Лако-красочные материалы — производство

3.2.1. Фенолоформальдегидные олигомеры. Основные исход­ные компоненты для получения фенолоформальдегидных смол: фе­нол, крезолы, канифоль, жирные кислоты, растительные масла, фор­мальдегид.

При взаимодействии фенола с формальдегидом в зависимости от условий синтеза и количественного соотношения реагентов образу­ются олигомеры различного типа:

-резольные смолы, получаемые при избытке формальдегида в присутствии щелочного катализатора (NaOH, Na2C03, NH3);

— новолачные смолы, получаемые при избытке фенола в присутст­вии кислого катализатора (НС1, контакт Петрова).

Резольные смолы при нагревании способны переходить в неплав­кое и нерастворимое состояние.

В зависимости от температуры и продолжительности нагревания взаимодействие формальдегида с фенолом протекает через три стадии.

При непродолжительном нагреве (стадия А) образуется жидкая или полутвердая смола — бакелит А. Если бакелит А нагревать неко­торое время при температуре 100°С (стадия В), то он переходит в ба­келит В — более твердый олигомер, не размягчающийся и не плавя­щийся при нагреве. Бакелит В нерастворим в спирте, но несколько набухает в ацетоне и других растворителях. При дальнейшем нагре­вании бакелит В превращается в бакелит С — нерастворимую и не­плавкую смолу.

Бакелит С характеризуется большой твердостью и хорошей теп­лоизолирующей способностью. Его применяют в электротехнике, в производстве телефонных аппаратов и различных частей для машин.

Для лакового производства используют смолы типа бакелита А. Эти смолы хорошо растворимы в этиловом, бутиловом, амиловом спиртах, в глицерине, ацетоне и эфире, но нерастворимы в бензоле, бензине, скипидаре. Раствор бакелита А в спирте — бакелитовый лак.

Если покрытия, полученные из бакелитового лака, осторожно на­гревать при постепенном повышении температуры до 90-95°С, то происходит постепенное отверждение бакелита (бакелизация) с обра­зованием твердой подобной стеклу пленки, очень стойкой к кислотам, щелочам, солям. Ее недостаток — хрупкость.

На химических предприятиях бакелизацию часто применяли для покрытия внутренних поверхностей аппаратов.

Новолачные смолы при нагревании не могут переходить, как ре — зольные, в неплавкое и нерастворимое состояние. На основе новолач — ной смолы (идитол) получают спиртовые лаки, но качество их невы­сокое: лаковые покрытия, содержащие свободный фенол, темнеют на свету, обладают повышенной хрупкостью, плохо полируются.

Чистые фенолоформальдегидные смолы непригодны для получе­ния масляных лаков, они в маслах нерастворимы. Для придания рас­творимости в маслах фенолоформальдегидные смолы подвергают специальной обработке, вводят в их состав смоляные или жирные кислоты, модифицируя их.

Модифицированные фенолоформальдегидные смолы хорошо рас­творяются во всех растительных маслах и могут заменять природные смолы — копалы. Кроме того, они хорошо совместимы с другими ла­ковыми олигомерами (синтетическими и природными), а также с эфирами целлюлозы. При введении модифицированных фенолофор — мальдегидных олигомеров в лак увеличивается скорость высыхания, повышается твердость и глянец лаковых покрытий. Их используют для изготовления различных типов масляных лаков (для наружных и внутренних покрытий), а также для получения нитролаков.

Альбертоль — модифицированная фенольная смола, получаемая при нагревании смеси фенола, формальдегида и канифоли.

В аппарат загружают 100 кг фенола, 60 кг формальдегида (40%-ный раствор в воде) и 50 кг канифоли. Смесь нагревают при перемешивании до 105—110°С в течение 3-5 ч в инертной среде. Затем полученную смолу 5-6 ч сушат в вакууме при 50-100°С до полного удаления воды. Если смола имеет высокое кислотное чис — Не ло, ее обрабатывают глицерином при 250-260°С до получения Ни продукта с кислотным числом 10-30 мг КОН/г. К концу процесса В.’ температуру повышают до 300-305°С для удаления следов сво — BL бодного глицерина.

Другой способ получения альбертолей состоит в следующем: го — Н| товую новолачную фенолоформальдегидную смолу помещают в ре — актор, добавляют канифоль и выдерживают при постоянном переме — В| шивании при 280°С в атмосфере инертного газа 10-12 ч.

В зависимости от температуры, продолжительности нагрева, ко — личественных соотношений исходных компонентов получаемые ма — Вр териалы обладают различными характеристиками (температура плав — Нг ления, блеск, растворимость).

Смолы на основе замещенных фенолов (стопроцентные смолы). В| Их называют так, поскольку они не содержат канифоли и полностью В| растворяются в маслах (маслорастворимые фенолоформальдегидные В|; смолы).

ЩШ Для их получения используют замещенный фенол (пара-

Шм третичный бутил фенол, пара-третичный амилфенол и др.).

В Наиболее широко применяется для изготовления стопроцентных

И. смол пара-третичный бутилфенол, получаемый взаимодействием фе — Н| нола и изобутилового спирта.

Ир Технология производства стопроцентных смол аналогична про-

Нр цессу приготовления фенолоформальденидных смол. Конденсацию В также проводят в кислотной (1) и щелочной среде (2).

■fc 1) 150 кг пара-третичного бутил фенола, 95 кг формальдегида

К1 , (концентрация 37,5%) и 10 кг концентрированной соляной кислоты нагревают при 100°С в аппарате с обратным холодильником в тече — ние 8-10 ч. Продукт синтеза отделяют от водного слоя, промывают и высушивают в вакууме.

2) 100 кг пара-третичного бутилфенола, 100 кг формальдегида щк’ (концентрация 37,5%) и 193 кг 10%-ного раствора едкого натра на-

Щ’; гревают при 100°С в течение 10-15 ч. Для удаления щелочи получен-

2 Крутько Э. Т., Прокопчук Н. Р.

ный продукт нейтрализуют раствором соляной кислоты, промывают водой и сушат под вакуумом при 120-130°С.

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

Лаки и эмали на их основе дают хорошо высыхающие покрытия с повышенной стойкостью к действию химических реагентов (кислот, соды), водостойкостью, механической прочностью и атмосферостой — костью.

Следует отметить, что в настоящее время спрос на фенолофор — мальдегидные смолы существенно повышается как в странах СНГ, так и на мировом рынке.

Для удовлетворения запросов потребителей необходимы даль­нейшие разработки в направлении химической модификации фено — лоформальдегидных олигомеров.