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原材料
酚醛樹脂的生產工藝
發布時間:2013-12-27 13:33
傳統的(de)(de)酚醛(quan)樹(shu)脂生產均(jun)采用(yong)被稱為(wei)“本體法”的(de)(de)方法進行(xing)生產。具體的(de)(de)工藝方法是(shi)將酚類(lei)和醛(quan)類(lei)全部(bu)地(di)或分次地(di)加入到(dao)反(fan)應器(qi)中，在酸或堿(jian)的(de)(de)催化下(xia)進行(xing)反(fan)應，達到(dao)一定的(de)(de)反(fan)應程度后經中和、真空脫水、冷卻、粉碎等工藝過(guo)程而成為(wei)粉狀、塊狀樹(shu)脂或液(ye)(ye)態樹(shu)脂。液(ye)(ye)態樹(shu)脂可(ke)以(yi)是(shi)水溶液(ye)(ye)或乳液(ye)(ye)，也可(ke)以(yi)是(shi)醇溶液(ye)(ye)。
本(ben)體(ti)法生(sheng)產樹脂的(de)最大優點是工(gong)藝(yi)簡單、不會含(han)有過多的(de)雜質，但是本(ben)體(ti)法也存在(zai)著諸(zhu)多的(de)缺陷(xian)，如：
①酚醛(quan)樹(shu)脂(zhi)的縮(suo)聚反(fan)應(ying)(ying)是放(fang)熱反(fan)應(ying)(ying)，隨著反(fan)應(ying)(ying)的不(bu)斷進行，體(ti)系黏度增大，散(san)熱逐漸困(kun)難(nan)，從而(er)造成分子分布(bu)較寬、終點難(nan)以控制；
②不(bu)論(lun)何種狀態的(de)樹脂，反應后期(qi)均需脫除(chu)全部的(de)或部分的(de)水，這樣(yang)勢(shi)必使能(neng)耗較(jiao)大，反應周期(qi)延長，生(sheng)產(chan)效率低下；
③作為固體(ti)樹脂，一(yi)般必須經粉碎過程，這樣(yang)的結果是不但勞動強度大，而且粒(li)徑較大，粒(li)度分布也(ye)不均勻；
④當生產(chan)用強酸或強堿作(zuo)催化劑時，腐蝕嚴重，設備費(fei)用大。
由此可見(jian)，如何改進(jin)酚醛樹脂的(de)合(he)成(cheng)(cheng)方法，提高生產效率，降低能耗是擺在各酚醛廠家面前的(de)首(shou)要問題(ti)。20世(shi)紀70年代(dai)開發成(cheng)(cheng)功的(de)懸浮(fu)法合(he)成(cheng)(cheng)樹脂新工藝以及周期的(de)乳(ru)液合(he)成(cheng)(cheng)工藝，正是為了解決(jue)這一問題(ti)而努力(li)的(de)結(jie)果。
懸(xuan)浮聚(ju)合(he)實質上(shang)是借助于較強烈的(de)(de)(de)攪拌和懸(xuan)浮劑的(de)(de)(de)作(zuo)用，將單體分(fen)散在(zai)不溶的(de)(de)(de)介質中，單體以(yi)小(xiao)液(ye)滴的(de)(de)(de)形式進行(xing)本體聚(ju)合(he)，在(zai)每(mei)個小(xiao)液(ye)滴內，單體的(de)(de)(de)聚(ju)合(he)過程與本體聚(ju)合(he)相似。其具體的(de)(de)(de)工藝方法(fa)是：酚類和甲(jia)醛(quan)在(zai)含有分(fen)散劑的(de)(de)(de)水(shui)溶液(ye)中，在(zai)堿性催化劑的(de)(de)(de)作(zuo)用下進行(xing)反(fan)應，反(fan)應進行(xing)到(dao)(dao)一定程度后，使反(fan)應體系(xi)(xi)冷卻(que)或直接向體系(xi)(xi)中加水(shui)冷卻(que)，得到(dao)(dao)粒(li)狀酚醛(quan)樹脂的(de)(de)(de)懸(xuan)浮液(ye)，懸(xuan)浮液(ye)經離(li)心(xin)分(fen)離(li)、洗滌、干燥后即可(ke)直接得到(dao)(dao)粒(li)狀樹脂。
