продукцией, особенно предназначенной для тепловой обработки.

Производство фенолформальдегидной смолы

Материал относится к полимерам, получаемым способом поликонденсации. Его можно сделать из метана и метанола путем преобразования в формальдегид и дальнейшего соединения с фенолом. Технология следующая:

берут раствор формальдегида 40% в количестве 3 мл;
соединяют с 2 г кристаллического фенола (по Госстандарту, его можно заменить на 4 мл раствора карболовой кислоты, она представляет собой жидкий концентрированный фенол);
в массу ввести 3 капли соляной кислоты;
смесь закипит, после чего превратится в прозрачную массу наподобие стекла (резол);
если требуется замедлить процесс, то посуду с массой остужают;
резол легко растворяется в спирте, можно провести эксперимент для уточнения качества полученной массы;
если оставить средство на более длительный срок, оно станет вязким, нетекучим и перестанет растворяться в спирте — превратится в более пластичный материал резитол;
в завершение работы тару ставят в кипящую воду, в результате смола затвердевает, становится буквально каменной, обретает красный цвет.

Готовый продукт не горит, а медленно обугливается. При этом огонь станет желтоватым, почувствуется неприятный запах фенола. Технические условия для остановки реакции таковы: на любой стадии (до окончательного отверждения) можно влить щелочь, это прекратит процесс полимеризации.

Государственный стандарт также обозначает порядок получения иных веществ в ходе производства фенолформальдегидной смолы. Так, при повышении количества фенола можно получить новолак. Увеличение концентрации формальдегида позволяет сделать бакелит. При замене формалина на ацетон при участии соляной кислоты получится бисфенол.

Вред материала

Несмотря на достоинства, смолы данного типа могут нанести большой вред человеку и экологии. Их опасность в том, что на производстве применяются токсичные компоненты. Фенол и формалин ядовиты, а последний еще и считается сильным канцерогеном. Оба вещества имеют такую вредность:

угнетают нервную систему;
вызывают сыпь, дерматиты;
провоцируют аллергию и бронхиальную астму.

Какая нормативная документация регулирует производство продукта? СанПиН регламентирует допустимые количества миграции этих веществ в готовые изделия. Они равны 0,05 мг/л для фенола, 0,1 мг/л для формальдегида. Проблему для экологии представляет собой и утилизация изделий из таких смол. Не менее важна защита работников производств, где они вырабатываются и перерабатываются. Этим фенолформальдегиды сильно отличаются от экологически безопасных эпоксидных смол.

Фенопласты

Под фенопластами понимают пластмассы, которые получают при соединении фенолформальдегидной смолы с разными наполнителями. Процесс протекает при высокой температуре, а тип наполнителя зависит от вида конечного изделия. К фенопластам также относится фенольно-бакелитовый клеевой состав, различные пластиковые изделия для быта и народного хозяйства. Из фенопластов делают детали для техники и автомобилей. В настоящее время методы производства настолько усовершенствованы, что в готовой продукции присутствуют только следовые концентрации вредных веществ.

Свойства, применение и структурная формула фенолформальдегидной смолы

Смолы могут быть получены из натуральных элементов либо промышленным методом, последние называются синтетическими. Они отличаются более приемлемой стоимостью и дают надежный результат при применении. Фенолформальдегидная смола является востребованным типом материала, который используется при строительстве и других работах. Подробно об особенностях формальдегидной смолы будет рассказано далее.

Свойства смолы

Смола с основой из фенола и формальдегида относится к синтетическому типу. Химическое уравнение элемента — C6H3(OH)-CH2-]n. Первым разработал вещество А. Байер, поняв, что реакция фенола и формальдегида при нагревании производит образование воды и полимера. Тот эксперимент дал хрупкий элемент, после его улучшили, сейчас в состав добавляются разные вещества для получения лучших свойств.

Фенол смолы химические свойства заключаются в следующем:

Структурная характеристика – жидкие либо твердые;
Образуется в кислой либо щелочной среде;
Обладает высокой степенью электроизоляции;
Устойчивость к механическим нагрузкам;
Стойкость к ржавчине;
Растворяется в щелочах, углеводороде, кетон, разбавитель хлористого типа.

