㈠ 制取酚醛树脂的催化剂除了选用盐酸和浓氨水外,还有哪些物质可以选用
如盐酸、草酸、硫酸、对甲苯磺酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氨气、氧化镁和乙酸锌等都可以选择。
1、盐酸
分子式:HCl
盐酸是五色或黄色透明的液体,由食盐电解,合成等方法制成。是一种强酸,具有酸类的通性。
盐酸是制造苯酚甲醛热塑性树脂的催化剂,使用时要稀释后加入,采用盐酸作催化剂的优点是价格低,在树脂脱水干燥中盐酸可以蒸发出去,它的缺点是对设备有腐蚀作用。
盐酸有强腐蚀性,能腐蚀织物及皮肤,操作时须穿戴橡皮手套等防护用品。皮肤溅上盐酸后,应立即用清水冲洗。
生产酚醛树脂对盐酸的技术要求如下:
外观无色或黄色透明液体;
HCl质量分数≥3l%。
2、草酸
分子式:(COOH)2,2H2O
草酸又名乙二酸。系无色透明结晶或白色结晶颗粒。在热空气中易被风化。放入干燥器中或加热高于30℃时,也会失去结晶水。
草酸易溶于水和乙醇,难溶于醚,不溶于三氯甲烷和苯,熔点为101℃。
草酸在高温下则分解为二氧化碳和甲酸。
3、液碱
分子式:NaOH
液碱系氢氧化钠的水溶液,由食盐电解制得。NaOH又名苛性钠,烧碱,是一种典型的强碱。它具有强腐蚀性,操作时应注意好劳动安全防护。生产酚醛树脂对液碱的要求是:
外观白色或微红色无机械杂质之液体;
NaOH质量分数≥30%。
4、氨水
分子式:NH4OH或NH3·H2O
氨水又名阿莫尼亚水。是无色有强刺激性臭味的透明液体。它是由氮气和氢气直接合
成制得的氨气溶于水而制得的,并呈弱碱性。氨水是苯酚甲醛树脂的催化剂,因催化性能较
缓所以在生产过程中容易控制。氨水对人体皮肤有刺激性,使用时空气要流通,避免气味吸
入呼吸道。在生产酚醛树脂时对氨水的技术要求是:
外观五色透明或微带黄色的液体;
NH3质量分数≥20%。
5、氢氧化钡
分子式:Ba(OH)2
氢氧化钡是—种白色单斜晶系晶体,相对密度:2.18,熔点:78℃,微溶于乙醇,溶于水,其水溶液呈强碱性,在空气中极易吸收二氧化碳而成碳酸钡。受热后逐渐失去结晶水,780℃失去全部结晶水变成无水物,有毒。
其合格品技术指标为:
Ba(OH)2·8H2O 质量分数≥95%
BaCO3 质量分数≤2.0%
氯化物(以Cl计) 质量分数≤0.30%
铁(Fe) 质量分数≤0.010%
㈡ 酚醛树脂的合成生产工艺及流程(落后的不要)
在生产液体酚醛树脂时,甲醛的加入量应略高于正常需求,以加快反应速度和提升产量。通常,苯酚与甲醛的克分子比为6:7,催化剂氨水的加入量为苯酚的4%,按氨水中氢氧化铵25%含量计算。物料加热至85℃左右后停止加热,依靠缩聚反应释放的热量,使物料升温至98℃左右并开始沸腾。若反应过于剧烈,应通水冷却。
液体酚醛树脂的生产工艺流程如下:氨水、苯酚、甲醛依次进入反应釜,加热熔化后进行缩聚反应,随后通过脱水步骤获得液体树脂。树脂合成后,采用真空脱水,以确保水分和挥发分的去除。酚醛树脂生产设备示意图中,反应釜1、反应釜夹套2、进料口3、电机、减速器4、温度计5、锚式搅拌器6、出料口7、冷凝器8、放空阀9、脱水缸10和真空泵11依次排列。
液体酚醛树脂在常温下为棕红色粘稠液体,具有刺激性气味,比重在1.15-1.2之间,能溶于乙醇、丙酮、糠醛等溶剂中。树脂中的游离酚含量为10-18%,在100℃保持2小时仍保持流动性,属于甲阶。在120℃保持2小时则失去流动性,变为乙阶。130℃以上保持2小时则成坚硬的固体,属于丙阶。其性质对磨具性能的影响主要体现在树脂粘度和游离酚含量上。液体酚醛树脂粘度与温度和固体含量有关,固体含量高、温度低则粘度高,反之则低。
游离酚在作为润湿剂的树脂中应控制在28%以下,虽然数值较高,但苯酚可溶解粉状树脂,使型料有较好的可塑性,有利于树脂对磨粒的粘结,提高磨具强度。固体含量的计算公式为x = (W1 - W2) / W1 * 100%,其中W1为加热前树脂量,W2为加热后树脂量。对于用粉状树脂生产磨具,液体酚醛树脂作为润湿剂仅占树脂总量的约1/3,且其固体含量要求大于65%,聚合损耗小于35%。