Лако-красочные материалы — производство

Основными исходными материалами для получения феноло — формальдегидных смол являются фенол, крезолы, канифоль, жирные кислоты растительных масел, формальдегид.

При взаимодействии фенола с формальдегидом, в зависимо­сти от их (количественных соотношений и условий реакции (тем­пература, продолжительность, катализатор), образуются смолы различного типа.

Различают два основных типа феноло-формальдегидных смол: резольные смолы, получаемые при избытке форм­альдегида в присутствии щелочного катализатора (едкий натр, сода, аммиак), и новолачные смолы, получаемые при избытке фенола в присутствии* кислого катализатора (соляная кислота, контакт Петрова).

Резольные смолы отличаются способностью переходить при нагревании в неплавкое и нерастворимое состояние.

Установлено, что в зависимости от температуры и длитель­ности нагревания реакция формальдегида с фенолом в щелоч­ном растворе протекает через три определенные стадии.

После непродолжительного нагревания (стадия А) обра­зуется бакелит А; эта смола может 0ыть жидкой и полутвер­дой.

Если бакелит А нагревать некоторое время при 100° (ста­дия В), он переходит ‘В бакелит В; это более твердый продукт, который при нагревании не плавится, но размягчается. Баке­лит В нерастворим в спирте, но несколько набухает в ацетоне и других растворителях.

При дальнейшем нагревании бакелит В превращается в окончательный продукт реакции— бакелит С, представляющий собой нерастворимую, неплавкую смолу.

Бакелит С обладает большой твердостью и хорошей тепло­электроизолирующей способностью. Он находит применение в электротехнике, в производстве телефонных приборов и раз­личных частей для машин.

Для лакового производства применяют смолы типа баке­лита А. Эти смолы имеют окраску от желтоватой до темно-ко- ричневои и представляют собой жидкие или полутвердые про­зрачные вещества, хорошо растворимые в этиловом, бутиловом,, амиловом спиртах, в глицерине, ацетоне и эфире; они нераство­римы в бензоле, бензине, скипидаре. Раствор бакелита А в — спирте представляет собой бакелитовый лак.

Если (предметы, покрытые бакелитовым лаком, (подвергнуть, осторожному нагреванию при равномерном повышении тем­пературы до 90—95°, то происходит постепенное отверждение бакелита (!бакелизация) с образованием твердой, как стекло,, пленки, очень стойкой к кислотам, щелочам и солям. Недо­статком этих пленок является их хрупкость.

На химических заводах бакелизацию часто применяют для покрытия внутренних поверхностей аппаратов.

Новолачные смолы образуются ‘при взаимодействии фенола с формальдегидом в * присутствии кислоты и при избытке фе­нола. Эти смолы^ при нагревании не могут быть переведены, как резольные, в неплав, кое и нерастворимое состояние.

Примером новолачной смолы является смола идитол, при­меняемая в производстве спиртовых лаков. Идитол — желтова­тая, почти бесцветная смола с запахом фенола, хорошо раство­римая в спирте и ацетоне. Лаковые пленки, полученные на основе идитола, содержащего свободный фенол, обладают склонностью темнеть (|краснеть) на свету и хрупкостью. Кроме того, они плохо полируются.

Чистые феноло-формальдегидные смолы непригодны для приготовления масляных лаков, так как они нерастворимы маслах. Для того чтобы »сделать их растворимыми в маслах и получать из них масляные лаки, феноло-формальдегидные смолы подвергают специальной обработке, вводя в их со­став смоляные или жирные кислоты. Этот процесс перера­ботки фенол о — форм альдегидных смол назыв ается модифи­кацией.

Модифицир ов1а нн ые ф ено л о-ф о р м а л ь д е ги д н ы е смолы обладают хорошей растворимостью во всех раститель­ных маслах и нашли применение как заменители естественных смол—копалов.

Модифицированные феноло-формальдегидные смолы хорошо совместимы с другими лаковыми смолами (искусственными и. природными) и с эфирами целлюлозы.

