DE2534849B2 - Aqueous RESOL DISPERSION - Google Patents
Aqueous RESOL DISPERSIONInfo
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf wäßrige Phenolresoldispersionen, die Ghatti Gummi (»gum ghatti«) und ein Dickungsmittel enthalten.The present invention relates to aqueous phenol resol dispersions containing Ghatti gum (»gum ghatti «) and a thickener.
In der US-PS 3823 103 sind wäßrige Phenolresoldispersionen beschrieben, die in Anwesenheit von Gummi arabicum und mindestens eines anderen Gummis hergestellt werden. Diese Dispersionen sind durch ausgezeichnete Stabilität und die Fähigkeit gekennzeichnet, mit Wasser unendlich verdünnbar zu sein. In einer bevorzugten Form können sie Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser zwischen etwa 5-20 Micron haben, wobei praktisch alle Harzteilchen einen Durchmesser unter 40 Micron haben.In US-PS 3823 103 aqueous phenol resol dispersions are described, which are produced in the presence of gum arabic and at least one other gum. These dispersions are characterized by excellent stability and the ability to be infinitely dilutable with water be. In a preferred form they can contain particles with an average diameter between about 5-20 microns, with virtually all resin particles being less than 40 microns in diameter.
In »Industrial Gums — Polysaccharides and Their Derivatives« von Whistler und BeMiller (Academic Press, New York und London, 1973) wird auf Seite 268 angegeben, daß Ghatti Gummi ein besserer Emulgator als Gummi arabicum ist. Auf Seite 352 dieses Buches wird ausgeführt, daß Psyllium Samengummi als Ersatz für Gummi arabicum als Emulgator vorgeschlagen wird, und auf Seite 357 findet man die Angabe, daß Flachssamengummi in ähnlicher Weise empfohlen wird. Carboxymethylcellulose, die in vieler Hinsicht als ein synthetischer Gummi angeschen werden kann, wird oft als Ersatz für Gummi arabicum in Emulsionen vorgeschlagen.In "Industrial Gums - Polysaccharides and Their Derivatives" by Whistler and BeMiller (Academic Press, New York and London, 1973) it is stated on page 268 that Ghatti Gum is a better one Is emulsifier as gum arabic. On page 352 of this book it is stated that psyllium seed gum suggested as a substitute for gum arabic as an emulsifier, and on page 357 one can find the Indication that flaxseed gum is similarly recommended. Carboxymethyl cellulose, which is found in many Respect as a synthetic gum is often used as a substitute for gum arabic suggested in emulsions.
Es ist seitens der Erfinder versucht worden, wäßrige Resoldispersionen nach analogen Verfahren zum er-Attempts have been made by the inventors to produce aqueous resole dispersions by analogous processes
findungsgemäßen Verfahren herzustellen, wobei jeweils Psyllium Samengummi, Flachssamengummi und Carbox-methylcellulose als Zwischenflächenmittel verwendet wurde. In jedem Fall waren die Ergebnisse unbefriedigend. Man erhielt keine Phaseninversion,produce according to the invention, each Psyllium seed gum, flax seed gum and carboxymethyl cellulose as interfacial agents was used. In either case, the results were unsatisfactory. No phase inversion was obtained,
weshalb keine Harz-in-Wasser-Dispersion gebildet wurde.therefore no resin-in-water dispersion was formed.
Die obigen Ausführungen zeigen, daß die Eignung und Wirksamkeit eines Gummis bei der Herstellung von wäßrigen Resoldispersionen nicht aus dessen be-The above shows that the suitability and effectiveness of a rubber in manufacture of aqueous resole dispersions not from its
kanntem Verhalten bei Endverwendungen vorhergesagt werden kann, für die die Gummis bisher eingesetzt wurden.known behavior can be predicted in the end uses for which the rubbers were previously used became.
Die vorliegende Erfindung schafft eine wäßrige Resoldispersion, enthaltend dispergierte Teilchen ei-The present invention creates an aqueous resole dispersion containing dispersed particles of a
ao nes phenolischen Resols in Wasser und ein Dickungsmittel, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß sie zusätzlich Ghatti Gummi enthält und daß praktisch alle Teilchen einen Durchmesser unter etwa 25 Micron haben. Weiterhin schafft die vorliegende Erfin- ao nes phenolic resole in water and a thickening agent which is characterized in that it additionally contains Ghatti gum and that practically all particles have a diameter below about 25 microns. Furthermore, the present invention creates
a5 dung ein Verfahren zur Herstellung solcher Dispersionen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Phenol mit einem Aldehyd in Anwesenheit eines basischen Katalysators für eine ausreichende Dauer und auf eine ausreichende Temperatur zur Bildung eines phenolischen Resols umsetzt, dieses phenolische Resol in situ in einem wäßrigen, Ghatti Gummi und ein Dickungsmittel enthaltenden Medium dispergiert und gegebenenfalls die Reaktionsmischung für eine ausreichende Dauer zur Erhöhung des gewichtsmäßigen durchschnittlichen Molekulargewichtes des Resols auf einen Wert zwischen etwa 400-3000 auf erhöhte Temperatur erhitzt, mit der Bedingung, daß der pH-Wert der Reaktionsmischung vor der Erhitzung unter etwa 9 liegt. a 5 dung a process for the preparation of such dispersions, which is characterized in that a phenol is reacted with an aldehyde in the presence of a basic catalyst for a sufficient duration and at a sufficient temperature to form a phenolic resole, this phenolic resole in situ in one dispersed aqueous medium containing Ghatti gum and a thickener, and optionally heated the reaction mixture for a sufficient time to increase the weight average molecular weight of the resol to a value between about 400-3000 at elevated temperature, with the proviso that the pH of the reaction mixture before heating is below about 9.
Zur Bildung des phenolischen Resols können als Aldehyde Formaldehyd oder ein Material verwendet werden, das der Reaktionsmischung Formaldehyd oder dessen Äquivalent zuführt, wie Paraformaldehyd oder Hexamethylentetramin, Acetyldehyd, Furfural, Acrolein oder andere Aldehyde, wobei Formaldehyd, insbesondere als die als »Formalin« bekannte wäßrige Lösung, bevorzugt wird.Formaldehyde or a material can be used as aldehydes to form the phenolic resole which feeds formaldehyde or its equivalent, such as paraformaldehyde, to the reaction mixture or hexamethylenetetramine, acetyldehyde, furfural, acrolein or other aldehydes, with formaldehyde, particularly preferred as the aqueous solution known as "formalin".
Die zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Resole eingesetzten Phenole umfassen unsubstituiertes Phenol, d. h. Monohydroxybenzol, und verschiedene substituierte ein- und mehrwertige Phenole, wie o-, m- und p-Cresol, Äthylphenol, Propylphenol, p-tert.-Butylphenol und andere Butylphenole, Ämylphenol, Octylphenol, Cyclohexylphenol, Nonylphenol, Dodecylphenol und andere Alkylphenole; p-Phenylphenol; styrol behandeltes Phenol; halogenierte Phenole, wie Chlor- und Bromphenol; Hydrochinon; und Bisphenole, wie 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol-A) und Bis-(4-hydroxyphenyl)-methan. The phenols used to prepare the resols used according to the invention include unsubstituted ones Phenol, d. H. Monohydroxybenzene, and various substituted mono- and polyhydric phenols, such as o-, m- and p-cresol, ethylphenol, propylphenol, p-tert-butylphenol and other butylphenols, Amylphenol, octylphenol, cyclohexylphenol, nonylphenol, dodecylphenol, and other alkylphenols; p-phenylphenol; styrene treated phenol; halogenated Phenols such as chloro- and bromophenol; Hydroquinone; and bisphenols such as 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (Bisphenol-A) and bis (4-hydroxyphenyl) methane.
