Фенолоформальдегидные ЛКМ
В качестве пленкообразующих веществ в производстве фенолоформальдегид-иых лакокрасочных материалов применяют фенолоальдегидные смолы, представляющие собой продукты поликонденсации формальдегида (или пароформа) с фенолом и его производными (крезолом, ксиленолом), алкил- и арилзамещенными фенолами (п-трет-бутилфенолом или др.) с добавкой модифицирующих веществ или без них.
Наиболее широко применяются следующие фенолоформальдегид-ные смолы:
модифицированные смолы на основе алкил- и арилзамещенных фенолов так называемые 100%-ные фенольные смолы марки 101, 101Л, 106 и др.; модифицированные растительными маслами (например, смола 241); модифицированные канифолью (смола ФЛ-326);
бутанолизированные — модифицированные бутиловым спиртом, хорошо совмещаемые с маслами и растворимые в углеводородных растворителях (например, смола ФПФ-1).
Процесс бутанолизации (бутоксилирования) первичного фенолоформальде-гидного конденсата протекает по реакции:
При последующей поликонденсации образуется продукт
Получение алкилфенолоформ альдегидной смолы типа 101 путем конденсации п-трет-бутилфенила с формальдегидом в щелочной среде протекает по следующей схеме:
Смолу 101 применяют для получения фенольных лаков и эмалей, смолу ФПФ-1—для консервных лаков, смолу 241—для лаков и эмалей горячей сушки, а смолу ФЛ-326 — преимущественно для грунтовок. Ниже приведен примерный состав этих смол [в % (масс.)]:
Фенолоформальдегидные смолы, модифицированные смесью канифоли и льняного масла или одним талловым маслом, используют для изготовления беи-зостояких и электроизоляционных лаков и эмалей.
Применяются лаки и эмали на основе фенольных смол, совмещенных с эпоксидными, полиэфирными и другими смолами. Модификация фенолоформаль-дегидных смол глифталевой или пентафталевой смолой, как и полиэфирами, осуществляется совмещением на холоду их растворов. Получаемые на основе алкидной и фенольной смол лаки и эмали образуют беизостойкие (например, эмаль ФА-5104, применяемая для окраски бензобаков и радиаторов) и электроизоляционные (лак ФА-97) покрытия.
Получение смолы 101 осуществляют промывочным способом в водной среде без эмульгатора, требующим длительной отмывки смолы, а также беспромывочным способом, в котором операция промывки смолы отсутствует и значительно уменьшается количество сточных вод. Технологический процесс производства смолы 101 беспромывочным способом включает следующие операции:
- синтез метилольных производных при 650C в реакторе путем растворения n-трет-бутилфенола в 10%-ном растворе NaOH при 900C при перемешивании, введения 37%-ного формалина при 500C и добавления воды и 25%-ного водного раствора H2SO4;
- расслаивание продукта после отстаивания на верхний слой — маточник, удаляемый сифонированием, и нижний слой — смолу;
- растворение смолы (после отделения маточника) в толуоле при 65—70 «С;
- сушка азеотропным методом толуольного раствора смолы при 80—950C с последующей частичной отгонкой толуола при 110—115 0С;
- очистка от выпавшего в осадок (после охлаждения раствора до 50—60 0C) сульфата натрия фильтрованием;
- вакуум-отгонка толуола от смолы при 80—100 0С;
- получение готового продукта после термообработки при 120—140 °С| удаления реакционной воды, быстрого охлаждения смолы и измельчения ее.
Получение смолы ФПФ-1 включает следующие стадии:
- синтез метилольных производных фенола и n-трет-бутилфенола в реакторе при 60—80°С с использованием 75%-ного водного раствора фенола и 37%-ного формалина в щелочной среде 20%-ного раствора NaOH;
- выделение смолы добавлением к реакционной массе бутанола и подкис-.лениём 10%-ным раствором H2SO4;
- расслоение реакционной массы с удалением нижнего слоя — маточника;
- отмывка бутанольного раствора смолы водой с последующим обезвоживанием его в вакууме при 90 С азеотропным методом и удаление азеотропной смеси из системы;
- фильтрация бутанольного раствора’ смолы;
- удаление избытка бутанола вакуум-отгонкой при 70—90 °С.
Получение смолы 241 в виде раствора в ксилоле с содержанием
40—65% нелетучих веществ проводят с применением 37%-ного формалина либо пароформа.
Технологический процесс изготовления смолы с использованием формалина включает следующие операции:
- получение диметилолфенола путем перемешивания в реакторе расплавленного фенола с предварительно приготовленной смесью формалина с водным раствором аммиака при 50—600C с одновременной отгонкой воды в вакууме;
- синтез фенолоформальдегидной смолы путем модификации диметилолфенола тунговым маслом в присутствии бутанола при 125—1300C в среде инертного газа;
- растворение полученного продукта в ксилоле с получением смолы, содержащей 40—55% нелетучих веществ;
- фильтрация готовой смолы.
Получение смолы ФЛ-326 включает следующие стадии:
- 1смешение предварительно расплавленной канифоли с дифенилолпропа-ном при 140°С;
- синтез (после заливки 37%-иого формалина при 800C) смолы, модифицированной канифолью; _
- удаление воды вакуум-сушкой; ‘ . ‘
- уплотнение смолы при 140 «С;
- быстрое охлаждение и измельчение готовой смолы.
Практический интерес представляет крезолоформальдегидная смола К-212-01, на основе которой выпускают электроизоляционные и бензостойкие лаки. Поликонденсацию трикрезола в смеси формалина с аммиаком проводят при 65—70 °С в течение 2 ч.
Производство фенолоформальдегидных лаков на основе описанных выше и других фенольных смол, а также фенолоалкидных и других совмещённых лаков сводится в основном к добавлению в состав смол растворителей нли к растворению смол в органических растворителях с введением добавок или без ннх. Смешение смол с растворителями и добавками Проводят преимущественно в смесителях (реже в реакторах) с последующей типизацией для достижения требуемых свойств лаков.
Свойства и применение. Фенолоформальдегидные лакокрасочные материалы образуют покрытия, обладающие хорошей адгезией к металлу, твердостью, ат-мосферостойкостью, стойкостью к действию слабых кислот, щелочей, растворов солей, бензостойкостью, а также высокими диэлектрическими показателями.
Ассортимент фенолоформальдегидиых лакокрасочных материалов включает более 25 марок (около 10 лаков, 10 эмалей и 5 грунтовок). Большое распространение имеют грунтовки ФЛ-ОЗк для грунтования поверхностей из черных металлов и легированных сталей и грунтовка ФЛ-ОЗж для грунтования поверхностей из алюминия и цветных металлов.