Технология Производства Фенопластов (стр. 3 из 4)

Основным сырьём для получения фенопластов являются фенолы (в том числе замещённые), крезолы, ксиленолы и резорцин, а также формальдегид и фурфол.

Фенол – бесцветное кристаллическое вещество с характерным запахом, температура плавления равна 40,9ºС, кипения – 181,8ºС, плотность – 1032 кг/м³. Примеси, например вода и крезолы, значительно снижают температуру плавления фенола. Водные растворы щелочей легко растворяют фенол с образованием фенолятов. Фенол растворяется также в формалине, этиловом спирте, диэтиловом эфире, глицерине, бензоле, скипидаре, жирных кислотах и их эфирах.

Химическая активность фенола при синтезе фенопластов определяется наличием в его молекуле трёх подвижных атомов водорода – двух орто- и одного в пара-положении к гидроксильной группе.

Крезол имеет три изомерные формы: 0-крезол (температура плавления равна 31ºС, а кипения - 191ºС), м-крезол (температура плавления равна 12,2ºС, а кипения – 202,2ºС), n-крезол (температура плавления равна 34,7ºС, а кипения – 201,9ºС).

Поскольку фенолы присоединяют формальдегид лишь в орто- и пара-положения к гидроксильной группе, наибольшей функциональностью обладает м-крезол, имеющий три подвижных водородных атома и образующий вследствие этого термореактивные олигомеры: о- и n-крезолы, имеющие по два подвижных атома водорода, образуют термопластичные олигомеры.

Ксиленолы существуют в виде шести изомеров. Технический ксиленол – смесь изомеров – вязкая маслянистая жидкость от коричневого до чёрного цвета с сильным неприятным запахом, температура кипения равна 200 – 220ºС, плотность – 1040кг/см³, растворяется в 10%-ном водном растворе щёлочи. Основными источниками получения ксиленола являются крезольные фракции смол, образующихся при термической обработке топлив.

Резорцин - белое кристаллическое вещество, с температурой плавления равной 110,8ºС, кипения – 276,5ºС. он растворим в воде, спирте, диэтиловом эфире и глицерине.

Характеристика технологии производства продукции.

Фенопласты представляют собой продукты поликонденсации, которые образуются в результате взаимодействия фенолов и альдегидов.

Образование нерастворимых и неплавких продуктов поликонденсации достигается с помощью реакций отверждения (Отверждение – это доведение процесса поликонденсации до стадии, на которой достигаются необходимые свойства продукта), в результате которой происходит смешивание молекул. Эта реакция может проводится в несколько стадий – до состояния резита, т.е. продукта полного отверждения, или до получения частично отверждённого продукта.

Процесс поликонденсации зависит от следующих факторов, которые существенно влияют на строение и свойства конечного продукта:

· Функциональность и реакционная способность исходных фенолов;

· Тип катализатора;

· Мольное соотношение фенол:альдегид;

· Продолжительность и температура реакции;

· pH реакционная среда.

При поликонденсации фенолов с альдегидами в зависимости от природы сырья и условий реакции могут быть получены либо термопластичные, либо термореактивные смолы.

Поликонденсацию в любой момент можно приостановить и при необходимости продолжить. Стадии поликонденсации классифицируют по общим свойствам фенопластов:

· стадия А – резолы или новолаки, плавкие и нерастворимые;

· стадия В – резолиты, ещё формующиеся при нагревании и способные к набуханию;

· стадия С – резиты – конечные продукты поликонденсации, неплавкие, нерастворимые.

Обычно для производства фенолоальдегидных смол применяют герметичные вакуумные реакторы, соединённые с трубчатым холодильником и оборудованные устройством для обогрева, анкерной мешалкой, термометром, манометром, смотровым стеклом. Для сбора отгоняемого в ходе поликонденсации дистиллята имеются два сборника, из которых дистиллят отводится в общую ёмкость.

Реакторы изготавливают из материалов, обладающих хорошей теплопроводностью – медь, легированные стали, никель, сплавы, легированные молибденом, и эмалированное железо.

Поликонденсацию можно проводить в одну или несколько стадий, при этом можно изменять количество вводимых формальдегида и катализатора, а также регулировать рН в ходе реакции.

В конце поликонденсации после образования эмульсии смолы в воде проводят обезвоживание и удаление низкомолекулярных или летучих компонентов. Это следует проводить особенно тщательно. При этом происходит укрупнение молекул, что приводит к повышению вязкости и сокращению стадии В. Обезвоживание проводят при пониженном давлении или в обычных условия. Готовые смолы (фенопласты) затем выгружают из реактора в холодильные агрегаты для затвердевания. Твёрдую смолу, имеющую температуру плавления 50 – 100ºС, выгружают из охлаждающих устройств и загружают в деревянные барабаны или мешки.

Для получения растворов смол или фенопластов в реактор в конце обезвоживания вводят растворитель (этанол, метанол), а затем раствором наполняют бочки или железнодорожные цистерны.

Об окончании поликонденсации часто судят по вязкости, являющейся важным показателем для её дальнейшей переработки.

Блок-схема технологического процесса производства фенопластов:

Катализатор

Альдегид