Die verwendeten einwertigen Phenole sind normalerweise di- oder trifunktionell; d. h. 2 oder 3 der o- und p-Stellungen zur phenolischen Hydroxylgruppe sind normalerweise unsubstituiert. Bisphenole sind gewöhnlich tetrafunktioncll, obgleich bis zu 2 der reaktionsfähigen o-Stellungen der phenolischen Hydroxygruppe substituiert sein können.The monohydric phenols used are usually di- or trifunctional; d. H. 2 or 3 of the o- and p positions to the phenolic hydroxyl group are normally unsubstituted. Are bisphenols usually tetrafunctional, although up to 2 of the reactive o-positions of the phenolic hydroxyl group can be substituted.
Gewöhnlich werden etwa 0,5-4 Mol, vorzugsweiseUsually about 0.5-4 moles is preferred
etwa 1.-3 Mol, Aldehyd pro Mol Phenol verwendet, Bekanntlich wird mehr Aldehyd verwendet, wenn das Phenol ein Bisphenol ist, als wenn ein einwertiges Phenol verwendet wird.about 1.-3 moles, aldehyde used per mole of phenol, known to be more aldehyde used when that Phenol is a bisphenol as if a monohydric phenol is used.
Bei der Herstellung eines phenolischen Resols wird ein alkalischer Katalysator verwendet. Besondere Katalysatoren sind z. B. die Alkali- und Erdalkalimetallhydroxide, -oxide oder -carbonate, wie Natrium-, Kalium- und Bariumhydroxid, Calciumoxid, Natriumcarbonat usw.; ammoniumhaltige Verbindungen, wie Ammoniak, Hexamethylentetramin und quaternäre Ammoniumhydroxide; und Amine, wie Athylendiamin, Trimethylamin, Dimethylamin und N,N-Dimethyläthanolamin. An alkaline catalyst is used in the manufacture of a phenolic resole. Special catalysts are z. B. the alkali and alkaline earth metal hydroxides, oxides or carbonates, such as sodium, potassium and barium hydroxide, calcium oxide, sodium carbonate, etc .; ammonium-containing compounds, such as Ammonia, hexamethylenetetramine and quaternary ammonium hydroxides; and amines, such as ethylenediamine, Trimethylamine, dimethylamine and N, N-dimethylethanolamine.
Der Katalysator wird in katalytisch wirksamen Anteilen, z. B. von etwa 0,007-0,4, vorzugsweise etwa 0,01-0,1, Äquivalenten Katalysator pro Mol Phenol verwendet.The catalyst is used in catalytically active proportions, e.g. B. from about 0.007-0.4, preferably about 0.01-0.1 equivalent of catalyst per mole of phenol used.
Die erlfindungsgemäßen wäßrigen Dispersionen werden nach einem Verfahren hergestellt, das da- ao durch gekennzeichnet ist, daß man ein Phenol mit einem Aldehyd in Anwesenheit eines alkalischen Katalysators zur Bildung eines praktisch wasserunlöslichen phenolischen Resols umsetzt und dieses Resol in Anwesenheit von Ghatti Gummi und eines Dickungsmit- a5 tels in einem wäßrigen Medium dispergiert.The erlfindungsgemäßen aqueous dispersions are prepared by a process which DA is ao characterized by reacting a phenol with an aldehyde in the presence of an alkaline reacting catalyst to form a substantially water-insoluble phenolic resole and this resole in the presence of ghatti gum and a Dickungsmit- a 5 means dispersed in an aqueous medium.
Dieses Verfahren wird zweckmäßig wie folgt durchgeführt:This procedure is expediently carried out as follows:
Phenol, Aldehyd und Katalysator wurden in ein Reaktionsgefäß mit den üblichen Vorrichtungen zum 3<> Rühren, der Wärmeübertragung, für Rückfluß und Kontrolle eingeführt. Zweckmäßig wird ein inertes Verdünnungsmittel mitverwendet, das als Reaktionsmedium wirkt. Wasser wird bevorzugt undtnormalerweise mit dem Aldehyd zugefügt, da in den meisten Fällen als Aldehyd wäßriger Formaldehyd verwendet wird. Die Kondensationsreaktion zwischen dem Phenol und Aldehyd wird gewöhnlich durch äußere Erwärmung der Reaktionsmischung eingeleitet, bis die Kondensation beginnt. Danach bewirkt die exotherme Natur der Reaktion deren Fortdauer. Die Temperaturkontrolle wird normalerweise durch Rückfließen bei einem geregelten Druck erzielt, wobei notwendigenfalls äußerliches Erhitzen oder Kühlen angewendet wird. Die Kondensation wird fortgesetzt, bis mindestens ein niedrig viskoses Resol gebildet ist. Die Viskosität sollte gering genug sein, so daß das Resol mit der im Reaktionsgefäß verfügbaren Scherkraft zu einem Harz mit kleiner Teilchengröße zerkleinert werden kann.Phenol, aldehyde and catalyst were in a reaction vessel with the usual devices for 3 <> Stirring, heat transfer, reflux and control introduced. An inert one is expedient Also used diluent, which acts as a reaction medium. Water is preferred and usually added with the aldehyde, since in most cases the aldehyde used is aqueous formaldehyde will. The condensation reaction between the phenol and aldehyde is usually initiated by external heating the reaction mixture introduced until the condensation begins. After that causes the exothermic Nature of the reaction, its persistence. The temperature control is usually through reflux achieved at a regulated pressure with external heating or cooling applied if necessary will. The condensation continues until at least one low viscosity resol is formed. the Viscosity should be low enough so that the resole increases with the shear force available in the reaction vessel a resin with a small particle size can be crushed.
An diesem Punkt kann zusätzliches Wasser zusammen mit dem Ghatti Gummi und Dickungsmittel zur Reaktionsmischung zugefügt werden. Zur verbesserten Stabilität des Resols ist es oft zweckmäßig, den alkalischen Katalysator vor der weiteren Verarbeitung zu neutralisieren. Der pH-Wert der Reaktionsmischung sollte normalerweise bei etwa 9 oder weniger, vorzugsweise etwa 3—7,5 und insbesondere zwischen etwa 4,5-6,5, nach Beendigung der anfänglichen Phenol/Aldehyd-Kondensation, d. h. gegebenenfalls nach der Neutralisation, betragen. Der besondere gewählte pH-Wert hängt teilweise von der Art des Phenols und der für die Dispersion beabsichtigten Endvcrwendung ab.At this point, additional water can be added along with the Ghatti gum and thickener Reaction mixture are added. To improve the stability of the resole, it is often useful to use the neutralize alkaline catalyst before further processing. The pH of the reaction mixture should normally be about 9 or less, preferably about 3-7.5, and especially between about 4.5-6.5 after the initial phenol / aldehyde condensation is complete; H. possibly after neutralization. The particular pH chosen depends in part on the type of phenol and the end use intended for the dispersion away.
Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das Resol in Anwesenheit von Ghatti Gummi und Dickungsmittel in situ in Wasser ilknp.rpier» wird. Das heißt, das Resol wird in Wasser dispergiert, bevor es aus der Reaktionsmischung isoliert wird. Wird das Resol aus der Reaktionsmischung isoliert und dann später erneut in Wasser dispergiert, kann man auch nicht annähernd eine so feine Teilchengröße erhalten noch ist die Dispersion so stabil.An important feature of the present invention is that the resole in the presence of Ghatti gum and thickener in situ in water ilknp.rpier »will. That is, the resole is in water dispersed before it is isolated from the reaction mixture. Is the resol from the reaction mixture isolated and then later redispersed in water, one cannot even come close to such a fine particle size the dispersion is still so stable.
Der Ghatti Gummi und/oder das Dickungsmittel können in der Reaktionsmischung vom Beginn der Phenol/ Aldehyd-Kondensationsreaktion anwesend sein. Es wird jedoch bevorzugt, die Kondensation bis zur Bildung eines niedrig viskosen Harzes durchzuführen und dann Ghatti Gummi, Dickungsmittel und notwendigenfalls weiteres Wasser zuzufügen. (An diesem Punkt kann das Harz noch mindestens teilweise in Wasser löslich sein. Das Resol kann erst nach der Neutralisation und/oder dem Verdicken [»bodying«) praktisch wasserunlöslich werden.) In der Dispersion muß ausreichend Wasser anwesend sein, damit eine Phaseninversion stattfinden kann, d. h. um eine Harz-in-Wasser-Dispersion zu erzielen (wobei das Wasser die kontinuierliche Phase ist). Typische maximale Resolfeststoffkonzentrationen liegen zwischen etwa 40-50 Gew.%, bestimmt durch Messen des Gewichtsverlustes einer 1,5-g-Probe nach 3 Stunden in einem Ofen von 135° C. Ist das Phenol ein unsubstituiertes Phenol,dann liegt der maximal zulässige Feststoff gehalt eher im unteren Teil dieses Bereiches;. Ist das Phenol Bisphenol-A, dann ist der maximal zulässige Feststoffgehalt eher im oberen Teil des Bereiches, und wenn das Phenol ein Alkylphenol ist, liegt der maximal zulässige Feststoff gehalt meist in der Mitte des Bereiches. Selbstverständlich kann weiteres Wasser verwendet werden. Aus verschiedenen wirtschaftlichen Gründen (z. B. um die Versandkosten niedrig zu halten) wird der Wassergehalt jedoch vorzugsweise möglichst niedrig gehalten.The Ghatti gum and / or the thickener can be in the reaction mixture from the beginning of the Phenol / aldehyde condensation reaction be present. However, it is preferred to condense up to form a low viscosity resin and then Ghatti gum, thickener and add more water if necessary. (At this point the resin can still be at least partially be soluble in water. The resol can only after neutralization and / or thickening [»bodying«) become practically insoluble in water.) Sufficient water must be present in the dispersion so that phase inversion can take place, d. H. to achieve a resin-in-water dispersion (where the water is the continuous phase). Typical maximum resol solids concentrations are between about 40-50% by weight, determined by measuring the weight loss of a 1.5 g sample after 3 hours in an oven at 135 ° C. If the phenol is an unsubstituted phenol, then the maximum permissible is Solids content tends to be in the lower part of this range. If the phenol is bisphenol-A, then that is the maximum permissible solids content rather in the upper part of the range, and if the phenol is an alkylphenol, the maximum permissible solids content is usually in the middle of the range. Of course, more can be done Water can be used. For various economic reasons (e.g. shipping costs However, the water content is preferably kept as low as possible.
Wie oben erwähnt, liegt der besteZeitpxirrki der Zugabe von Ghatti Gummi, Dickungsmittel und (notwendigenfalls) zusätzlichem Wasser zur Reaktionsmischung nicht später als nach der Bildung des niedrig viskosen Harzes. (Die Kondensation erfolgt bei erhöhten Temperaturen, z. B. 75-105° C, und bei diesen Temperaturen ist das Resol flüssig.) Möglicherweise sind ein oder zwei Versuche notwendig, um den besten Zeitpunkt der Zugabe des Ghatti Gummis, Dickungsmittels und Wasser für die besonderen Resole zu bestimmen. Fachleute der Phenolharzchemie, die seit mehr als 40 Jahren großtechnisch Resole hergestellt haben, können jedoch diesen Punkt nach Durchsicht der Unterlagen der vorliegenden Abmeldung bestimmen.As mentioned above, the best time practice is the Adding Ghatti gum, thickener and (if necessary) additional water to the reaction mixture not later than after the formation of the low viscosity resin. (The condensation takes place at elevated Temperatures, e.g. B. 75-105 ° C, and at these temperatures the resol is liquid.) Possibly one or two tries are necessary to determine the best time to add the Ghatti gum, Determine thickener and water for the particular resols. Specialists in phenolic resin chemistry, however, those who have been producing resoles on a large scale for more than 40 years can post this point Determine the examination of the documents relating to the deregistration.
Die Dispergierung des Resols in Wasser wird erreicht, indem man auf die Reaktionsmischung, die praktisch wasserunlösliches Resol, Wasser, Ghatti Gummi und Dickungsmittel enthält, Scherkraft anlegt. Das Rühren der Reaktionsmischung ist die zweckmäßigste Weise zur Schaffung der notwendigen Scherkraft.The dispersion of the resole in water is achieved by touching the reaction mixture, which Contains virtually water-insoluble resole, water, ghatti gum and thickeners, applies shear force. Stirring the reaction mixture is the most convenient way to create the necessary Shear force.
Das Resol muß praktisch wasserunlöslich sein. Obwohl dies in Abhängigkeit von der genauen Natur des Resols etwas variiert, muß das Resol, um normalerweise wasserunlöslich zu sein, ein gewichtsmäßiges durchschnittliches Molekulargewicht von mindestens etwa 401) haben. Die erfindungsgemäßen Resole können gewichtsmäßige durchschnittliche Molekulargewichte bis zu etwa 3000 oder mehr haben: Das gewichtsmäßige durchschnittliche Molekulargewicht kann nach bekannten Verfuhren bestimmt werden; vgl. τ. B. Moore, »J. Poly. Sei., Teil A«, 2, 835The resol must be practically insoluble in water. Although this will vary somewhat depending on the exact nature of the resole, in order for the resole to normally be water insoluble, the resole must have a weight average molecular weight of at least about 401). The resols according to the invention can have weight average molecular weights of up to about 3000 or more: the weight average molecular weight can be determined according to known methods; see τ. B. Moore, "J. Poly. Be., Part A «, 2, 835
(1964).(1964).