Резольные смолы

Данный тип смол выделяется тем, что при нагреве и долгом сроке хранения получают неплавкое свойство, также не растворяются. Чтобы при производстве получить смолы под названием резольные они проходят следующие этапы:

Резолы проходят этапы расплавления либо растворяются в спиртовом, ацетонном или водно-щелочном растворе. Способ дает смесь низко молекулярных слияний элементов реакции;
Резитолы, получаются из веществ, которые называют резолами. Когда те долго хранятся либо подвергаются влиянию высоких температур. Не растворяются в спиртовом или ацетоном растворе, лишь немного набухают, однако при нагреве размягчаются;
Резиты, на этой стадии отсутствует набухание в растворителях, размягчение тоже не происходит.

Применение материала

Фенолформальдегидная смола применяется в разных сферах деятельности, с помощью нее в промышленности изготавливают разные классы пластмассы. Использование в быту популярно, разный пластик получают при разном типе воздействия. Пластмасса часто используется в медицине.

Фенолформальдегид применяется при производстве лаковой продукции, клеевых растворов, герметиков.

Так она применяется для производства следующих изделий:

Тормозные колодки в поездах, элементы автомобиля и т.п.;
Абразивные приспособления;
Детали электрических приборов;
Корпусные части смартфонов;
В радио-промышленной сфере;
Для изготовления оружия и другой военной техники;
Для изготовления посуды, которую не подвергают нагреву;
Для бижутерии, сувенирной продукции;
Другое.

Не используется смола для изделий, которые будут напрямую контактировать с пищей.

Механизм образования фенолоформальдегидных смол

Механизм получения смолы предполагает соединение к 1-му молю фенола от 1-3-х молей формальдегида в 2-х ортоположениях и пароположении. Когда второго элемента больше, то вырабатывается резольный тип вещества. Если фенола больше, то образуется новолачный тип.

Первая стадия реакции характеризуется получением в итоге резольной смолы типа А. Присутствие в данном процессе метилольных групп, способствует созданию реакционного взаимодействия поликонденсации, когда мономеры переходят в полимеры. Нагревательный процесс вырабатывает резит.

Фенолспиртовые вещества, когда фенола много образует метилолдиоксидифенилметан. После поликонденсации переходит в новолачный тип смолы.

Производство фенолформальдегидной смолы

Можно получить материал с использованием метана и метанола, тогда преобразуется формальдегид, который соединяют с фенолом. Технологический процесс выполняются следующим образом:

Используется 40-процентный раствор формальдегида в объеме 3 мл;
Смешивается раствор с 2-граммами кристаллического фенола;
Добавляется 3 капли соляной кислоты;
После закипания раствора он станет прозрачным;
Если реакция должна проходить медленнее, то тару остужают;
Чтобы проверить результат, можно в стадии резола использовать спирт, где он легко растворяется;
Если раствор простоит долгое время, то способность растворяться исчезнет, вещество перейдет в резитол;
В конце раствор нагревается и становится твердым, цвет переходит в красный.

Горение продукта не происходит, он подвергается обугливанию. Огонь приобретет желтый оттенок, и появится неприятный запах фенола.

Технологический процесс получения фенолоформальдегидной резольной смолы

Сырьевыми компонентами при создании резольных смол могут выбираться фенол, крезол, ксиленол, крезольно-фенольные фракции. Формальдегид используется в концентрации 36-40-процентов.

Могут производиться разные типы материала. Есть жидкие и твёрдые виды, последние применяются при изготовлении лаковой продукции. Бывают другие типы смол с использованием вместо фенола карбамида, карбамидные смолы тоже пользуются популярностью.

Экологические аспекты

Для экологии использование ядовитых компонентов при производстве смолы становится опасностью. Проблемой считается вредность токсичных элементов, а именно процесс их утилизации. Так СанПиН следит за использование элементов, и количеством которые применяются.

Вред материала

Положительные стороны применения смолы сопровождаются вредом, которые вещества могут принести физическому здоровью человека. Фенол и формалин относятся к ядовитым элементам. Им характерны следующие вредные свойства:

Влияют негативно на нервную систему организма;
Способствуют появлению сыпи и дерматитов;
Могут вызвать аллергическую реакцию и бронхиальную астму.

