一种铸造用高质量酚醛树脂的精制纯化方法技术

本发明专利技术公开了一种铸造用酚醛树脂的精制纯化方法，特别是游离酚含量达到0.01％以下的纯度极高、使用过程无异味的酚醛树脂的精制纯化方法。该方法将计量的酚类化合物、醛类化合物、催化剂加入反应釜中，在一定的工艺条件下如酸催化反应、碱催化反应、金属盐催化反应，分别得到热塑性酚醛树脂、热固性酚醛树脂和高邻位酚醛树脂。聚合反应结束后，通过常压或真空脱水、最后通过分子蒸馏技术进行精制纯化处理，制备出游离酚和游离醛含量极低的酚醛树脂。该方法工艺简单，可重复性好，所需设备体积小、能源效率高、能够有效提高传质、传热效率，且可以大幅度提升产品品质，特别适合大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种铸造用高质量酚醛树脂的精制纯化方法
本专利技术涉及一种铸造用酚醛树脂的精制纯化方法，特别是游离酚含量达到0.01％以下的纯度极高、使用过程无异味的酚醛树脂的精制纯化方法。
技术介绍
酚醛树脂是由酚类和醛类在酸或碱性催化剂作用下，经缩聚反应制成。在目前的铸造用酚醛树脂合成工艺中，产品中仍含有较高含量的游离酚、游离醛单体，这些“杂质”严重影响着产品的质量并且在使用过程中气味较大，同时也危害现场操作工人的身体健康。如果采用常规蒸馏方法很难将游离酚、游离醛单体从酚醛树脂清除干净；此外，常规的蒸馏方法操作温度较高，会导致酚醛树脂进一步缩合并使其性能发生变化。分子蒸馏技术是在极高真空度及较低温度下分离单体或杂质，它能极好地保护高聚物产品的品质，因此分子蒸馏技术可被用作高聚物单体及杂质脱除的理想方法。分子蒸馏是一种特殊的液--液分离技术，它不同于传统蒸馏依靠沸点差分离原理，而是靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现分离。当液体混合物沿加热板流动并被加热，轻、重分子会逸出液面而进入气相，由于轻、重分子的自由程不同，因此，不同物质的分子从液面逸出后移动距离不同，若能恰当地设置一块冷凝板，则轻分子达到冷凝板被冷凝排出，而重分子达不到冷凝板沿混合液排出。这样，达到物质分离的目的。分子蒸馏技术的优点如下：(1)蒸馏温度低，分子蒸馏是在远低于沸点的温度下进行操作的，只要存在温度差就可以达到分离目的，这是分子蒸馏与常规蒸馏的本质区别。(2)蒸馏真空度高，分子蒸馏装置其内部可以获得很高的真空度，因此物料不易氧化受损。(3)物料受热时间短，受加热的液面与加冷凝面之间的距离小于轻分子的平均自由程，所以由液面逸出的轻分子几乎未经碰撞就达到冷凝面。因此，蒸馏物料受热时间短，在蒸馏温度下停留时间一般几秒至几十秒之间，减少了物料热分解的机会。(4)没有沸腾鼓泡现象，分子蒸馏是液层表面上的自由蒸发，在低压力下进行，液体中无溶解的空气，因此在蒸馏过程中不能使整个液体沸腾，没有鼓泡现象。(5)无毒、无害、无污染、无残留，可得到纯净安全的产物，且操作工艺简单，设备少。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对常铸造用酚醛树脂合成技术所制备的产品中含有较多的游离酚、游离醛杂质，提出了采用分子蒸馏法将酸、碱或金属盐催化合成得到的酚醛树脂进一步进行精制纯化，树脂中的游离单体如游离酚脱除到0.01％以下，同时保证树脂性能不变。具体步骤如下：(1)酚醛树脂的合成：采用酸催化合成热塑性酚醛树脂工艺、碱催化合成热固性酚醛树脂工艺以及金属盐催化合成高邻位酚醛树脂工艺中的任意一种工艺，即：根据化学计量比，在反应釜中加入酚类化合物和相应的酸催化剂、碱催化剂以及金属盐催化剂中的一种，充分搅拌混匀后，加热至70-100℃时，在2-3小时内均匀加入醛类物质，并不停的搅拌；加入完毕后，继续保温反应1-4小时。