книги из ГПНТБ / Миндлин С.С. Технология производства полимеров и пластических масс на их основе учеб. пособие

Декоративные бумажно-слоистые пластики (ДБСП)

Декоративные бумажно-слоистые пластики получают прес­ сованием слоев бумаги, пропитанной аминоальдегидной смолой.

С целью повышения прочности ДБСП и снижения их стоимости для внутренних слоев используют слои крафт-бумаги, пропитанной фенол оформал ьдегидными смолами.

Основные стадии производства декоративных бумажно-слоистых пластиков (ДБСП): изготовление смолы; пропитка бумаги; сборка пакетов для прессования; прессование листов и плит; обрезка кромок.

Широко используется для получения ДБСП мочевиномеламиноформальдегидная омола, которая содержит в качестве катализатора отверждения моноуреид фталевой кислоты. Образование этой смолы происходит при взаимодействии мочевины и меламина с формальде­ гидом в присутствии уротропина; смесь нагревают до 70 °С и вы­ держивают при этой температуре 50—60 мин. Во время выдержки смолы в нее вводят последовательно, с заданными интервалами времени моноуреид фталевой кислоты, га-толуол сульфамид (увели­ чивает текучесть смолы) и водный аммиак. При образовании смолы ММ-54-У исходные компоненты расходуются в следующих количе­ ствах (вес. % в расчете на сырье 100%-ной степени чистоты):

Конечный продукт представляет собой водный раствор смолы, содержащий 50—-55% смолы, с вязкостью 10—20 спзъ рН = 7—7',8; количество свободного формальдегида не должно превышать 3%, при смешении смолы с водой в отношении 1 : 1 не должно происходить помутнение.

Для пропитки бумаги используют горизонтальные пропиточносугпильные машины. Из нарезанной пропитанной бумаги собирают пакеты. Прессование пакетов проводят на многоэтажных прессах под давлением 100—120 кгс/см2 при 135—145 °С. Время выдержки за­ висит от типа смолы и толщины пакета, оно колеблется в пределах 3—5 мин на 1 мм толщины листа.

Толщина готовых листов зависит от числа внутренних слоев бумаги, пропитанной фенолоформальдегидными смолами. Внешние слои обычно состоят из 3—4 листов бумаги, пропитанной амино-

Определенные марки ДБСП пригодны для производства изделий сложного профиля методом горячего формования.

Известны материалы, которые получают прессованием бумаги, пропитанной аминоальдегидными смолами, с плитами — древесно­ стружечными или древесноволокнистыми.

Декоративные слоистые пластики применяют для отделки торго­ вого оборудования, кают судов и кабин самолетов; стен, дверных полотнищ и других элементов общественных и промышленных зданий.

Вкачестве декоративного слоистого пластика выпускается также

идекоративная фанера. Ее получают горячим прессованием Слоев березового шпона, пропитанных фенолоформальдегидной смолой, которые покрыты с одной стороны декоративной бумагой, пропитан­ ной мочевиномеламиноформальдегидной смолой. Декоративная фа­ нера применяется в производстве мебели и для отделки помещений.

Мипора

На основе мочевиноформальдегидных смол изготавливают поропласт мипору. Мипора обладает малой объемной плотностью — 10—20 тім3.

стабилизатора эмульсии и кислоты; при интенсивном перемешивании этой смеси получают пену, которую частично отверждают и затем высушивают. В процессе сушки удаляется влага и происходит пол­ ное отверждение смолы. Для понижения хрупкости мипоры к мочевиноформальдегидной смоле добавляют глицерин, который вводят в смесь исходных компонентов перед конденсацией.. Для уменьшения горючести в мипору добавляют однозамещенный фосфат аммония.

Основные стадии производства мипоры: 1) приготовление реак­ ционной смеси; 2) конденсация мочевины с формальдегидом; 3) при­ готовление пенообразующего раствора — водного раствора эмуль­ гатора, например натриевой соли нефтяных сульфокислот, стабили-

4) сушка до достижения определенной концентрации смолы в рас­ творе (50—70%).

Производство мочевиноформальдегидных смол для клеев может быть организовано периодическим или непрерывным методами. Для получения порошкообразных смол раствор смолы после поликон­ денсации сушат на распылительной сушилке непрерывного действия.

Для получения вспененных клеев в раствор смолы вводят пено­

служить хлористый аммоний, который реагирует со свободным формальдегидом с выделением соляной кислоты, ускоряющей про­ цесс отверждения, и некоторые кислоты, например муравьиная. При склеивании при повышенных температурах (например, склеи­ вании древесины в процессе получения фанеры) катализатором может служить смесь хлористого аммония и аммиака, которая при темпе­ ратуре прессования (~95 °С) создает кислую среду. Катализаторы процесса отверждения смешивают со смолами на месте потребления

КЛРЯ.

чении плит из древесных отходов (древесностружечных и древесно­ волокнистых плит), для склеивания деревянных деталей на холоду.

Модифицированные мочевиноформальдегидные смолы

Модифицированные мочевиноформальдегидные смолы раст­ воряются в органических растворителях и обладают повышенной влагостойкостью. Модификация мочевиноформальдегидных смол осу­ ществляется двумя путями: 1) этерификацией метилольных производ­ ных мочевины спиртами: одно-, двухили трехатомными; 2) совме­ щением этерифицированных смол с другими полимерами (полиэфиры, эпоксидные смолы и др.) и маслами, например касторовым; 3) со­ вмещением мочевиноформальдегидных смол с другими полимерами, например поливинилацетатной эмульсией.

Модифицированные мочевиноформальдегидные смолы применя­ ются для изготовления разных лаков и клеев.

Т Е Х Н И К А БЕЗОПАСНОСТИ

В производстве аминоальдегидных смол к пожароопасным

П О Л И Э Т И Л Е Н Т Е Р Е Ф Т А Л А Т *

Полиэтилентерефталат — гетероцепной сложный полиэфир терефталевой кислоты и этиленгликоля.

В промышленности полиэтилентерефталат получают переэтерификацией диметилтерефталата этиленгликолем с последующей поли­ конденсацией дигликольтерефталата:

С Н 3 С О О С в Н 4 С О О С Н 3 + 2 Н О С Р 1 2 С Н 2 О Н — >

•• НОСНаСНаООССбНіСООСНгСНгОН + гСНзОН

+гсНОСН2СН2ОН

Основными областями применения полиэтилентерефталата явля­ ются производства пленок и волокон. Пленки получают методом экструзии из расплава через щелевые головки. Для получения пле­ нок с высокими прочностными показателями их ориентируют в двух взаимно перпендикулярных направлениях при помощи вы­ тяжки и затем подвергают тепловой обработке — термофиксации.

*Полиэтилентерефталатные пленки сочетают высокую механическую прочность с хорошими диэлектрическими свойствами, которые сохраняются в широком интервале температур. Высокая прочность полиэтилентерефталата позволяет изготавливать очень тонкие пленки, например толщиной —10 мк. Пленки применяются в качестве элект­ роизоляционного материала; конденсаторы на ее основе могут рабо­ тать при температурах от —60 до 150 °С..

Волокно из полиэтилентерефталата получают прядением из расплава.

ПОЛИКАРБОНАТЫ

Поликарбонаты—гетероцепныё сложные полиэфиры уголь­ ной кислоты. Высокомолекулярные поликарбонаты, представляющие собой полиэфиры угольной кислоты и диоксисоединений ароматиче­ ского ряда (—OROCO—)„, обладают ценными техническими свой­ ствами, поэтому они имеют практическое значение. Значительный интерес представляет собой поликарбонат, полученный на основе дифенилолпропана (в СССР известен под названием дифлон, в США — лексан);

С Н 3

н°-О-<|:""О~0Н

СНз

Промышленным методом синтеза поликарбонатов является пря­ мое фосгенирование двухатомных фенолов (дифенилолпропана):

п Н О С 6 Н 4 С ( С Н 3 ) 2 С 6 Н 4 О Н + п С О С 1 2 — Н - О С О С в Н 4 С ( С Н 3 ) 2 С в Н 4 0 - ] л + 2 г с Н С 1

* В СССР выпускается под названием лавсан, в Англии — терилен, в США — дакрон.

Эту реакцию можно проводить разными способами, получила распространение межфазная поликонденсация; фосген пропускают через водный щелочной раствор дифенилолпропана и органический растворитель, не смешивающийся с водой. Технологический процесс состоит из стадий фосгенирования, промывки раствора полимера,, высаждения полимера и выделения его из суспензии, сушки поли­ мера и регенерации растворителей.

Отечественный поликарбонат на основе дифенилолпропана (дифлон) характеризуется высокими прочностными и диэлектрическими показателями и способностью сохранять эти свойства в широком

и лаки, отличающиеся высокой механической прочностью, теплостой­ костью, стабильностью размеров и хорошими электроизоляцион­ ными свойствами.