懸浮法生產熱塑性(xing)酚醛樹脂(zhi)的工藝(yi)過程主要有如下一些步驟：本(ben)體縮聚，加(jia)水稀釋，加(jia)堿中(zhong)和(he)，加(jia)分散(san)劑，脫酚，分離干(gan)燥等。這(zhe)一系列(lie)過程均是在常壓下進行。稀釋過程是為了防(fang)此(ci)樹脂(zhi)結(jie)塊，而分離過程最好在較低溫度(du)下進行，防(fang)止(zhi)結(jie)塊或燒結(jie)。
可以看(kan)出(chu)，不論是(shi)熱塑性(xing)，還是(shi)熱同性(xing)酚醛樹脂，用懸浮法進行生產均比(bi)傳(chuan)統(tong)的本體法有如下一些優點(dian)。
①體系黏度較低、傳熱效果好(hao)、反應終點易于(yu)控制。
②反應無需真空(kong)脫水，耗能相對(dui)較少，效率高(gao)。
③無需粉碎過程，直接(jie)得到粒狀球形樹脂，產(chan)品(pin)粒度均勻，勞動強度低。
④聚合釜體積(ji)可以(yi)增(zeng)加，可用(yong)9.5～11.4立方米的(de)反應釜。
⑤可以連續自動化生(sheng)產，樹(shu)脂質量(liang)穩(wen)定，改換品種容易。
⑥產品分(fen)子量高，分(fen)子量分(fen)布均勻，貯(zhu)存穩定，耐(nai)燒結性好(hao)，固化速度快(kuai)，熱(re)流動性好(hao)，這(zhe)樣可(ke)提(ti)高貯(zhu)存，運(yun)輸(shu)能(neng)力，提(ti)離(li)加工效率。
⑦可在同一反應釜內生產(chan)一步法和二步法樹脂。
懸浮法生(sheng)產(chan)酚醛(quan)樹脂(zhi)在存在這些優點的(de)同時也存在這一(yi)些缺陷。
①有時為迅速冷卻(que)的需要(yao)，必(bi)(bi)須向(xiang)體系中加水(shui)(shui)，這勢必(bi)(bi)減少反應容積，這同洗(xi)滌用水(shui)(shui)一起會增加處理廢水(shui)(shui)量。
②包覆于(yu)顆粒內的水分(fen)難(nan)于(yu)排除。
懸浮法球狀酚醛樹(shu)脂工藝(yi)的(de)研(yan)究(jiu)成功提高了樹(shu)脂的(de)多方面性能，從而使產(chan)品用途更為廣(guang)泛，如在聚合物(wu)共(gong)混(hun)、摩擦元件、磨削砂輪等(deng)方面的(de)應用結果(guo)表(biao)明(ming)，均(jun)比傳(chuan)統法樹(shu)脂的(de)性能有所提高。
除以(yi)上兩種合成(cheng)工藝外(wai)，酚(fen)醛(quan)(quan)樹脂亦(yi)可用乳(ru)液聚合的(de)(de)方法進行(xing)生產。其合成(cheng)方法是：酚(fen)與醛(quan)(quan)在催化劑及乳(ru)化劑存(cun)在下(xia)進行(xing)反應，最終得(de)到真正的(de)(de)乳(ru)液產品，而不(bu)是傳統(tong)的(de)(de)醇溶(rong)性樹脂所謂的(de)(de)“酚(fen)醛(quan)(quan)乳(ru)液”。
乳(ru)液(ye)聚合產(chan)品的(de)優點是對于某些(xie)部門可以直(zhi)接應用。免除(chu)了溶劑(ji)的(de)污染，并(bing)且工(gong)藝(yi)(yi)控制也較(jiao)簡便。與本體法或(huo)懸(xuan)浮法相比，乳(ru)液(ye)合成工(gong)藝(yi)(yi)可連續生產(chan)，提高生產(chan)效益。但是由于乳(ru)化劑(ji)及助劑(ji)的(de)存在，對樹脂的(de)性能會產(chan)生不(bu)同的(de)影(ying)響。對于生產(chan)固(gu)體樹脂來講(jiang)，需(xu)要經凝(ning)聚、洗滌、干燥(zao)等工(gong)藝(yi)(yi)過(guo)程，耗時費(fei)力，這(zhe)也是其不(bu)利的(de)一面。
本(ben)文參考(kao)《精細(xi)化(hua)工工藝學》一書(shu)。 相關鏈接