Введение модифицированных смол в лак способствует уве­личению скорости высыхания, повышению твердости и глянца лаковых пленок. Эти смолы применяют для изготовления раз­личных типов масляных лаков (для наружных и внутренних покрытий), а также для получения нитролаков.

Альбертоль — модифицированная фенольная смола (искус­ственный копал) получается (при нагревании смеси фенола, формальдегида и ‘канифоли. Для уменьшения кислотного числа добавляют глицерин.

|В* аотпарат загружают 100 кг фенюла, 60 кг формальдегида (40%-ный раствор в боде) и 50 кг канифоли. Смесь нагревают <при щеремеишваши до 105—’110° в течение 3—5 час. в атмо­сфере углекислого газа. Полученмую смолу сушат ъ ©жууметгри 50—10рр в течение 5—б час. до полнот удаления воды. Затем определяют кислотное числб. Если полученная смола имеет высокое кислотное число, ее обрабатывают глицерином при 250—260° (реакция этерификации) до получения продукта с кислотным числом 10—»-30 мг КОН. Количество необходимого глицерина рассчитывают по кислотному числу смолы и берут с »избытком в |5—10%. К концу реакции температуру повышают до 300—305° для удаления следов свободного глицерина.

Другой способ получения альбертолей заключается в сле­дующем: готовую новолачную феноло-формальдегидную смо­лу помещают в аппарат (эфиризатор), прибавляют канифоль и выдерживают при -постоянном перемешивании при 280° в атмосфере углекислого газа в течение 10—12 час.

В зависимости от технологического режима (температуры, продолжительности нагревания) и количественных соотноше­ний исходных материалов получаемые альбертоли характери­зуются различными показателями (температура плавления, блеск, растворимость).

Смолы на основе замещенных фенолов (стопроцентные смо­лы). Для производства атмосферостойких лаков широкое при­менение нашлй маслорастворимые феноло-формальдегидные смолы, полученные на основе производных фенола (замещен­ных фенолов). Эти смолы называются стопроцентными, так как они не содержат канифоли и полностью растворяются в ма­слах.

Для приготовления этих смол применяют не обычный фе­нол, а так называемый замещенный фенол {/шря-третичный бутилфенол, /гара-третичный амилфенол и другие).

Наибольшее распространение для изготовления стопроцент­ных смол описываемого типа нашел /шра-третичный бутил — фенол, который получается взаимодействием фенола и изобу — тилового спирта.

Процесс получения стопроцентных смол аналогичен про­цессу приготовления феноло-формальдегидных омол. Конден­сацию проводят в кислой и щелочной среде.

Пример 1. Получение стопроцентной смолы б кислой среде: 150 кг

Лара-третичного бутилфенола, 95 кг формальдегида (концентрация 37,5%) и 10 кг концентрированной соляной кислоты нагревают при 100° в аппарате с обратным холодильником в течение 8—10 час. Полученный твердый продукт отделяют от водного слоя, промывают и высушивают в вакууме.

Пример 2. Получение стопроцентной смолы в щелочной среде: 100 кг пара — третичного бутилфенола, 100 кг формальдегида (концентрация 37,5%) и 193 кг 10%-ного раствора едкого натра нагревают при 100° в течение 10—15 час. Для удаления щелочи полученный продукт обрабатывают (нейтрализуют) раствором соляйой кислоты, промывают водой и сушат под вакуумом при 120—130°.

Стопроцентные смолы растворяются в бензине и бензоле. Они хорошо совместимы *с растительными маслами (маслорас­творимы), особенно с тунговым.

Стопроцентные смолы нашли широкое применение в каче­стве заменителей копалов при изготовлении масляных лаков.

Лаки и эмали на основе этих смол дают хорошо высыхаю­щие покрытия, обладающие повышенной стойкостью к дей­ствию химических реагентов (кислот, соды), водостойкостью, механической прочностью и атмосферостойкостью.