Um bei dem Resol das für die beabsichtigte Endverwendung gewünschte Maß an »Verdickung«, d. h. eine Erhöhung des durchschnittlichen Molekulargewichtes auf einen Wert zwischen etwa 400 und 3000 zu erzielen, ist es oft zweckmäßig, das Resol nach Zugabe von Ghatti Gummi, Dickungsmittel und Wasser und gegebenenfalls nach Neutralisation des Katalysators für eine geregelte Zeit einer erhöhten Temperatur zu untetAverfen. Diese Behandlung wird oft als »bodying« des Harzes bezeichnet. Sie erfolgt gewöhnlich bei einer Temperatur von etwa 80-95° C für die Dauer von etwa 5 Minuten bis zu 2 Stunden oder mehr. Ist das Resol ein wärmehärtendes Material, dann kann das Verdicken verfolgt werden, indem man das Resol iS periodisch auf seine Gelierungszeit bei 150° C (z. B. alle 15-20 Minuten) testet, bis das gewünschte Maß an Verdickung erreicht ist. Die Pheiiolresolchemiker sind mit diesem Konzept vertraut und wissen, welche Verdickung für eine besondere Endverwendung not- ao wendig ist.In order to achieve the degree of "thickening" desired for the intended end use in the resole, ie an increase in the average molecular weight to a value between about 400 and 3000, it is often expedient to use the resole after adding Ghatti gum, thickener and water and if necessary, after neutralization of the catalyst, to lower it to an elevated temperature for a controlled period of time. This treatment is often referred to as "bodying" the resin. It is usually carried out at a temperature of about 80-95 ° C for a period of about 5 minutes to 2 hours or more. Is the resole is a thermosetting material, then the thickening can be followed by the resole iS periodically to its gel time at 150 ° C (z. B. every 15-20 minutes) tests, until the desired degree of thickening achieved. The Pheiiolresolchemiker are familiar with this concept and know which thickening is for a particular end neces- ao agile.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dispersionen werden Ghatti Gummi und ein Dickungsmittel verwendet. Ghatti Gummi ist ein natürlich vorkommendes Pflanzenexudat aus den Stengeln von Anogeissue latifolia, einer in Indien und Ceylon häufigen Pflanze. Er ist ein Polysaccharid, das D-Galactose, Mannose, Glucuronsäure und Rhamnoseeinheiten enthält. Der Ghatti Gummi wird in ausreichender Menge zur Bildung und Stabilisierung einer Dispersion von Resolteüchen in Wasser verwendet. Ausreichende Mengen an Ghatti Gummi liegen gewöhnlich zwischen etwa 0,5-5, vorzugsweise etwa 1-3, Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile des zur Reaktionsmischung zugegebenen Phenols.Ghatti gum and a thickener are used to prepare the dispersions of the invention used. Ghatti gum is a naturally occurring plant exudate made from the stems of Anogeissue latifolia, a plant common in India and Ceylon. It is a polysaccharide, D-galactose, Contains mannose, glucuronic acid and rhamnose units. The Ghatti Gum will be sufficient Amount used to form and stabilize a dispersion of resol particles in water. Sufficient Amounts of Ghatti gum are usually between about 0.5-5, preferably about 1-3 parts by weight per 100 parts by weight of the phenol added to the reaction mixture.
Das verwendete Dickungsmittel kann aus einem oder mehreren der folgenden Materialien bestehen: Gummis, wie Guargum, Carrageeningummi, Algingum, Johannisbrotbaumgummi; und wasserlösliche Polymerisate, wie Äthylen/Maleinsäure-Mischpolymerisat, Ionomere, Polyacrylamid, Methylvinyläther-Maleinsäureanhydrid-Mischpolymerisat; und alle anderen wasserlöslichen polymeren Materialien, die die Viskosität von Wasser erhöhen und mit den anderen Komponenten der Dispersion verträglich sind.The thickening agent used can consist of one or more of the following materials: Gums such as guar gum, carrageenin gum, algingum, locust bean gum; and water soluble Polymers, such as ethylene / maleic acid copolymers, Ionomers, polyacrylamide, methyl vinyl ether-maleic anhydride copolymer; and all other water-soluble polymeric materials that increase the viscosity of water and with the other components of the dispersion are compatible.
Das Dickungsmittel wird in ausreichender Menge zur Erhöhung der Viskosität der Dispersion auf mindestens etwa 500 centipoises bei 23° C verwendet. Gewöhnlich liegt eine wirksame Dickungsmittelmenge zwischen etwa 0,1-1, vorzugsweise etwa 0,25-0,8, Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile des zur Reaktionsmischung gegebenen Phenols.The thickener is in sufficient amount to increase the viscosity of the dispersion to at least about 500 centipoises used at 23 ° C. Usually there is an effective amount of thickener between about 0.1-1, preferably about 0.25-0.8 parts by weight per 100 parts by weight of the zur Reaction mixture given phenol.
Die in den erfindungsgemäßen wäßrigen Dispersionen erhaltenen, einzelnen phenolischen Resolteilchen können in ihrer Größe kleiner und einheitlicher sein als diejenigen von phenolischen, mit Gummi arabicum als Zwischenflächenmittel gebildeten Dispersionen. So können z. B. die erfindungsgemäß hergestellten Dispersionen Teilchen aufweisen, die praktisch alle einen Durchmesser unter 5, vorzugsweise unter 3 Micron haben. Ihr durchschnittlicher Durchmesser liegt zwischen etwa 1-3 Micron. Während die Erfindung auch Dispersionen mit größeren Teilchen umfaßt (z. B. mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser unter etwa 12 Micron, wobei praktisch alle Teilchen einen Durchmesser unter etwa 25 Micron haben), ist es für viele Endverwendungszwecke besser, wenn die Teilchengröße kleiner und einheitlicher ist. Diese Endverwendungszwecke umfassen ζ B. solche als Klebstoff und Überzug, wobei die phenolische Dispersion in Verbindung mit einem Additionspolymerisatlatex, wie einem Acryllatex, verwendet wird.The individual phenolic resole particles obtained in the aqueous dispersions of the invention can be smaller and more uniform in size than those of phenolic, with gum arabic dispersions formed as interfacial agents. So z. B. those produced according to the invention Dispersions have particles which practically all have a diameter below 5, preferably under 3 microns. Their average diameter is between about 1-3 microns. While the The invention also encompasses dispersions having larger particles (e.g., having an average particle diameter below about 12 microns, with virtually all of the particles having a diameter below about 25 microns For many end uses, it is better if the particle size is smaller and more uniform is. These end uses include such as adhesive and coating, with phenolic Dispersion used in conjunction with an addition polymer latex such as an acrylic latex will.
Die bisher mit Gummi arabicum als Zwischenflächenmittel hergestellten Dispersionen mit der kleinsten und einheitlichsten Teilchengröße variieren in ihrem Teilchendurchmesser von etwa 5-10 Micron.The dispersions produced so far with gum arabic as an interfacial agent with the smallest and most uniform particle sizes vary in particle diameter from about 5-10 microns.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung, ohne sie zu beschränken.The following examples illustrate the present invention without restricting it.
In einen mit Rückflußkühler, Rührer, Thermometer und Heizmantel versehenen 5-1-Rundkolben wurden
die folgenden Materialien gegeben:
Phenol 1200 gThe following materials were placed in a 5-1 round bottom flask equipped with a reflux condenser, stirrer, thermometer and heating mantle:
Phenol 1200 g
40%iges wäßriges Formaldehyd 1668 g40% aqueous formaldehyde 1668 g
25%iges wäßriges Natriumhydroxid 100 g25% aqueous sodium hydroxide 100 g
Diese Mischung wurde unter Rühren auf 70° C erhitzt, worauf der Heizmantel entfernt und die Reaktionsmischung durch ihre exotherme Reaktionswärme auf atmosphärische Rückflußtemperatur ansteigen gelassen wurde, die bei etwa 102° C lag. Die anfängliche heftige Reaktion wurde nach Bedarf durch Kühlen mit einem kalten Wasserbad abgeschwächt, um ein übermäßiges Überfluten des Kühlers zu vermeiden.This mixture was heated to 70 ° C. with stirring, whereupon the heating mantle was removed and the reaction mixture was removed rise to atmospheric reflux temperature due to their exothermic heat of reaction which was at about 102 ° C. The initial violent reaction was increased by cooling as needed weakened with a cold water bath to avoid excessive flooding of the radiator.