(2)脱水处理：步骤1反应结束后，开始常压和真空脱水，直至反应釜内的压力降为-0.1Mpa，温度达到70-180℃时，脱水结束。(3)分子蒸馏处理：把步骤2得到的产物转移到分子蒸馏器中，进行分子蒸馏处理，分子蒸馏器的内压力为-0.1Mpa，温度为100-220℃。蒸馏完毕后，用收集瓶收集高纯度的酚醛树脂产物。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术提供了一种铸造用酚醛树脂的精制纯化方法，通过分子蒸馏技术，除去酚醛树脂中游离酚、游离醛等杂质，使酚醛树脂中游离酚含量达到0.01％以下。该方法工艺简单，可重复性好，所需设备体积小、能源效率高、能够有效提高传质、传热效率，且可以大幅度提升产品品质，特别适合大规模工业化生产。实施方式实施方式1：酸催化合成热塑性酚醛树脂工艺根据计量一次性投入酚类物质如苯酚和酸催化剂如草酸，搅拌2-5分钟后开始升温，当温度达到80-95℃时在2-3小时内连续滴加完全部计量的醛类物质如浓度为37％的液体甲醛，加完后保温反应1-4小时，反应结束后，开始常压和真空脱水，当真空度达到-0.1Mpa，温度达到100-180℃后将反应产物连续加入分子蒸馏器中，分子蒸馏器内压力为-0.1Mpa，温度为120-220℃。物料加完后，用收集瓶收集高纯度的酚醛树脂产物。实施方式2：碱催化合成热固性酚醛树脂工艺根据计量一次性投入酚类物质如苯酚和碱催化剂如三乙胺，搅拌2-5分钟后开始升温，当温度达到70-95℃时在2-3小时内连续滴加完全部计量的醛类物质如浓度为37％的液体甲醛，加完后保温反应1-4小时，然后向反应物中加入酸类物质如硫酸调PH值至中性，反应结束开始真空脱水，当真空度达到-0.1Mpa，温度达到70-100℃后将反应产物连续加入分子蒸馏器中，分子蒸馏器内压力为-0.1Mpa，温度为100-160℃。物料加完后，用收集瓶收集高纯度的酚醛树脂产物。实施方式3：金属盐催化合成高邻位酚醛树脂工艺根据计量一次性投入酚类物质如苯酚、醛类物质如92％纯度的多聚甲醛、醇类物质如丁醇、和金属盐催化剂如醋酸锌，搅拌2-5分钟后开始升温，当温度达到70-100℃时保温反应1-5小时，反应结束，开始常压和真空脱水，当真空度达到-0.1Mpa，温度达到110-140℃后将反应产物连续加入分子蒸馏器中，分子蒸馏器内压力为-0.1Mpa，温度为130-180℃。物料加完后，用收集瓶收集高纯度的酚醛树脂产物。下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。对外应理解，在阅读了本专利技术的内容之后，本领域技术人员对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1：在1000ml的反应器内加入550g苯酚和9g草酸，搅拌5分钟后开始升温，当温度达到90℃时在2小时内连续滴加完305g甲醛(37％)，加完后保温反应4小时，反应结束后，开始常压和真空脱水，当真空度达到-0.1Mpa，温度达到120℃后将反应产物连续加入分子蒸馏器中，分子蒸馏器内压力为-0.1Mpa，温度为160℃。物料加完后，将收集瓶内物料倒出，由此获得522g树脂。实施例2：在1000ml的反应器内加入340g苯酚和36g三乙胺，搅拌5分钟后开始升温，当温度达到90℃时在2小时内连续滴加完514g甲醛(37％)，加完后保温反应2小时，反应结束，开始真空脱水，当真空度达到-0.1Mpa，温度达到90℃后将反应产物连续加入分子蒸馏器中，分子蒸馏器内压力为-0.1Mpa，温度为120℃。