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原材料
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