Diese Mischung wurde etwa 30 Minuten unter Rückfluß belassen. Danach wurden die folgenden Materialien in der genannten Reihenfolge zugefügt: Wasser 720 gThis mixture was refluxed for about 30 minutes. After that became the following Materials added in the order listed: water 720 g
Ghatti Gummi 24 gGhatti gum 24 g
Guargummi 6 gGuar gum 6 g
20%ige wäßrige Schwefelsäure 138 g20% strength aqueous sulfuric acid 138 g
Nach 5 Minuten langem Mischen betrug der pH-Wert 5,2.After mixing for 5 minutes the pH was 5.2.
Dann wurde der Kolbeninhalt auf 80 ° C erhitzt und 40 Minuten auf etwa 80° C gehalten. Nach diesen 40
Minuten wurde der Kolbeninhalt auf unter 30° C abgekühlt und als eine Dispersion von phenolischem
Resol in Wasser mit den folgenden Eigenschaften in einen geeigneten Behälter abgegeben:
Feststoff gehalt 41,2%The contents of the flask were then heated to 80 ° C. and held at about 80 ° C. for 40 minutes. After these 40 minutes the contents of the flask were cooled to below 30 ° C and dispensed into a suitable container as a dispersion of phenolic resole in water with the following properties:
Solid content 41.2%
pH-Wert 5,5pH 5.5
Gelierung auf heißer Platte (150° C) 110 seeGelation on hot plate (150 ° C) 110 seconds
Brookfield Viskosität 1050 centipoisesBrookfield viscosity 1050 centipoises
25° C25 ° C
Teilchengröße
(durch mikroskopische UntersuchungParticle size
(by microscopic examination
1 bis 3 Micron1 to 3 microns
Nach 16 Wochen bei Zimmertemperatur zeigte sich kein merkliches Absetzen der Harzteilchen. Die Dispersion konnte unendlich mit Wasser verdünnt werden. After 16 weeks at room temperature, there was no noticeable settling of the resin particles. The dispersion could be diluted infinitely with water.
Kontrollversuch 1Control attempt 1
Dieser Versuch zeigt die Wirkung von Ghatti Gummi allein, ohne Dickungsmittel.This experiment shows the effect of ghatti gum alone, without a thickener.
Vorrichtung und Verfahren waren wie in Beispiel 1, jedoch ohne Zugabe des Guargummis. Es wurden die folgenden Materialien in den 5-l-Kolben gegeben:Apparatus and procedure were as in Example 1, but without the addition of the guar gum. It the following materials were added to the 5 L flask:
Phenol 1200 gPhenol 1200 g
40%iges wäßriges Formaldehyd 1668 g40% aqueous formaldehyde 1668 g
25%iges wäßriges Natriumhydroxid 100 g25% aqueous sodium hydroxide 100 g
Diese Mischung wurde auf 71 ° C erhitzt, der Heizmantcl wurde entfernt und die Temperatur durch dieThis mixture was heated to 71 ° C., the heating jacket was removed and the temperature through the
xothcrmc Reaktionswärme ansteigen gelassen. Die Mischung wurde etwa 30 Minuten bei atmosphäriichem Rückfluß reagieren gelassen. Nach 30 Minuten wurden die folgenden Materialien in der genannten Reihenfolge zugefügt:xothcrmc heat of reaction allowed to rise. the Mixing was about 30 minutes at atmospheric Reacting reflux. After 30 minutes the following materials were mentioned in the above Order added:
Wasser 72OgWater 72Og
Ghatti Gummi 24 gGhatti gum 24 g
2()%igc wäßrige Schwefelsäure 135 g2% strength aqueous sulfuric acid 135 g
Der pH-Wert der erhaltenen Mischung wurdeThe pH of the resulting mixture was
V durch Zugabe von 10 g 25%igem wäßrigen Natriumhydroxid auf 5,6 eingestellt.V by adding 10 g of 25% strength aqueous sodium hydroxide set to 5.6.
Dann wurde der Kolbeninhalt auf etwa 80° C crhitzt, etwa 60 Minuten auf dieser Temperatur gehalten und unter 30° C abgekühlt. Die erhaltene Dispersion des phenolischen Resols hatte Teilchen von etwa 2-30 Micron. Dies stand in deutlichem Gegensatz zur Teilchengröße von 1-3 Micron beim Produkt von Beispiel 1. Aufgrund der größeren Teilchen und niedrigeren Viskosität des Produktes aus diesem Versuch zeigte sich ein schnelles Absetzen.The contents of the flask were then heated to about 80 ° C. and held at this temperature for about 60 minutes and cooled below 30 ° C. The resulting phenolic resole dispersion had particles of about 2-30 Micron. This was in marked contrast to the particle size of 1-3 microns in the product of Example 1. Due to the larger particles and lower viscosity of the product from this experiment showed a rapid settling.
Beispiel 2
Herstellung einer phenolischen DispersionExample 2
Production of a phenolic dispersion
(von Bisphenol-A hergeleitet)
unter Verwendung von Ghatti Gummi mit(derived from bisphenol-A)
using Ghatti rubber with
GuargummiGuar gum
In einen mit Rückflußkühlcr, Rührer, Thermometer und Hcizmantcl versehenen 5-l-Rundkolbcn wurden 1200 g Bisphcnol-A, 924 g wäßriger, 40%igcr Formaldehyd und 14,4 g 25%igcs wäßriges Natriumhydroxid gegeben. Die Mischung wurde auf etwa 90° C erhitzt, der Hcizmantcl entfernt und die Mischung unter Vakuum zum Rückfluß bei 95° C kommen gelassen, wobei der Druck der Reaktionsmischung 12,5-15 cm Hg unter atmosphärischem Druck lag. Dann wurde die Mischung, gegebenenfalls unter zusätzlichem Erwärmen, 60 Minuten bei 95" C zum Rückfluß erhitzt. Danach wurden 864 g Wasser, 24 g Ghatti Gummi und 3,6 g Guurgummi unter heftigem Rühren zum Kolbcninhalt zugefügt. Anschließend wurden 10,8 g 42%igc wäßrige Phosphorsäure zum Kolben zugefügt und der pH-Wert auf 6,2 eingestellt. Dann wurde der Kolbcninhalt auf etwa 90° C gebracht und 90 Minuten auf dieser Temperatur gehalten. Danach wurde er auf unter 50° C abgekühlt und als Harz-in-Wasscr-Dispersion mit einem Feststoffgchalt von 48 Gcw.% und einer Gclierungszcil bei 150° C von 155 Sekunden entfernt. Die Viskosität der Dispersion (Drookficld Spindel Nr. 2 bei 30 Umdr./min) betrug 1050 cps, und die Hnrztcilchengrölte lag praktisch zwischen 2-5 Micron. Dieses Material schied sich mich 13 Wochen lungern Stehen nicht ab. 1200 g of bisphenol-A, 924 g of 40% aqueous formaldehyde and 14.4 g of 25% aqueous sodium hydroxide were placed in a 5-liter round-bottomed flask equipped with a reflux condenser, stirrer, thermometer and heater. The mixture was heated to about 90 ° C, the Hcizmantcl removed and the mixture allowed to reflux under vacuum at 95 ° C, the pressure of the reaction mixture was 12.5-15 cm Hg below atmospheric pressure. The mixture was then refluxed for 60 minutes at 95 ° C., if necessary with additional heating. Then 864 g of water, 24 g of Ghatti gum and 3.6 g of guar gum were added to the contents of the flask with vigorous stirring % aqueous phosphoric acid was added to the flask and the pH was adjusted to 6.2, the contents of the flask were then brought to about 90 ° C. and held at this temperature for 90 minutes, after which they were cooled to below 50 ° C. and used as resin-in Removed water dispersion with a solids content of 48% by weight and a gelation rate of 155 seconds at 150 ° C. The viscosity of the dispersion (Drookficld spindle No. 2 at 30 rev / min) was 1050 cps, and the size was practical between 2-5 microns. This material did not settle down for 13 weeks of lounging standing.
