一种热塑性酚醛树脂及其制备工艺制造技术

本申请公开了一种热塑性酚醛树脂及其制备工艺，所述制备工艺包括：步骤S100、混合酚类化合物和催化剂，并升温至预定值，得到体系A；步骤S200、边向体系A滴加甲醛溶液进行反应，边对反应体系进行脱水，至反应结束后得到体系B；步骤S300、反应结束后，对体系B进行脱水、脱酚；步骤S400、冷却、出料。本申请通过边反应边脱水，将缩合反应产生的热量用于脱水，不仅缩短了热塑性酚醛树脂的制备时间，而且有效降低生产能耗，达到节能减排效果以及降低生产成本。达到节能减排效果以及降低生产成本。达到节能减排效果以及降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种热塑性酚醛树脂及其制备工艺


[0001]本申请涉及高分子材料
，特别是涉及一种热塑性酚醛树脂及其制备工艺。

技术介绍

[0002]热塑性树脂通常由甲醛和过量的苯酚在酸催化剂作用下，经缩合而成的有机高分子化合物。在热塑性树脂的制备过程中，一般采用37wt％的甲醛水溶液，导致引入大量的水分，而且在甲醛和苯酚进行缩合反应过程中会生成水，为获得最终的热塑性树脂，因此，需进行脱水。
[0003]现有制备工艺中往往是在甲醛和苯酚反应结束后，通过常压或减压方式脱除水分，但需要消耗大量的能量和时间，特别在工业化生产中，反应釜的体积为10～20立方，反应结束后存在大量的水需脱出，而导致脱水时间长的原因主要包括：(1)反应釜的挥发通道小，(2)有水存在的情况下，反应釜内的温度基本在100℃，使得反应釜内的树脂黏粘度大，增加了脱水难度；(3)为避免热塑性树脂变性，生产车间大都采用高压蒸汽加热，且温度160～170℃，影响脱水速率。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本申请提供了一种热塑性酚醛树脂及其制备工艺。
[0005]本申请中，热塑性酚醛树脂的制备工艺包括：
[0006]步骤S100、混合酚类化合物和催化剂，并升温至预定值，得到体系A；
[0007]步骤S200、边向体系A滴加甲醛溶液进行反应，边对反应体系进行脱水，至反应结束后得到体系B；
[0008]步骤S300、反应结束后，对体系B进行脱水、脱酚；
[0009]步骤S400、冷却、出料，得到所述热塑性酚醛树脂。
[0010]与现有制备工艺不同，本申请为边反应边脱水(步骤S200)，由于在在催化剂的作用下，酚类化合物和甲醛溶液中的甲醛发生缩合反应，缩合反应为放热过程，且会生产水，本申请充分利用放热过程中的热量使水分蒸发(挥发)，当反应结束时，即甲醛基本被反应完时，达到预期的脱水效果。
[0011]为避免脱水带走大量的甲醛，应控制甲醛和酚类化合物的反应速率以及加入甲醛的方式，步骤S100中，预定值是甲醛和酚类化合物能够快速反应的理想温度，步骤S200中，采用滴加方式，控制单位时间内甲醛的滴加量，保证单位时间内滴加的甲醛能被快速反应掉，防止甲醛被蒸发或被水汽带走。此外，脱水使产物水减少，从而打破反应平衡，有利于缩合反应的进行。
[0012]经步骤S300得到的体系B继续进行脱水，以进一步脱除体系B残留的水分，然后进行脱酚，冷却，出料得到高纯度的热塑性树脂(步骤S400)。
[0013]可选的，所述酚类化合物为预热熔融的酚类化合物。
[0014]可选的，所述催化剂为酸催化剂，优选为强酸催化剂，有利于提升酚类化合物和甲醛的反应速率，使得甲醛滴加到反应釜内可以进行迅速被利用，有效降低甲醛在脱水中的损耗。
[0015]可选的，所述酸催化剂为草酸、对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸和硫酸中的至少一种。
[0016]可选的，所述酚类化合物为苯酚，所述甲醛溶液为甲醛水溶液，例如质量浓度为37wt％甲醛水溶液。
[0017]可选的，所述酚类化合物和甲醛的摩尔比为1：0.5～0.9。
[0018]可选的，所述催化剂和苯酚的质量比为0.2～5：100。
[0019]可选的，步骤S200中，所述脱水为：从开始滴加甲醛，至滴加结束后继续保温20～40min。
[0020]可选的，步骤S200中，所述脱水为：从开始滴加甲醛，至滴加结束后继续保温30min。
[0021]步骤S300中，保温结束后继续脱水，至160～170℃结束脱水，且脱水的温度大于步骤S200中脱水的温度；
[0022]步骤200和步骤300中的脱水均为常压脱水。
[0023]可选的，步骤S100中，所述预定值为110～140℃；