物料加完后，将收集瓶内的物料倒出，由此获得412g树脂。实施例3：在1000ml的反应器内加入510g苯酚、264g多聚甲醛(92％)、25g丁醇、1.0g醋酸锌，搅拌5分钟后开始升温，当温度达到90℃时保温反应2小时，反应结束，开始常压和真空脱水，当真空度达到-0.1Mpa，温度达到120℃后将反应产物连续加入分子蒸馏器中，分子蒸馏器内压力为-0.1Mpa，温度为160℃。物料加完后，将收集瓶内的物料倒出，由此获得541g树脂。比较例1：在1000ml的反应器内加入550g苯酚和9g草酸，搅拌5分钟后开始升温，当温度达到90℃时在2小时内连续滴加完305g甲醛(37％)，加完后保温反应4小时，反应结束后，开始常压和真空脱水，当真空度达到-0.1Mpa，温度达到1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铸造用高质量酚醛树脂的精制纯化方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)酚醛树脂的合成：采用酸催化合成热塑性酚醛树脂工艺、碱催化合成热固性酚醛树脂工艺以及金属盐催化合成高邻位酚醛树脂工艺中的任意一种工艺，即：根据化学计量比，在反应釜中加入酚类化合物和相应的酸催化剂、碱催化剂以及金属盐催化剂中的一种，充分搅拌混匀后，加热至70‑100℃时，在2‑3小时内均匀加入醛类物质，并不停的搅拌；加入完毕后，继续保温反应1‑4小时。(2)脱水处理：步骤1反应结束后，开始常压和真空脱水，直至反应釜内的压力降为‑0.1Mpa，温度达到70‑180℃时，脱水结束。(3)分子蒸馏处理：把步骤2得到的产物转移到分子蒸馏器中，进行分子蒸馏处理，分子蒸馏器的内压力为‑0.1Mpa，温度为100‑220℃。蒸馏完毕后，用收集瓶收集高纯度的酚醛树脂产物。

【技术特征摘要】
1.一种铸造用高质量酚醛树脂的精制纯化方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)酚醛树脂的合成：采用酸催化合成热塑性酚醛树脂工艺、碱催化合成热固性酚醛树脂工艺以及金属盐催化合成高邻位酚醛树脂工艺中的任意一种工艺，即：根据化学计量比，在反应釜中加入酚类化合物和相应的酸催化剂、碱催化剂以及金属盐催化剂中的一种，充分搅拌混匀后，加热至70-100℃时，在2-3小时内均匀加入醛类物质，并不停的搅拌；加入完毕后，继续保温反应1-4小时。(2)脱水处理：步骤1反应结束后，开始常压和真空脱水，直至反应釜内的压力降为-0.1Mpa，温度达到70-180℃时，脱水结束。(3)分子蒸馏处理：把步骤2得到的产物转移到分子蒸馏器中，进行分子蒸馏处理，分子蒸馏器的内压力为-0.1Mpa，温度为100-220℃。蒸馏完毕后，用收集瓶收集高纯度的酚醛树脂产物。2.根据权利要求1所述一种铸造用高质量酚醛树脂的精制纯化方法，其特征在于：步骤1所述的酚类化合物为苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚、叔丁基酚、壬基酚、双酚A中的任意一种或多种。3.根据权利要求1-2所述一种铸造用高质量酚醛树脂的精制纯化方法，其特征在于：步骤1所述的醛类化合物为甲醛、乙醛、多聚甲醛、糠醛中的任意一种或多种。4.根据权利要求1-3所述一种铸造用高质量酚醛树脂的精制纯化...

【专利技术属性】
技术研发人员：位欢欢，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：圣戈莱北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11