Kontrollversuch 2 Herstellung einer phcnoHsehen DispersionControl attempt 2 Preparation of a chemical dispersion
(von Bisphenol-A hergeleitet) ohne Verwendung eines Dickungsmittels(derived from bisphenol-A) without the use of a thickener
Ocmiiß Beispiel 2 wurde eine phenolische Dispersion hergestellt, wobei jedoch kein Guargummi zur
Reuktionsmischung zugefügt wurde. Die Viskosität
dieser Dispersion (Brookficld Spindel Nr. 2 bei 30 Umdr./min) betrug 150 eps, und die Hurztellchcngrttßc lug zwischen 2-25 Micron mit einer durchschnittlichen Größe von etwa IO Micron. Dieses Muteritil setzte sich zu etwa 25 % nach 3wüehlgcm Stehen
Beispiel 3
Herstellung einer phenolischen Dispersion In Example 2, a phenolic dispersion was prepared, but no guar gum was added to the reduction mixture. The viscosity of this dispersion (Brookfield spindle No. 2 at 30 rev / min) was 150 eps, and the Hurztellchcngrttßc was between 2-25 microns with an average size of about 10 microns. About 25% of this compound settled after standing for 3 weeks, Example 3
Production of a phenolic dispersion
(von Bisphenol-A hergeleitet),
wobei anstelle von Guargummi Johannisbrotbaumgummi verwendet wurde(derived from bisphenol-A),
where instead of guar gum carob tree gum was used
In einen mit Rückflußkühlcr, Rührer, Thermometer und Heizmantcl versehenen 5-l-Rundkolbcn wurden 1000 g Bisphenol-A, 770 g wäßriger, 40%igerIn a 5-liter round-bottom flask fitted with a reflux condenser, stirrer, thermometer and heating jacket 1000 g bisphenol-A, 770 g aqueous, 40% strength
ίο Formaldehyd und 12,2 g wäßriges 25 %iges Natriumhydroxid gegeben. Die Mischung wurde auf 90° C erhitzt, der Hcizmantel entfernt und die Mischung unter einem abs. Druck von 12,5-15 cm Hg unter atmosphärischem Druck bei 95° C zum Rückfluß kommenίο formaldehyde and 12.2 g aqueous 25% sodium hydroxide given. The mixture was heated to 90 ° C., the heating jacket removed and the mixture under an abs. Reflux pressures of 12.5-15 cm Hg under atmospheric pressure at 95 ° C
>5 gelassen wurde. Der Rückfluß wurde 60 Minuten bei 95° C aufrechterhalten, wobei nach Bedarf zusätzliche Wärme zugeführt wurde. Nach 60 Minuten wurden 770 g Wasser, 20 g Ghatti Gummi und 6,5 g Johannisbrotbaumgummi (0,09 mm) unter heftigem> 5 was left. The reflux was at 60 minutes Maintained 95 ° C with additional heat added as needed. After 60 minutes were 770 g water, 20 g ghatti gum and 6.5 g carob gum (0.09 mm) under vigorous
»o Rühren zum Kolbeninhalt zugegeben. Dann wurden dem Kolben 8,0 g wäßrige, 42%igc Phosphorsäure zugefügt und der pH-Wert auf 6,5 eingestellt. Der Kolbeninhalt wurde auf etwa 90° C gebracht und 120 Minuten auf dieser Temperatur gehalten. Danach»O Stirring added to the contents of the flask. 8.0 grams of 42% aqueous phosphoric acid was then added to the flask added and the pH adjusted to 6.5. The contents of the flask were brought to about 90 ° C and 120 Maintained at this temperature for minutes. Thereafter
»5 wurde er auf unter 50° C abgekühlt und als Harz-in-Wasser-Dispcrsion mit einem Fcststoffgehalt von 48 Gew.% und einer Gclicrungszcit auf einer heißen Platte von 150° C von 171 Sekunden entfernt. Die Viskosität der Dispersion betrug 2000 cps. (Brookfield Spindel Nr. 2 bei 30 Umdr./min); die Teilchengröße des dispergierten Harzes lag praktisch zwischen 2-5 Micron Durchmesser. Dieses Material setzte sich nach 8wöchigem Sschcn nicht wesentlich ab.It was cooled to below 50 ° C and used as a resin-in-water dispersion With a solids content of 48% by weight and a cleaning rate on a hot 150 ° C plate removed by 171 seconds. The viscosity of the dispersion was 2000 cps. (Brookfield Spindle no. 2 at 30 rev / min); the particle size of the dispersed resin was practically between 2-5 micron diameter. This material did not settle significantly after 8 weeks of exposure.
Beispiel 4
Herstellung einer phenolischen DispersionExample 4
Production of a phenolic dispersion
(von Bisphenol-A hergeleitet),(derived from bisphenol-A),
wobei der Guargummi durch Natriumalginat ersetztwith the guar gum replaced with sodium alginate
wurdebecame
Formulierung und Verfahren waren wie in Beispiel 3, wobei jedoch 4,5 g Natriumalginat die 6,5 g Johannisbrotbaumgummi ersetzten. Die Viskosität der Dispersion (Brookficld Spindel Nr. 2 bei 30 Umdr./min) betrug 770 cps; die Teilchengröße des Harzes lag im wesentlichen zwischen 2-5 Micron Durchmesser, Dieses Material setzte sich nach 3wöchigoin Stehen überhaupt nicht ab. Nach 8 Wochen betrug das Absetzen weniger als 5%.The formulation and procedure were as in Example 3, except that 4.5 g of sodium alginate was the 6.5 g Replace carob tree gum. The viscosity of the dispersion (Brookficld Spindle No. 2 at 30 Rev / min) was 770 cps; the particle size of the resin was essentially between 2-5 microns Diameter, this material persisted after 3 weeks Don't stand out at all. Withdrawal after 8 weeks was less than 5%.
so Beispiel 5 like example 5
(von Bisphcnol-A hergeleitet),(derived from bisphonol-A),
wobei Äthylcn/Mulcinsliurcunhydrld-Mischpolyme-whereby ethylene / mulcinol hydride copolymers
rinnt den Guargummi ersetzteruns the guar gum replaced
Verfuhren und Formulierung waren wie In Beispiel 3, wobei jedoch 7,0 g eines Äthylcn/Muleinstiureunhydrld-Mlschpolymcrisutcs die 6,5 g Johnnnlsbrolbnumgutnmi ersetzten und keine Phosphorsäure zum Neutralisieren der Reuktionsmischung verwen-The procedure and formulation were as in Example 3, except that 7.0 g of an ethylenic / Muleinstiureunhydrld-Mlschpolymcrisutcs replaced the 6.5 g of Johnnlsbrolbnumgutnmi and no phosphoric acid use to neutralize the reduction mixture
det wurde. Die Viskosität der Dispersion betrugwas det. The viscosity of the dispersion was
16400, die Hurztcilehcn hatten einen Durchmesser16400, the short parts had a diameter praktisch zwischen 2-5 Micron. Dieses Material setztepractically between 2-5 microns. This material continued
sich mich 7wilehlgem Stehen nicht üb.I don't feel like standing up.
