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酚醛树脂的生产工艺

发布时间:2013-12-27 13:33
传统的酚醛树脂生产均采用被称为“本体法”的方法进行生产。具体的工艺方法是将酚类和醛类全部地或分次地加入到反应器中,在酸或碱的催化下进行反应,达到一定的反应程度后经中和、真空脱水、冷却、粉碎等工艺过程而成为粉状、块状树脂或液态树脂。液态树脂可以是水溶液或乳液,也可以是醇溶液。 本体法生产树脂的最大优点是工艺简单、不会含有过多的杂质,但是本体法也存在着诸多的缺陷,如: ①酚醛树脂的缩聚反应是放热反应,随着反应的不断进行,体系黏度增大,散热逐渐困难,从而造成分子分布较宽、终点难以控制; ②不论何种状态的树脂,反应后期均需脱除全部的或部分的水,这样势必使能耗较大,反应周期延长,生产效率低下; ③作为固体树脂,一般必须经粉碎过程,这样的结果是不但劳动强度大,而且粒径较大,粒度分布也不均匀; ④当生产用强酸或强碱作催化剂时,腐蚀严重,设备费用大。 由此可见,如何改进酚醛树脂的合成方法,提高生产效率,降低能耗是摆在各酚醛厂家面前的首要问题。20世纪70年代开发成功的悬浮法合成树脂新工艺以及周期的乳液合成工艺,正是为了解决这一问题而努力的结果。 悬浮聚合实质上是借助于较强烈的搅拌和悬浮剂的作用,将单体分散在不溶的介质中,单体以小液滴的形式进行本体聚合,在每个小液滴内,单体的聚合过程与本体聚合相似。其具体的工艺方法是:酚类和甲醛在含有分散剂的水溶液中,在碱性催化剂的作用下进行反应,反应进行到一定程度后,使反应体系冷却或直接向体系中加水冷却,得到粒状酚醛树脂的悬浮液,悬浮液经离心分离、洗涤、干燥后即可直接得到粒状树脂。 悬浮法生产热塑性酚醛树脂的工艺过程主要有如下一些步骤:本体缩聚,加水稀释,加碱中和,加分散剂,脱酚,分离干燥等。这一系列过程均是在常压下进行。稀释过程是为了防此树脂结块,而分离过程最好在较低温度下进行,防止结块或烧结。 可以看出,不论是热塑性,还是热同性酚醛树脂,用悬浮法进行生产均比传统的本体法有如下一些优点。 ①体系黏度较低、传热效果好、反应终点易于控制。 ②反应无需真空脱水,耗能相对较少,效率高。 ③无需粉碎过程,直接得到粒状球形树脂,产品粒度均匀,劳动强度低。 ④聚合釜体积可以增加,可用9.5~11.4立方米的反应釜。 ⑤可以连续自动化生产,树脂质量稳定,改换品种容易。 ⑥产品分子量高,分子量分布均匀,贮存稳定,耐烧结性好,固化速度快,热流动性好,这样可提高贮存,运输能力,提离加工效率。 ⑦可在同一反应釜内生产一步法和二步法树脂。 悬浮法生产酚醛树脂在存在这些优点的同时也存在这一些缺陷。 ①有时为迅速冷却的需要,必须向体系中加水,这势必减少反应容积,这同洗涤用水一起会增加处理废水量。 ②包覆于颗粒内的水分难于排除。 悬浮法球状酚醛树脂工艺的研究成功提高了树脂的多方面性能,从而使产品用途更为广泛,如在聚合物共混、摩擦元件、磨削砂轮等方面的应用结果表明,均比传统法树脂的性能有所提高。 除以上两种合成工艺外,酚醛树脂亦可用乳液聚合的方法进行生产。其合成方法是:酚与醛在催化剂及乳化剂存在下进行反应,最终得到真正的乳液产品,而不是传统的醇溶性树脂所谓的“酚醛乳液”。 乳液聚合产品的优点是对于某些部门可以直接应用。免除了溶剂的污染,并且工艺控制也较简便。与本体法或悬浮法相比,乳液合成工艺可连续生产,提高生产效益。但是由于乳化剂及助剂的存在,对树脂的性能会产生不同的影响。对于生产固体树脂来讲,需要经凝聚、洗涤、干燥等工艺过程,耗时费力,这也是其不利的一面。 本文参考《精细化工工艺学》一书。 相关链接 不溶性糖精

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