Фенолоформальдегидные смолы и клеи

Фенолоформальдегидные смолы представляют собой продукт конденсации фенола с формальдегидом в щелочной среде. Предназначены для склеивания фанеры, древесностружечных и древесноволокнистых плит и других древесных материалов повышенной водостойкости. Химический состав сырья, условия проведения процесса конденсации, характер используемого катализатора в конечном итоге определяют состав, строение и физикохимические свойства фенолоформальдегидных смол. Готовые смолы представляют собой олигомеры различной молекулярной массы и различного полимерного состава.

Режим конденсации следующий. В реактор подают пар и разогревают до температуры 40–45 ºС, после чего загружают фенол, воду и щелочь по рецепту и перемешивают 15 мин. Затем обогрев реактора прекращают и при температуре 40–42 ºС вводят первую и вторую порции формалина. Реакционная смесь за счет экзотермической реакции нагревается до 80–85 ºС. При этой температуре смесь выдерживают 45 мин. После выдержки производят подогрев до кипения в течение 10–15 мин. После кипячения продукт охлаждают до 80–85 ºС. Затем     вводят     третью   порцию формалина и 5–10 мин подогревают до 85–90 ºС для получения смолы требуемой вязкости. Далее смолу охлаждают до 30–35 ºС в течение 60 мин и сливают в приемники. Рецепт смолы составляют исходя из фактического содержания основного вещества в химикатах (формалина и едкого натра), установленного в результате лабораторного анализа полученного сырья.

На предприятиях в основном вырабатывают смолы резольного типа, представляющие собой олигомеры, содержащие окислительные или аминометильные (производные фуранкарбоновых кислот) функциональные группы, способные к самопроизвольной реакции конденсации при нормальных условиях и особенно при нагревании. Резольные фенолоформальдегидные смолы СФЖ3011, СФЖ-3013, СФЖ-3014 и другие получают при конденсации фенола с формальдегидом в щелочной или сильно щелочной среде. Конденсация протекает с избытком формальдегида, фенол соединяется при температуре 45–50 ºС с двумя-тремя молями формальдегида. Поэтому на первой стадии конденсации образуется смесь фенолоспиртов в виде моно- и диметилольных производных фенола. В щелочной среде независимо от молярного соотношения реагирующих веществ в реакцию вступает значительно большее число молей формальдегида, чем фенола, и по мере повышения температуры образовавшиеся фенолоспирты подвергаются поликонденсации с выделением воды за счет гидроксила метилольных групп и незамещенных атомов водорода бензольного кольца, находящегося в орто- и пара положении к фенольной гидроксильной группе.

При использовании щелочных катализаторов и избытке альдегида в начальной стадии поликонденсации получаются линейные цепи резола, которые при дополнительном нагревании «сшиваются» между собой за счет групп CH₂OH, находящихся в пара-положении фенольного кольца, с образованием трехмерного полимера – резита [5,11].

В настоящее время известны различные физические и химические способы ускорения процесса склеивания древесных материалов. Однако их применение на практике сдерживается в одних случаях из-за больших затрат, в других – из-за отсутствия практических рекомендаций для внедрения в производство.

Основные свойства фенолоформальдегидных смол и клеев представлены в табл. 2.2.

Таблица 2.2