6j gerc Konzentration im Äthylcn/MulclnsUurcunhydrid-Mlschpolymcrlsut zur Erzielung einer Dispersion mit niedrigerer Viskosität, die leichter httndhubbur wiire, zwcekmlißig sein.6j lower concentration in the ethylene / mineral oil hydride mixture polymer to achieve a dispersion with lower viscosity, the easier httndhubbur should be two-way.
Beispiel 6 Herstellung einer phenolischen DispersionExample 6 Preparation of a phenolic dispersion
(von Alkylphenol hergeleitet) unter Verwendung von Ghatti Gummi und(derived from alkylphenol) using Ghatti gum and
GuargummiGuar gum
In einen mit Rückflußkühler, Rührer, Thermometer und Heizmantcl versehenen 5-1-Rundkolben wurden 1200 g p-tert.-Butylphenol, 1200 g wäßriges, 40%iges Formalin und 36 g wäßriges, 25%iges Natriumhydroxid gegeben. Die Mischung wurde auf 73° C erhitzt, der Heizmantel entfernt und die Mischung 80° C erreichen gelassen, worauf sie 2 Stunden auf dieser Temperatur gehalten wurde. Danach wurde sie auf atmosphärischen Rückfluß erhitzt und 60 Minuten auf diesem gehalten. Anschließend wurden 780 g Wasser, 24 g Ghatti Gummi und 4,8 g Guargummi zum Kolbeninhalt unter heftigem Rühren zugefügt. Es wurden 10,8 g wäßrige, 42 %ige Phosphorsäure zugefügt und der pH-Wert von 6,7 eingestellt. Dann wurde der Kolbeninhalt auf 95° C gebracht und 2 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Anschließend wurde er auf unter 50° C abgekühlt und als Harz-in-Wasser-Dispersion mit einer Viskosität (Brookfield Spindel Nr. 2 bei 30 Umdr./min) von 890 cps und einer Harzteilchengröße praktisch zwischen 5-18 Micron Durchmesser entfernt. Dieses Material setzte sich nach 12wöchigem Stehen nicht ab.In a 5-1 round bottom flask equipped with a reflux condenser, stirrer, thermometer and heating jacket 1200 g of p-tert-butylphenol, 1200 g of aqueous, 40% strength formalin and 36 g of aqueous, 25% strength sodium hydroxide given. The mixture was heated to 73 ° C, the heating mantle removed, and the mixture Allowed to reach 80 ° C, whereupon it was held at this temperature for 2 hours. After that she became heated to atmospheric reflux and held for 60 minutes. Then 780 g Water, 24 g ghatti gum and 4.8 g guar gum were added to the contents of the flask with vigorous stirring. 10.8 g of aqueous, 42% strength phosphoric acid were added and the pH adjusted to 6.7. The contents of the flask were then brought to 95 ° C. and 2 Held at this temperature for hours. It was then cooled to below 50 ° C and used as Resin-in-water dispersion with a viscosity (Brookfield spindle No. 2 at 30 rpm) of 890 cps and resin particle size practically between 5-18 microns in diameter removed. This material did not settle after standing for 12 weeks.
Bei Beispiel 6 erfolgte die Phenol/Formaldehyd-Kondensationsreaktion bei niedrigerer Temperatur als in den anderen Beispielen, und zwar aus folgenden Gründen:In Example 6, the phenol / formaldehyde condensation reaction took place at a lower temperature than the other examples from the following Establish:
Die Kondensation zwischen dem tert.-Butylphenol und Formaldehyd ist aufgrund der geringen Löslichkeit von tert.-Butylphenol in Wasser relativ langsam. Die 3 oder mehr Phenolkeme enthaltenden Resolprodukte aus dieser Reaktion enthalten hyperazide phenolische Hydroxylgruppen; daher neigen diese Produkte mehr als »übliche« Resole duzu, den pH-Wert der Reaktionsmischung zu verringern. Aus diesen beiden Gründen ist mehr Alkali zur Katalyse erforderlich. Die höhere Alkalikonzentration erhöht jedoch eher das Auftreten von Nebenreuktionen, insbesondere die Cannizzaro-Rcaktion. Die Reaktions geschwindigkeit der gewünschten Kondunsation wird jedoch wesentlich weniger als die der Cannizzaro-Reaktion durch Verringern der Temperatur vermindert, Daher wird eine niedrigere Reaktionstempeiatur ver wendet, die - obgleich sie eine lungere Reaktionszeit erfordert - dus Auftreten von Nebenrenklionen verringert. The condensation between the tert-butylphenol and formaldehyde is relatively slow due to the low solubility of tert-butylphenol in water. The resol products containing 3 or more phenolic nuclei from this reaction contain hyperacid phenolic hydroxyl groups; therefore these products tend to lower the pH of the reaction mixture more than "usual" resols. For these two reasons, more alkali is required for catalysis. The higher alkali concentration, however, tends to increase the occurrence of side reflections, in particular the Cannizzaro reaction. The reaction speed of the desired condensation is, however, significantly less reduced than that of the Cannizzaro reaction by lowering the temperature. Therefore, a lower reaction temperature is used , which - although it requires a slower reaction time - reduces the occurrence of secondary ions.
Beispiel 7 Umstellung einer phonolisehcn DispersionExample 7 Conversion of a phonolic dispersion
(von Phenol-Alkylphenol hergeleitet) untur Verwendung von Ghatti undduargumml In einen mit Rückflußkühler, Rührer, Thermometer und I lci/.mantcl versehenen 5-1-Rundkolben wurden W)O g Phenol, W)O g p-Nonylphenol, <)t?i g widriger, 40%lger Formaldehyd und 24 g wltlklges, 25%iges Natriumhydroxid gegeben; die Mischung wurde auf 85" C erhitzt, der Hel/mautel entfernt und die Mischung durch ihre exotherme Reaktionswärme ilen atmosphärischen Rückfluß erreichen gelassen, Dann wurde die Mischung fiS Minuten unter UückfluÜ gelullten, worauf 720 g Wasser, 24 g üluittl Gummi und 4,8 g Cimirgumm! /um Kolbeninhall zugefügt wurden. Dann wurden dem Kolben Id g llUl 42 %ige Phosphorsäure zugefügt und der pH-Wert der Mischung auf 6,65 eingestellt. Dann wurde der Kolbeninhalt auf 95° C gebracht und 1 Stunde auf dieser Temperatur gehalten. Anschließend wurde er auf eine Temperatur unter 50° C abgekühlt und als Harz-inWasser-Dispersion mit einer Viskosität (Brookfield Spindel Nr. 2 bei 30 Umdr./min) von 2360 cps und einer Harzteilchengröße im wesentlichen zwischen 2-6 Micron entfernt. Die Dispersion trennte sich nach(derived from phenol-alkylphenol) using Ghatti undduargumml. W) O g phenol, W) O g p-nonylphenol, <) t ? i g retardant, added 40% formaldehyde and 24 g Lger wltlklges, 25% sodium hydroxide; the mixture was heated to 85 ° C., the helm was removed and the mixture was allowed to reach atmospheric reflux due to its exothermic heat of reaction g of Cimir gum were added to the inside of the flask. Id g llUl of 42% phosphoric acid was then added to the flask and the pH of the mixture was adjusted to 6.65. The contents of the flask were then brought to 95 ° C. and held at this temperature for 1 hour It was then cooled to a temperature below 50 ° C and removed as a resin-in-water dispersion with a viscosity (Brookfield spindle No. 2 at 30 rpm) of 2360 cps and a resin particle size essentially between 2-6 microns. The dispersion separated afterwards
ίο 12wöchigem Stehen nicht.ίο 12 weeks of standing not.