НЕНАСЫЩЕННЫЕ ПОЛИЭФИРЫ

Гетероцепные полиэфиры, содержащие в главных цепях двойные связи, называются ненасыщенными полиэфирами. Присут­ ствие двойных связей в полиэфирах сообщает им способность к реак­ циям радикальной сополимеризации с другими мономерами, при этом образуются полимеры пространственного строения. Растворы

тических целей используют ненасыщенные полиэфирные смолы, представляющие собой растворы ненасыщенных полиэфиров с мо­ лекулярным весом 700—3000 (олигомеры) в мономере. В качестве сшивающего агента используется стирол, в меньшей степени — метилметакрилат (смолы с повышенной светостойкостью); для обра­ зования некоторых марок смол применяются нелетучие сшивающие агенты, например эфиры аллилового спирта.

Ненасыщенные полиэфирные смолы термореактивны; продукты сополимеризации ненасыщенных полиэфиров с мономерами образуют твердые неплавкие и нерастворимые вещества, обладающие комплек­ сом ценных технических свойств.

Процесс сополимеризации ненасыщенных полиэфирных смол « о сшивающими агентами называют отверждением. Он протекает без выделения побочных продуктов, обычно в присутствии инициато­ ров радикальной полимеризации (перекись бензоила, перекись трет-бутила и др.), при комнатной или повышенных температурах. Отверждение при комнатной температуре может быть ускорено введением специальных веществ — ускорителей (третичные аромати­ ческие амины, меркаптаны, соли жирных и нафтеновых кислот

иметаллов переменной валентности' и др.).

Ненасыщенные полиэфирные смолы имеют очень большое прак­ тическое значение в качестве связующих в производстве стекло­ пластиков; они применяются также и в производстве лаков.

Ненасыщенные полиэфиры, используемые в технике, изготавли­ вают на основе малеиновой кислоты или малеинового ангидрида (полиэфирмалеинаты), фумаровой, а также акриловой или метакриловой кислоты (полиэфиракрилаты).

Полиэфирмалеинаты получают поликонденсацией гликолей с ма­ леиновой кислотой или ее ангидридом:

Скорость этой реакции может быть увеличена катализаторами, например n-толуолсульфокислотой. В качестве гликолей применяют преимущественно этиленгликоль, диэтиленгликоль, пропиленгликоль.

Широко используются полиэфиры, полученные поликонденса­ цией гликолей с двумя кислотами: малеиновой и кислотой, не со­ держащей двойных связей, например фталевой, адипиновой и др. Реакция между гликолем и смесью малеиновой и фталевой кислот протекает с образованием полиэфира со следующей примерной струк­ турой:

Н О ( - С Н 2 - С Н 2 - О С О - С Н = С Н - С О - О С Н 2 - С Н 2 - 0 - С О - С в Н 4 - С О О - ) „ Н

Присутствие в цепях звеньев фталевой кислоты сообщает от­ верждениям смолам хорошие механические и электроизоляционные свойства: звенья адипиновой и себациновой кислот в цепях макро­ молекул повышают эластичность отвержденных смол.

Полиэфиракрилаты — олигомерные эфиры с концевыми акрило­ выми или метакриловыми группами (или производными этих групп)— получают при взаимодействии гликолей с двухосновными насы­ щенными кислотами и непредельной одноосновной кислотой. В ли­ нейных молекулах этих соединений на концах содержатся двойные связи. Образование полиэфиракрилатов протекает по схеме:

Основные стадии производства ненасыщенных полиэфирных смол: 1) этерификация кислот многоатомными спиртами; 2) растворение полиэфира в мЪномере (30—35% стирола для полималеинатных смол) — получение ненасыщенной полиэфирной смолы.

Синтез полиэфиров обычно проводят в среде растворителей (например, в ксилоле). Пары воды уносятся из сферы реакции током инертного газа (азот, двуокись углерода).

Поликонденсацию проводят при 190—210 °С в течение 6—30 ч, в зависимости от природы исходных компонентов. Для ускорения процесса можно использовать катализаторы (например, га-тол уолсульфокислоту). Если необходимо, в реактор вводят 0,01—0,03% ингибитора (фенолы, хиноны, амины и др.).

Процесс эфиризации заканчивается при кислотных числах 30— 40 мг КОН/г полимера*. В конце процесса в реакторе иногда со­ здают вакуум. Полиэфир с заданным кислотным числом растворяют в мономере в смесителе большей емкости, чем реактор.

Для отверждения полиэфирных смол используют следующие

вдибутилфталате