酚醛樹(shù)脂的生產(chǎn)工藝
發(fā)布時(shí)間:2013-12-27 13:33
傳統(tǒng)的酚醛樹(shù)脂生產(chǎn)均采用被稱為“本體法”的方法進(jìn)行生產(chǎn)。具體的工藝方法是將酚類和醛類全部地或分次地加入到反應(yīng)器中，在酸或堿的催化下進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到一定的反應(yīng)程度后經(jīng)中和、真空脫水、冷卻、粉碎等工藝過(guò)程而成為粉狀、塊狀樹(shù)脂或液態(tài)樹(shù)脂。液態(tài)樹(shù)脂可以是水溶液或乳液，也可以是醇溶液。
本體法生產(chǎn)樹(shù)脂的最大優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、不會(huì)含有過(guò)多的雜質(zhì)，但是本體法也存在著諸多的缺陷，如：
①酚醛樹(shù)脂的縮聚反應(yīng)是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，體系黏度增大，散熱逐漸困難，從而造成分子分布較寬、終點(diǎn)難以控制；
②不論何種狀態(tài)的樹(shù)脂，反應(yīng)后期均需脫除全部的或部分的水，這樣勢(shì)必使能耗較大，反應(yīng)周期延長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低下；
③作為固體樹(shù)脂，一般必須經(jīng)粉碎過(guò)程，這樣的結(jié)果是不但勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且粒徑較大，粒度分布也不均勻；
④當(dāng)生產(chǎn)用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿作催化劑時(shí)，腐蝕嚴(yán)重，設(shè)備費(fèi)用大。
由此可見(jiàn)，如何改進(jìn)酚醛樹(shù)脂的合成方法，提高生產(chǎn)效率，降低能耗是擺在各酚醛廠家面前的首要問(wèn)題。20世紀(jì)70年代開(kāi)發(fā)成功的懸浮法合成樹(shù)脂新工藝以及周期的乳液合成工藝，正是為了解決這一問(wèn)題而努力的結(jié)果。
懸浮聚合實(shí)質(zhì)上是借助于較強(qiáng)烈的攪拌和懸浮劑的作用，將單體分散在不溶的介質(zhì)中，單體以小液滴的形式進(jìn)行本體聚合，在每個(gè)小液滴內(nèi)，單體的聚合過(guò)程與本體聚合相似。其具體的工藝方法是：酚類和甲醛在含有分散劑的水溶液中，在堿性催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行到一定程度后，使反應(yīng)體系冷卻或直接向體系中加水冷卻，得到粒狀酚醛樹(shù)脂的懸浮液，懸浮液經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后即可直接得到粒狀樹(shù)脂。
懸浮法生產(chǎn)熱塑性酚醛樹(shù)脂的工藝過(guò)程主要有如下一些步驟：本體縮聚，加水稀釋，加堿中和，加分散劑，脫酚，分離干燥等。這一系列過(guò)程均是在常壓下進(jìn)行。稀釋過(guò)程是為了防此樹(shù)脂結(jié)塊，而分離過(guò)程最好在較低溫度下進(jìn)行，防止結(jié)塊或燒結(jié)。
可以看出，不論是熱塑性，還是熱同性酚醛樹(shù)脂，用懸浮法進(jìn)行生產(chǎn)均比傳統(tǒng)的本體法有如下一些優(yōu)點(diǎn)。
①體系黏度較低、傳熱效果好、反應(yīng)終點(diǎn)易于控制。
②反應(yīng)無(wú)需真空脫水，耗能相對(duì)較少，效率高。
③無(wú)需粉碎過(guò)程，直接得到粒狀球形樹(shù)脂，產(chǎn)品粒度均勻，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
④聚合釜體積可以增加，可用9.5～11.4立方米的反應(yīng)釜。
⑤可以連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)，樹(shù)脂質(zhì)量穩(wěn)定，改換品種容易。
⑥產(chǎn)品分子量高，分子量分布均勻，貯存穩(wěn)定，耐燒結(jié)性好，固化速度快，熱流動(dòng)性好，這樣可提高貯存，運(yùn)輸能力，提離加工效率。
⑦可在同一反應(yīng)釜內(nèi)生產(chǎn)一步法和二步法樹(shù)脂。
懸浮法生產(chǎn)酚醛樹(shù)脂在存在這些優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也存在這一些缺陷。
①有時(shí)為迅速冷卻的需要，必須向體系中加水，這勢(shì)必減少反應(yīng)容積，這同洗滌用水一起會(huì)增加處理廢水量。
②包覆于顆粒內(nèi)的水分難于排除。
懸浮法球狀酚醛樹(shù)脂工藝的研究成功提高了樹(shù)脂的多方面性能，從而使產(chǎn)品用途更為廣泛，如在聚合物共混、摩擦元件、磨削砂輪等方面的應(yīng)用結(jié)果表明，均比傳統(tǒng)法樹(shù)脂的性能有所提高。
除以上兩種合成工藝外，酚醛樹(shù)脂亦可用乳液聚合的方法進(jìn)行生產(chǎn)。其合成方法是：酚與醛在催化劑及乳化劑存在下進(jìn)行反應(yīng)，最終得到真正的乳液產(chǎn)品，而不是傳統(tǒng)的醇溶性樹(shù)脂所謂的“酚醛乳液”。
乳液聚合產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于某些部門可以直接應(yīng)用。免除了溶劑的污染，并且工藝控制也較簡(jiǎn)便。與本體法或懸浮法相比，乳液合成工藝可連續(xù)生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效益。但是由于乳化劑及助劑的存在，對(duì)樹(shù)脂的性能會(huì)產(chǎn)生不同的影響。對(duì)于生產(chǎn)固體樹(shù)脂來(lái)講，需要經(jīng)凝聚、洗滌、干燥等工藝過(guò)程，耗時(shí)費(fèi)力，這也是其不利的一面。
本文參考《精細(xì)化工工藝學(xué)》一書。 相關(guān)鏈接
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