Kontrollversuch 3Control attempt 3
Dieser Versuch zeigt die Verwendung von Ghatti Gummi und eines Natriumsalzes, polymerisicrter sub-This experiment shows the use of Ghatti gum and a sodium salt, polymerized sub-
stituierter Benzolalkylsulfonsäuren bei der Herstellung eines modifizierten phenolischen Resols in Dispersionsform gemäß den Angaben in der Broschüre der Firma Hercules »Vinsol Resin as Modifier of Phenolic Resins«, copyright 1955, Seite 23.substituted benzene alkyl sulfonic acids in the production of a modified phenolic resole in dispersion form as specified in the brochure from Hercules "Vinsol Resin as Modifier of Phenolic Resins", copyright 1955, page 23.
In einen mit Rückflußkühler, Rührer, Thermometer und Heizmantel versehenen 5-1-Rundkolben wurden die folgenden Materialien gegeben: Phenol 1005 gIn a 5-1 round bottom flask equipped with a reflux condenser, stirrer, thermometer and heating mantle given the following materials: phenol 1005 g
Phenolharz-Modifizierungsmittel 495 gPhenolic Resin Modifier 495 g
40%iges Formaldehyd 884 g40% formaldehyde 884 g
Wasser 67,5 gWater 67.5 g
Paraformaldehyd 350 gParaformaldehyde 350 g
Die Mischung wurde unter ständigem Rühren zum atmosphärischen Rückfluß erhitzt und bis zum Lösen des Paraformaldehyds auf dieser Temperatur gehalten. Nach Abkühlen des Kolbeninhaltes auf 26° C wurden die folgenden Materialien zugefügt: Ammoniumhydroxid (29,6%) 318 gThe mixture was heated to atmospheric reflux with constant stirring and until dissolved of the paraformaldehyde kept at this temperature. After the contents of the flask have cooled to 26 ° C the following materials were added: ammonium hydroxide (29.6%) 318 g
Ghatti Gummi 27 gGhatti gum 27 g
Natriumsalz polymerisierter substituierterSodium salt polymerized substituted
Benzolalkylsulfonsäuren 4,5 gBenzene alkyl sulfonic acids 4.5 g
Die erhaltene Mischung wurde auf 75° C erhitzt,The resulting mixture was heated to 75 ° C,
der Heizmantel entfernt und die Temperatur durchthe heating jacket removed and the temperature through
die exotherme Reaktionswärme ansteigen gelassen.let the exothermic heat of reaction rise.
Nach Urreichen einer Temperatur von 98° C wurde zusätzliche Wärme angelegt, um die Mischung auf atmosphärischen Rückfluß zu bringen, Die Reaktion bei atmosphärischem Rückfluß wurde insgesamt 3 Stunden fortgesetzt, worauf die Mischung auf unter 40° CAfter reaching a temperature of 98 ° C additional heat applied to bring the mixture to atmospheric reflux, the reaction at atmospheric reflux was continued for a total of 3 hours, after which the mixture was allowed to drop below 40 ° C
abgekühlt wurde,has cooled down,
Das erhaltene Produkt war eine wäßrige Dispersion aus einem phenolischen Harz mit einem Teilchcngrüßenbereich zwischen etwa 2-160 Micron. Nach 2tiigigern Stellen bei Zimmertemperatur hütte sich die dis· pergierte Harzphasc abgesetzt und konnte nur durer heftiges Rühren erneut disperglert werden.The product obtained was an aqueous dispersion of a phenolic resin having a particle size range between about 2-160 microns. After two days at room temperature, the dis Pergated resin phase settled and could only be dispersed again by vigorous stirring.
Kontrollversuch 4Control attempt 4
as HeI diesem Versuch wurde das »Vinsol« von Kon trollversuch 3 weggelassen.As part of this experiment, the "Vinsol" from control experiment 3 was omitted.
Unlei' Verwendung von Vorrichtung und Verfall run von Kontrollversuch .1 wurden die Folgenden Ma toriallen in einen 5-l-Kolhen gegeben:Unrelated Use of Device and Expiration In control experiment 1, the following materials were placed in a 5 liter flask:
flo Phenol |()U5flo phenol | () U5
40%lges Formaldehyd HM 40% formaldehyde HM
Wasser (»7,5Water (»7.5
Paraforinaldchyd .107,5Paraforinaldchyd. 107.5
Die obige Mischung wurde bis zum Lösen des PamThe above mixture was used to dissolve the Pam
«s l'ormaldehyds auf ulimviphllrlsclicn Rückfluß erhitz Nach Abkühlen auf .Vl" C wurden zugefügt; Ammonlumhydtiixid (2lUi%) 318"L's ormaldehyds on ulimviphllrlsclicn reflux HEATER After cooling to .Vl" C were added; Ammonlumhydtiixid (2 l Ui%) 318
ühuttl dünn»! 27ühuttl thin »! 27
Natriumsalz polymerisierter substituierter
Benzolalkylsulfonsäuren 4,5 gSodium salt polymerized substituted
Benzene alkyl sulfonic acids 4.5 g
Die Temperatur der Mischung stieg durch die exotherme Reaktionswärme. Als der atmosphärische Rückfluß begann, wurde die Reaktion durch Kühlen mit einem kalten Wasserbad nach Bedarf abgeschwächt, um das Schäumen zu regeln und ein Überfluten des Kühlers zu verhindern. Nach 3 Stunden bei atmosphärischem Rückfluß wurde der Kolbeninhalt auf unter 40° C abgekühlt.The temperature of the mixture rose due to the exothermic heat of reaction. As the atmospheric Reflux began, the reaction was slowed down by cooling with a cold water bath as needed, to regulate foaming and prevent the cooler from flooding. After 3 hours at atmospheric reflux the contents of the flask were cooled to below 40 ° C.
Die mikroskopische Untersuchung der erhaltenen phenolischen Dispersion zeigte einen weiten Bereich von Teilchengrößen bis zu 160-200 Micron Durchmesser, wobei ein großer Prozentsatz der Teilchen 50 Micron oder größer war.Microscopic examination of the phenolic dispersion obtained showed a wide range from particle sizes up to 160-200 microns in diameter, with a large percentage of the particles being 50 Micron or larger.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen sind über lange Zeiten stabil. So tritt in den meisten Fällen kein merkliches Absetzen der Resolteilchen nach 4wöchigem Stehen und, in vielen Fällen, nach noch längererThe dispersions according to the invention are stable over long periods. In most cases, this does not occur noticeable settling of the resol particles after standing for 4 weeks and, in many cases, even longer
ίο Dauer auf, wie die obigen Beispiele zeigen.ίο duration on, as the above examples show.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |