Азотсодержащие смолы Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Компоненты и технологии, № 3'2004

Технологии

Продолжение. Начало в № 3, 4, 6-82003,2'2004

Азотсодержащие смолы

Александр Воробьев

[email protected]

Меламиноформальдегидные смолы

Меламинтриаминотриазин (ГОСТ 7579-67) С3Н6Ы6 представляет собой кристаллическое вещество, возгоняется при нагревании. Температура плавления 354 °С, содержание основного вещества 99,5%.

Меламиноформальдегидные смолы получаются при реакции поликонденсации меламина с формальдегидом (рис. 1).

В начальной стадии реакции в слабощелочной или нейтральной среде образуются метилолмела-мины, которые в процессе реакции при нагревании образуют более сложные молекулы. Метилольные производные в кислой среде, реагируя между собой, образуют метиленовые мостики (рис. 2).

Если метилолмеламины содержат не менее трех метилольных групп, то получаются полимеры трехмерной структуры. Реакцию меламина с формальдегидом проводят при 40-60 °С, при этом рН (реакция водной вытяжки) должна быть не ниже 7. При снижении рН ниже 7 добавляют аммиак. Реакция сначала проходит в гетерогенной среде, а затем растворимость продукта повышается за счет образования метилольных производных. Это в значительной мере предохраняет его от преждевременной желатинизации. В качестве регулятора кислотности среды вводят триэтаноламин.

178

Состав смеси

• Меламин (СЫ)3 (ЫИ2)3 — 100 массовых частей

• Формальдегид СН2О (30%-й раствор) — 44,2

• Триэтаноламин — 2,7

• Диэтаноламин — 11,7

Реакцию конденсации проводят в алюминиевом котле с холодильником по обратной схеме и паровым обогревом. В котел загружают формалин, едкий натр, триэтаноламин, диэтаноламин и добавляют воду. Определяют рН среды и вводят меламин. Смесь в котле нагревают до 70 °С и включают холодильник. Реакция конденсации экзотермична, поэтому после получения однородной смеси нагрев выключают, и дальнейшее повышение температуры до 80 °С происходит за счет экзотермичности реакции. Реакция продолжается около 2,5 ч. Контроль производят определением водного числа. По окончании реакции приступают к удалению воды (в некоторых случаях вакуумированием, а иногда — способом выделения смолы из водного слоя). Полученная смола весьма нестойка, поэтому ее нельзя долго хранить до переработки в изделия (пресспорошка).

Немодифицированные меламиноформальде-гидные смолы применяют для производства пресс-порошков. Характерной их особенностью является стойкость к поверхностным разрядам (дуго-стойкость).

Для лаков применяют модифицированные мела-миноформальдегидные смолы, получаемые конденсацией меламина с формальдегидом в нейтральной или щелочной среде с введением во второй фазе реакции бутанола. При этом происходит процесс этерификации метилольных групп бутиловым спиртом и образование эфиров. В процессе реакции растворимость продуктов в воде уменьшается, а в спирте увеличивается. Реакция этерификации заканчивается тогда, когда все продукты конденсации перейдут в спиртовой раствор. После этого смолу подвергают вакуумированию при 40-60 °С до полного удаления воды и некоторого количества спирта. После удаления воды получается вязкий раствор (обычно 50-процентной концентрации) меламиноформальдегидной смолы в бутаноле, который и применяется для лаков.

В производстве электроизоляционных лаков модифицированные меламиноформальдегидные смолы применяются в композиции с глифталевы-ми смолами.

Процесс взаимодействия свободных метилоль-ных и бутоксиметилольных групп меламинофор-мальдегидной смолы со свободными гидроксиль-

------www.finestreet.ru-----------------------

Компоненты и технологии, № 3'2004

Технологии

ными группами глифталевых смол приводит к получению пространственных молекул композиций с улучшенными физико-химическими свойствами лаковых пленок, обладающих большой влаго- и водостойкостью, твердостью и электрической прочностью, особенно после действия воды или влажной среды, а также высокой масло- и бензино-стойкостью. Глифталевые смолы приобретают свойства отверждаться с большой скоростью и при более низких температурах. Композиционные глифталемасляные меламино-вые лаки по сравнению с глифталемасляны-ми обладают весьма ценным свойством — способностью высыхания в толстом слое. Это свойство особенно важно для лаков, применяемых в качестве пропиточных для изоляции обмоток электрических машин, работающих в тяжелых условиях эксплуатации (большая влажность и нагрев).

Анилиноформальдегидные смолы

Анилиноформальдегидные смолы представляют собой продукты конденсации анилина с формальдегидом в присутствии щелочных или кислых катализаторов. Они термопластичны, хрупки, прозрачны (от светло- до темно-коричневого цвета), растворимы в дихлорэтане, этиленгликоле, циклогексаноле, фурфуроле. При нагревании размягчаются, но не плавятся. При избытке фор-

мальдегида в присутствии катализаторов и при высоких температурах можно получить термореактивные полимеры порошкообразного вида.

Однако процесс производства термореактивных анилиноформальдегидных смол довольно сложен, поэтому более целесообразным является изготовление смешанной фе-нолоанилиноформальдегидной смолы. Рецептуры этих смол различны. Примерная рецептура фенолоанилино-формальдегидной смолы

• Фенол — 100 массовых частей

• Анилин — 50

• Формальдегид — 36

• Аммиак — 1,5 Анилиноформальдегидные смолы имеют

высокие диэлектрические свойства: малые диэлектрические потери ^ а = 0,002) и высокое удельное объемное сопротивление (по сравнению с фенолоформальдегидными). Поэтому применение анилиноформальдегидных смол улучшает диэлектрические свойства, а также водо- и влагостойкость материалов, в сочетании с которыми они применяются.

Для производства лаков представляют большой интерес анилиноформальдегидные смолы, модифицированные растительными маслами, обладающие высокой эластичностью, хорошими диэлектрическими свойствами и маслостойкостью. Этот вид смол получил название анилидоформальдегидных.

При изготовлении анилидоформальдегид-ных смол в зависимости от содержания жирных кислот или масел, а также в зависимости от природы модифицирующих добавок, можно получать смолы и лаки из них с различными физико-техническими свойствами. Так, например, за счет введения в состав смол насыщенных жирных кислот или кислот полувысыхающих масел можно получить анилидоформальдегидные лаки с высокой термоэластичностью. Подобно полиэфирным (глифталевым) смолам растворимость их в алифатических углеводородах повышается с увеличением жирности смол.

Анилидоформальдегидные смолы растворяются также в ацетоне, амилацетате, скипидаре, ароматических растворителях, совмещаются с нитроцеллюлозой, образуя лаки воздушной сушки. Анилидоформальдегид-ные лаки в зависимости от степени жирности обладают различной скоростью сушки и эластичностью лаковых пленок. Анилидо-формальдегидные лаки обладают высокой влагостойкостью наряду с маслостойкостью, а также хорошими электроизолирующими свойствами и превосходят в этом отношении глифталевые.

Анилидоформальдегидные смолы и лаки применяются в качестве покровных лаков для защиты от поверхностных разрядов бумажно-бакелитовой изоляции и лакировки фибровых разрядников.

- www.finestreet.ru-

179