[0024]步骤S200中，所述甲醛溶液的滴加时间为1～3h，所述脱水的温度为110～140℃。
[0025]预定值在110～140℃条件下，甲醛滴加到反应釜内迅速与酚类化合物发生缩合反应，根据甲醛与苯酚的反应速度，控制甲醛滴加速度，使得甲醛在单位时间内甲醛的反应速度，滴加速度脱水速度达到平衡，即单位时间内甲醛的滴加量和反应量一致，反应后的甲醛水溶液中的水在常压脱水过程中脱出反应釜。此外，甲醛和苯酚反应过程中会放出大量的热，该热量可以有利于甲醛中的水能被快速脱出，提高能量利用率。此外，在110～140℃条件下，反应釜内含水量低，反应釜粘度低，甲醛中的水可以被快速脱出。
[0026]以10立方反应釜为例，现有制备工艺中，苯酚和甲醛保温回流需要3h，反应结束后进行常压脱水至120℃需要5h，常压脱水到150℃需要2h，减压脱酚需要2h，总时长12h。而本申请以120℃进行边滴加甲醛边常压脱水为例，滴加甲醛3h，滴加结束后从120到150℃需要2h，减压脱酚2h，总时长7h。反应效率提高近1倍左右。
[0027]又例如2立方反应釜中，所述热塑性酚醛树脂的制备总时间不大于6.5h，生产效率为大于200kg/h。
[0028]可选的，步骤S300中，脱酚的方式为真空脱酚。
[0029]可选的，所述真空脱酚的条件为：真空度小于
‑
0.095Mpa，温度为170～180℃。
[0030]可选的，步骤S200中，所述脱水的方式为蒸馏。
[0031]可选的，步骤S200中，边滴加甲醛边脱水的方式为：在滴加甲醛的过程中，将反应釜切换成蒸馏状态；参见图1，反应釜至少具有两个通口，其中一通口与甲醛滴加罐连接，用于滴加甲醛；另一通口与冷凝器连接，当在滴加甲醛的过程中，反应釜与冷凝器连接的通口打开，反应釜中蒸发的水从通口脱出，从而实现边滴加甲醛边脱水。
[0032]本申请还提供了一种热塑性酚醛树脂，采用任一所述热塑性酚醛树脂的制备工艺制得。
[0033]与现有技术相比，本申请提供的制备工艺通过边反应边脱水，将缩合反应产生的热量用于脱水，不仅缩短了热塑性酚醛树脂的制备时间，而且有效降低生产能耗，达到节能减排效果以及降低生产成本。
附图说明
[0034]图1为本申请中热塑性酚醛树脂的制备工艺图。
具体实施方式
[0035]为了便于本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术不仅限于此。
[0036]实施例1
[0037](1)将预热熔融的苯酚1500kg用专用泵加入高位计量罐，计量加入到2m3反应釜内，接着加入草酸15kg，温度升至130℃，得到体系A；
[0038](2)反应釜置于脱水装置状态(常压状态)，开始滴加37wt％的甲醛溶液1100kg，并于3小时内滴加完成；滴加甲醛过程中，根据脱水情况，温度控制在130℃，滴加结束后保温30min，保温结束后，得到体系B，其中脱出900kg水；
[0039](3)对体系B进行常压脱水，脱水温度为170℃，脱水时间为2小时，再进行真空脱酚，真空脱酚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.热塑性酚醛树脂的制备工艺，其特征在于，包括：步骤S100、混合酚类化合物和催化剂，并升温至预定值，得到体系A；步骤S200、边向体系A滴加甲醛溶液进行反应，边对反应体系进行脱水，至反应结束后得到体系B；步骤S300、反应结束后，对体系B进行脱水、脱酚；步骤S400、冷却、出料，得到所述热塑性酚醛树脂。2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述催化剂为强酸型催化剂；所述酚类化合物为苯酚；所述甲醛溶液为甲醛水溶液；所述酚类化合物和甲醛的摩尔比为1：0.5～0.9；所述催化剂和苯酚的质量比为0.2～5：100。3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，步骤S200中，所述脱水为：从开始滴加甲醛，至滴加结束后继续保温20～40min；步骤S300中，保温结束后继续脱水，至160～170℃结束脱水，且脱水的温度大于步骤S200中脱水的温度；步骤2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈利，王松松，徐晨辉，高智伟，孟付良，陈建国，周大鹏，
申请(专利权)人：杭摩新材料嘉兴有限公司杭摩新材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：