Регулируется не только количество используемых веществ при производстве, но также безопасность работы. Из-за этого фенолформальдегидная смола вреднее эпоксидной.

Процесс изготовления

В прибор добавляется фенол, аммиак и формалин, производится нагревательный процесс, температурный режим ставится на 80-градусов. Когда нужная температура достигнута, то подача пара останавливается. В котле же температура увеличивается и дальше до 100-радусов, способствуя продолжению реакции. Проверяется результат по степени помутнения вещества, когда результат достигает 75-80 градусов, процесс завершается.

Может производиться дальнейшая сушка смолы, если необходимо получить твердый вариант. Если нужен жидкий тип, то процесс завершается после получения конденсата и проверки результата. После отделяется вода от полученной смолы. Резол переливается в емкость.

Крезолоформальдегидные смолы

Данный тип смол получают с использованием пара-, орто- и метакрезола. Берется крезол с формалином в равных пропорциях. Если больше формалины, то вырабатывается резольные смолы, если крезола, то новолачные. Технологический процесс производства одинаков с изготовлением фенолформальдегидных смол.

Жидкие бесспиртовые бакелитовые смолы

При промышленном производстве электроизоляционной техники часто используется данный тип смол. Выбираются типы ОФ и ОК. Связано это с возможностью не использовать дорогой этиловый спирт (этанол).

Смолу получают с помощью конденсации фенола с формальдегидом, также необходим аммиачный вид катализатора. Устройства для изготовления используются те же, что и для работы с сухими смолами. Применяется температурный режим более низкий, до 85-градусов. Не проводится этап просушки, просто удаляется вода от смолы.

Малорастворимые фенолоформальдегидные смолы

Когда применяется реакция конденсации фенола и формальдегида, то получаются не растворяющиеся в масле смолы. Смена фенола на его производные способствует получению маслорастворимых смол. Смешения элементов с маслами дает возможность получить качественные лаки.

Также можно получить масляные эмаль-лаки, которые применяются для эмалирования проводов. Распространено создание разных реакций для получения смол, используемых в электроизоляционных работах.

Этерифицированные смолы

Этерификация способствует соединению смолы с растительными маслами и иными типами смол. Процесс производится с помощью бутилового спирта. Так при определённых условиях можно, например, получить бутоксикрезолоформальдегидную смолу РБ.

Смола производится растворного типа в бутаноле, выделится нижеописанными свойствами:

Бесцветная жидкость с желто-красным оттенком по виду;
Уровень вязкости ВЗ4 при 2-градусном воздействие составляет 100-300с.

Данный тип материала используется в 60%-растворе для изготовления электроизоляционных лаковых продуктов (Фл-98, ПЭ-933).

Фенолформальдегидная смола позволяет повысить качество разнообразной продукции, с помощью нее производят различные материалы. Она отличается рядом положительных свойств. Но является опасным веществом, поэтому при производстве должны соблюдаться правила СанПиНа. Ее изобретение важным звеном для получения разнообразных материалов.

Видео: Получение фенолформальдегидной смолы

Фенолформальдегидная смола

Фенолформальдегидные смолы (англ. PF ) — синтетические реактопласты или термореактопласты, жидкие или твердые олигомерные продукты поликонденсации фенола с формальдегидом в щелочной или кислой среде (бакелиты, новолачные и резольные смолы), что соответственно влияет на их свойства. Используются для получения в качестве связующего компонента в производстве наполненных пресс-композиций с различными наполнителями (целлюлоза, стекловолокно, древесная мука) (древесно-волокнистых и древесностружечных плит), клеев, пропиточных и заливочных композиций (для фанеры, тканых и наполненных волокном материалов). Растворимы в водных растворах щелочей и полярных растворителях, после отверждения превращаются в густосшитые полимеры аморфной микрогетерогенной структуры.

Содержание

Свойства

механическая устойчивость, прочность
коррозионная устойчивость
высокие электроизоляционные свойства
отличная растворимость в алифатических и ароматических углеводородах, хлорсодержащих растворителях и кетонах

Применение

Применяются для получения пластических масс (отвержденные смолы называют резитами, отвержденные в присутствии нефтяных сульфокислот — карболитами, молочной кислоты — неолейкоритами), синтетических клеев, лаков, выключателей, тормозных накладок, подшипников, так же широко используется в изготовлении шаров для бильярда. Из карболита изготавливались корпуса советских мультиметров различных моделей.

Экологические аспекты

В производстве применяются токсичные материалы. И фенол, и формальдегид ядовиты и огнеопасны. [1] Формальдегид обладает канцерогенным действием.

Фенолформальдегидные смолы оказывают вредное воздействие на кожу, они вызывают дерматиты и экземы. [1] Неотверждённая фенолформальдегидная смола может содержать до 11 % свободного фенола. [2]

При отвержении фенол-формальдегидных смол в пластмассы (фенопласты) происходит сшивка олигомерных фрагментов смолы с участием содержащегося в ней свободного фенола, при этом содержание фенола, инкорпорированного в фенопласте, снижается до следовых количеств; санитарными нормативами РФ регламентируются допустимые количества миграции фенола и формальдегида для изделий из фенопластов; в частности, для изделий, контактирующих с пищевыми продуктами для фенола — 0,05 мг/л, для формальдегида — 0,1 мг/л [3] .

Примечания

↑ 12Техника безопасности при производстве смол.
↑ ГОСТ 18694-80 от 1995 г. также нормирует содержание в фенолоформальдегидной смоле свободных (остаточных) анилина, крезола, ксиленола.
↑Гигиенические нормативы ГН 2.3.3.972-00 «2.3.3. Гигиена питания. Тара, посуда, упаковка, оборудование и другие виды продукции, контактирующие с пищевыми продуктами. Предельно допустимые количества химических веществ, выделяющихся из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами»

Wikimedia Foundation . 2010 .

Тютюнник, Василий Никифорович
Эпоксидная смола

Полезное

Смотреть что такое «Фенолформальдегидная смола» в других словарях:

фенолформальдегидная смола — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN phenolic formaldehyde resin … Справочник технического переводчика

Phenol-formaldehyde resin — Фенолформальдегидная смола … Краткий толковый словарь по полиграфии

Карболит — Фенолформальдегидная смола (PF) синтетическая смола, продукт поликонденсации фенола с формальдегидом. Реакция проводится в присутствии кислых (соляная, серная, щавелевая и другие кислоты) или щелочных катализаторов (аммиак, гидроксид натрия,… … Википедия

Неолейкорит — Фенолформальдегидная смола (PF) синтетическая смола, продукт поликонденсации фенола с формальдегидом. Реакция проводится в присутствии кислых (соляная, серная, щавелевая и другие кислоты) или щелочных катализаторов (аммиак, гидроксид натрия,… … Википедия

Резит — Фенолформальдегидная смола (PF) синтетическая смола, продукт поликонденсации фенола с формальдегидом. Реакция проводится в присутствии кислых (соляная, серная, щавелевая и другие кислоты) или щелочных катализаторов (аммиак, гидроксид натрия,… … Википедия

Фенолформальдегидные смолы — Фенолформальдегидная смола (PF) синтетическая смола, продукт поликонденсации фенола с формальдегидом. Реакция проводится в присутствии кислых (соляная, серная, щавелевая и другие кислоты) или щелочных катализаторов (аммиак, гидроксид натрия,… … Википедия

Ориентированно-стружечная плита — Производство OSB … Википедия

ГОСТ 27935-88: Плиты древесноволокнистые и древесностружечные. Термины и определения — Терминология ГОСТ 27935 88: Плиты древесноволокнистые и древесностружечные. Термины и определения оригинал документа: 18. Армированная древесностружечная плита Древесностружечная плита, в конструкцию которой входят усиливающие элементы… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

БАКЕЛАНД Лео Хендрик — (Baekeland, Leo Hendrik) (1863 1944), американский инженер химик и изобретатель. Родился 14 ноября 1863 в Генте (Бельгия). После окончания в 1884 Гентского университета несколько лет работал лаборантом, преподавателем химии. В 1889 переехал в США … Энциклопедия Кольера

Наждачная бумага — Наждачная (шлифовальная) бумага гибкий абразивный материал, состоящий из тканевой или бумажной основы с нанесенным на нее слоем абразивного зерна (порошка). Предназначен для ручной и машинной обработки поверхностей различных материалов… … Википедия

Фенолоформальдегидные смолы

В зависимости от природы и соотношения компонентов, а также от применяемого катализатора фенолоформальдегидные смолы делят на два вида:

термореактивные или резольные;
термопластичные или новолачные смолы.

Резольные смолы

При нагревании или длительном хранении эти смолы переходят в неплавкое и нерастворимое состояние, а новолачные смолы термопластичны и могут сохранять плавкость и растворимость при длительном хранении, а также при нагреве до 200 °С. Резольные смолы при переходе из плавкого растворимого состояния в неплавкое и нерастворимое проходят три стадии, характеризующие их состояние:

Резолы — смолы в стадии А. Плавятся при нагревании и растворяются в спирте, ацетоне и в водных растворах щелочей. Представляют собой смесь низкомолекулярных соединений продуктов реакции.
Резитолы — смолы в стадии В. Образуются при нагревании или длительном хранении резолов, представляют собой смесь резольной смолы и высокомолекулярных неплавких и нерастворимых соединений. Они нерастворимы в спирте и ацетоне, а только набухают в них, не плавятся, но размягчаются при нагревании.
Резиты — смолы в стадии С. Содержат в основном трехмерные высокомолекулярные соединения. Не плавятся и не размягчаются при нагревании и нерастворимы и не набухают ни в каких растворителях. Резольные смолы в стадии С обладают высокими физико-электрическими свойствами.

Механизм образования фенолоформальдегидных смол

Функциональность фенола составляет 1–3, т. е. на 1 моль фенола может присоединяться от 1 до 3 молей формальдегида в двух ортоположениях и в параположении (рис. 1).

Рис. 1.

При эквимолекулярных количествах реагентов или при избытке формальдегида в присутствии щелочного катализатора образуются смолы резольного типа, при избытке фенола в кислой среде — новолачные. При синтезе резольных смол обычно берут на 6 молей фенола 7 молей формальдегида, и реакция идет по схеме, приведенной на рис. 2.

Рис. 2.

На первой стадии процесса одновременно получаются оксибензиловый спирт, ди- и триметилольные производные фенола (рис. 3), которые реагируют между собой с образованием макромолекулы резольной смолы. В щелочной среде в результате взаимодействия фенолоспиртов за счет метилольных групп в пароположении образуется резольная смола в стадии А (рис. 4).

Рис. 3.

Рис. 4.

Наличие в этих макромолекулах метилольных групп позволяет им вступать в дальнейшие реакции поликонденсации между собой. Под влиянием дальнейшего нагрева происходит процесс отверждения смолы с выделением воды и образованием молекул трехмерной структуры резита (рис. 5).

Рис. 5.

Процесс отверждения, то есть превращения в резит, может происходить в условиях нормальной температуры, но длительное время (от 6 мес. до 1 года). При повышении температуры скорость сильно возрастает.

Новолачные смолы образуются при избытке фенола в кислой среде. Обычно берут 7 молей фенола и 6 молей формальдегида, в качестве катализатора применяют соляную кислоту. В этом случае реакция идет по схеме, указанной на рис. 6.

Рис. 6.

Фенолоспирты при избытке фенола реагируют с фенолом и образуют метилолдиоксидифенилметан (рис. 7), который при дальнейшей поликонденсации дает новолачные смолы, имеющие строение, показанное на рис. 8.

Рис. 7.

Рис. 8.

В новолачную смолу входит смесь соединений линейного строения с молекулярной массой 200–1300. В отличие от резола молекулы новолачной смолы не содержат метилольных групп и поэтому не способны вступать в реакцию поликонденсации между собой и не образуют пространственных структур. Новолачные смолы могут быть переведены в неплавкое и нерастворимое состояние путем обработки их формальдегидом, параформом или чаще всего гексаметилентетрамином при повышенной температуре.

Технологический процесс получения фенолоформальдегидной резольной смолы

В производстве резольных смол в качестве сырья применяют фенол, крезол, ксиленол, а также фенольно-крезольные фракции, содержащие их смесь. Применяется и смесь ФДК (фенол, дикрезол, ксиленол). Формальдегид применяют в виде 36–40-процентного раствора (формалин).

Резольные фенолоформальдегидные смолы изготавливают различных марок, в виде жидких (ОФ, ОК) или твердых смол (ИФ, ИК) для получения спиртовых лаков. Приведем процесс получения резольной (бакелитовой) смолы.

Состав:
Фенол 100% — 6 молей
Формалин 40% — 7 молей
Аммиак 25% — 5% (по массе фенола)

Процесс изготовления

В реактор загружают фенол (в виде водного раствора), формалин и аммиак. Смесь в котле нагревают до 80 °С, подавая в рубашку котла водяной пар. При достижении 80 °С начинается экзотермическая реакция, и подачу пара прекращают. Вследствие экзотермичности процесса температура в котле поднимается до 100 °С, и реакция продолжается. В это время холодильник работает по обратной схеме для возможности возврата паров формалина в котел. Процесс варки смолы контролируют по температуре, при которой происходит помутнение охлаждаемой в стаканчике пробы смолы.

Процесс изготовления смолы заканчивают, когда температура помутнения пробы смолы (разделение на два слоя) достигнет 75–80 °С.

Для процесса сушки смолы холодильник переключают на прямую схему и соединяют со сборником конденсата и вакуум-насосом. Массу в реакторе нагревают до70–80 °С и при этой температуре и вакууме 600–700 мм рт. ст. сушат до момента, когда скорость полимеризации будет в пределах 90–120 с при нормальных условиях (температура 18 °C и давление 760 мм рт. ст.). Готовую смолу выгружают через нижний сливной штуцер либо (при получении лака) разбавляют спиртом.

Для получения жидких резольных смол сушку смолы под вакуумом не производят, а процесс изготовления смолы заканчивают после процесса конденсации и определения готовности смолы. После этого смолу перекачивают с помощью сжатого воздуха в отстойник, где происходит отделение надсмольной воды от смолы. После отделения водного слоя жидкий резол (нижний слой) сливают в тару.

Рис. 9. Схема производства фенолоформальдегидных смол и лаков
1 — котел для варки бакелитовых смол;
2 — феноловыплавитель;
3 — конденсатор;
4 — монжус для фенола;
5 — монжус для формалина;
6 — резервуар с обогревом;
7 — резервуар для формалина;
8 — резервуар для аммиака;
9 — монжус для аммиака,
10 — бак для спиртовых лаков;
11 — бак_отстойник;
12 — весовой мерник для фенола;
13 — весовой мерник для формалина;
14 — мерник для аммиака;
15 — мерник для растворителя;
16 — конденсатор;
17 — пеноловушка;
18 — вакуум_насос;
19 — шестеренчатый насос;
20 — вакуум_ловушка

Крезолоформальдегидные смолы

Технический трикрезол, применяемый для производства смол, представляет собой смесь трех изомеров крезола: орто-, мета- и паракрезола (рис. 10).

Рис. 10.

При взаимодействии с формальдегидом орто- и паракрезол реагируют только в двух точках, а метакрезол в трех точках, поэтому могут образоваться смолы с различными свойствами. Так, орто- и паракрезолы образуют термопластичные смолы, метакрезол может образовывать термореактивные. Поэтому количество метакрезола в трикрезоле должно быть не менее 40%. Трикрезол с таким содержанием метакрезола реагирует с формальдегидом так же, как и фенол.

При изготовлении крезолоформальдегидных смол крезол и формалин берут примерно в равных количествах. При избытке формалина получаются резольные смолы, а при избытке крезола — новолачные. Процессы изготовления этих смол аналогичны процессам изготовления фенолоформальдегидных смол.

Свойства крезольных смол несколько отличаются от фенольных. У крезольных смол время полимеризации, влагостойкость и электрические свойства выше.

В таблице 1 приведены сравнительные характеристики фенольных и крезольных смол, в таблице 2 — свойства смолы в стадии С.

Смола

Температура размягчения, °С

Период полимеризации при 160 °С, с

Содержание

свободного фенола, %

Влажность, %

Фенолоформальдегидная спирторастворимая марки ИФ

Как изготовляется и где применяется фенолформальдегидная смола

Феноло-формальдегидная смола — это смолы резольного типа, разделяющиеся на две группы:

— смолы, отверждающиеся и склеивающие древесину при нагревании;

— смолы, отверждающиеся и склеивающие древесину при нормальной температуре, без нагрева (с добавлением в их состав отвердителей).

Такое разделение до известной степени условно, так как фенольные смолы холодного отверждения при определенных условиях также обладают способностью склеивать древесину при нагревании без отвердителей. Зато феноло-формальдегидная смола горячего отверждения практически непригодна для склеивания древесины холодным способом.

Конденсация в щелочной среде отличается рядом особенностей. Так, при получении резольных смол наблюдается меньшее выделение тепла по сравнению с процессом конденсации в кислой среде. Щелочные катализаторы оказывают благоприятное влияние на сохранение однородности реакционной массы в течение всего процесса конденсации. Этому способствует хорошая растворимость в щелочных растворах фенолов и продуктов реакции. Однако и в условиях резольной конденсации феноло-формальдегидной смолы, при снижении, например, щелочности среды до минимальных пределов и длительном воздействии высокой температуры, возможно разделение реакционной массы на смолистый и водный слои, а иногда и образование гелей («козлов»). Скорость реакции между фенолом и формальдегидом, а также свойства получаемых продуктов зависят от характера применяемого катализатора.

Едкий натр обладает наиболее сильным катализирующим действием для этой реакции. С увеличением количества добавляемой щелочи ускоряется процесс поликонденсации, уменьшается количество непрореагировавшего фенола и повышается растворимость готовой феноло-формальдегидной смолы в воде.

Однако едкий натр может оказывать и отрицательное влияние на свойства образующихся смол. Избыток щелочи, остающийся в продуктах реакции, снижает водостойкость и особенно ухудшает диэлектрические свойства отвержденных фенольных клеев. Поэтому количество едкого натра, вводимого в реакцию, регламентируется. В зависимости от назначения смолы, количество едкого натра колеблется в пределах 3 — 22% от веса фенола.

Более слабыми катализаторами являются аммиак, который используется в виде аммиачной воды 25%-ной концентрации. Действие этих катализаторов аналогично, так как аммиак легко соединяется с формальдегидом, образуя уротропин, обладающий свойствами слабого основания. Считается, что аммиак лишь ускоряет первичные реакции. Подтверждением этого служит низкая степень конденсации феноло-формальдегидной смолы, получаемой в присутствии аммиака, и высокое содержание в ней свободного фенола.

В отличие от едкого натра, аммиак способствует образованию резольных смол, не совмещающихся с водой, но хорошо растворимых в спирте. Количество добавляемой в реакционную смесь аммиачной воды обычно не превышает 3—6% по отношению к фенолу.

Гидрат окиси бария также относится к числу более слабых катализаторов по сравнению с едким натром. Он находит применение при получении некоторых видов фенольных смол холодного отверждения.

Обычно для синтеза клеящих феноло-формальдегидных смол резольного типа на 1 молекулу фенола в реакцию вводят от 1,1 до 2 молекул формальдегида. Исследования показали, что с увеличением формальдегида от 1 до 2 молей на 1 моль фенола при определенных условиях конденсации резко снижается содержание свободных фенола и формальдегида в продуктах реакции. Это оказалось очень важным для получения при определенном режиме феноло-формальдегидных смол, не содержащих свободного фенола, обладающего токсическими свойствами.

Важными параметрами процесса поликонденсации являются температура и продолжительность реакции.

Исследованиями установлено, что щелочная поликонденсация при ступенчатом и постепенном повышении температуры, в отличие от условий реакции сначала и до конца при температуре, близкой к 100°, обеспечивает наиболее полное связывание реагирующих веществ и образование резольной смолы с малым содержанием фенола и формальдегида в свободном состоянии. В зависимости от назначения конечных продуктов температура реакции поддерживается от 50 до 100°С.

Феноло-формальдегидная смола получается при реакции, протекающей с отдачей тепла, поэтому для стабилизации температуры технологического процесса используют системы охлаждения. При увеличении температурных значений и времени реакции процесс поликонденсации протекает более глубоко, нарастает вязкость образующихся продуктов, снижается их растворимость, уменьшается содержание в них исходных продуктов в свободном состоянии и бромируемых веществ.

Процесс конденсации в одних случаях ведут в водной среде, в других — с добавлением этилового спирта, ацетона, или других стабилизирующих веществ.