間苯二酚甲醛樹脂液(簡稱 RF 液)是目前簾帆布浸漬行業普遍使用的樹脂粘合劑,RF 的質量**終會影響浸膠的工藝性能和浸膠產品的粘合性能。除了少數使用預縮合樹脂的廠家 外,G內廠家大多采用現場配制的方式生產,生產設備、工藝、配方以及控制條件各不相 同,控制基本依靠操作工的經驗進行,大多數廠家尚未建立起有效控制 RF 及 RFL 反應的方 法,季節交替時易出現 RF 液縮合失控現象,導致漂渣、粘輥、膠屑、漿斑、發粘增稠、H 抽出低等問題的發生。結合多年 RFL 應用經驗,筆者通過大量試驗,研究了各種因素對 RF 及 RFL 反應的影響,發現 RF 樹脂液的縮合程度是影響整個配膠和浸膠過程的關鍵因素。本 文重點探討了溫度對 RF 及 RFL 的影響,提出了切實可行的 RF 反應控制方法。
工業生產中,RF 樹脂液縮合是在弱堿性水溶液中進行的。在催化劑 NaoH 的存在下,間 苯二酚與甲醛反應,先生成帶有羥甲基的預縮合物,然后逐漸生成線性及體形結構,顏色逐 漸變深,PH 值逐漸降低,粘度逐漸變大,**終在浸漬簾布熱處理時,樹脂進行第二段縮合 形成穩固的三維結構。RF 樹脂液隨縮合程度的增加顏色由近乎無色變為棗紅色。隨著 RF 顏 色的加深,光線透過它的能力逐漸減弱,RF 樹脂水溶液吸收可見光的能力,受樹脂縮合物 與空氣中的氧化合產物的醌結構的限制。隨樹脂縮合度增大,縮合產物被氧化的越多,RF 樹脂液的光密度增加,吸收可見光的能力越大,因此,根據光線穿透 RF 樹脂液能力的大小 可以判斷它的縮合度的大小。 隨 RF 樹脂縮合反應的進行,溶液的 PH 值逐漸下降,一部分 NaoH 被消耗掉了,并且,隨著反應的進一步深入,PH 值的降低將延緩。此反應可用坎尼查 羅反應說明,樹脂中的甲醛參與了該反應,因此,也可以根據 PH 的變化來判斷 RF 樹脂液縮 合程度的大小。但必須要指出的是,在 NaoH 用量多的情況下(>0.5%),PH 值下降甚微,這種 情況下,很難用 PH 的變化來判斷 RF 樹脂液縮合程度的大小。
1.試驗部分
1.1 原材料
間苯二酚,分析純,純度≥99.5%,天津市天新精細化工開發中心;甲醛,分析純,
純度≥37%,上海化學試劑廠;氫氧化鈉,分析純,純度≥96%,上海化學試劑廠;氨水, 分析純,純度≥28%,上?;瘜W試劑廠;軟化水,自制,電導率<5µs/cm ;丁吡膠乳,淄博合 力化工有限公司 HL991S;丁苯膠乳,淄博合力化工有限公司 HL980。
1.2 儀器
722 型光柵分光光度計,北京光學儀器廠;PHS-3C 型
酸度計,
上海雷磁儀器廠;NDJ-1 型粘度計,上海天平儀器廠;XR-14 型機械穩定性測定儀,承德試驗儀器廠;電子恒溫水浴 鍋,天津市泰斯特儀器有限公司;保溫反應器,自制。
1.3 試驗方法
RF 樹脂液按如下配方配制:
軟 化 水 235.8 氫氧化鈉(10%) 3.0 間苯二酚 11.0 甲 醛 16.2 合 計 266.0
把上述 RF 液置于恒溫水浴鍋內和保溫反應器內,設定不同的反應溫度,測定不同溫度 下時間與透射比、時間與 PH 值、時間與粘度的變化曲線,并測定了保溫反應器內 RF 放熱反 應的溫度變化曲線。相應地檢測了縮合度不同的 RF 樹脂液配置的 RFL 液的機械穩定性和粘 度。RFL 的配制按如下配方進行:
RF 樹脂液 266.0 丁吡膠乳 200.0 丁苯膠乳 50.0 氨 水 11.3 軟 化 水 59.0 合 計 586.3
2.結果及討論
2.1 恒溫條件下 RF 透射比變化見圖 1
RF樹脂液恒溫條件透射比與縮合時間關系圖
圖1
2.2 變溫條件下 RF 透射比變化見圖 2
變溫條件RF樹脂液透射比與縮合時間關系圖
圖2
由以上兩圖可以看出,隨著 RF 縮合度的增大,RF 液越來越難以被光線穿透,表現為透 射比越來越小,顏色越來越深。隨著反應溫度的增加,曲線斜率越來越大,即溫度越高 RF 反應越快。一般認為,RF 樹脂液的透射比在 20%-30%為**佳。本文中所提變溫條件是指 所列溫度為 RF 樹脂液初始溫度,其在整個反應中的溫度變化可參考圖 6。
2.3 恒溫條件下 RF 液 PH 值變化見圖 3
恒溫條件RF樹脂液PH值與縮合時間關系圖#p#分頁標題#e#
縮合時間(小時)
2.4 變溫條件下 RF 液 PH 值變化曲線圖 4
變溫條件RF樹脂液PH值與縮合時間關系圖
PH 值的變化曲線呈現出與透射比曲線類似的趨勢,隨著縮合時間的增加,RF 液的 PH 值逐漸降低,前期降低速度快,后期降低幅度逐漸降低。溫度越高,PH 值下降的越快;PH 值隨 RF 樹脂液縮合度的增大而降低。一般認為 PH 值在 6.5-7.0 為**佳。
2.5 恒溫條件條件下 RF 粘度變化曲線圖 5
恒溫條件RF樹脂液粘度與縮合時間關系圖
時間(小時)
圖5
在低溫條件下,RF 樹脂液的粘度隨時間變化很小,這可從 25℃及 15℃恒溫反應粘度變 化曲線明顯看出來,而在 35℃條件下,RF 液的粘度在反應 6 小時以后才開始明顯增加。在 通常條件下,粘度變化難以作為考察 RF 樹脂液縮合程度的指標,不具有實際參考意義。
2.6 RF 反應過程中溫度變化見圖 6
變溫條件RF樹脂液溫度與縮合時間關系圖
圖6
通過我們自制的保溫反應器得到的 RF 樹脂液放熱反應的溫度變化曲線與實際工業生產
極為相似,一般情況下 RF 樹脂液溫度增長幅度在 7℃-8℃。實際操作中,可能會受外界溫 度和季節變化的影響。
2.7 RF 透射比與 RFL 穩定性和粘度的見圖 7、8
RF樹脂液透射比與RFL機械穩定性關系圖
0.8
RFL 的粘度增大和穩定性變差幾乎同時開始,而且都有一個非常明顯的臨界點,透射比在 小于 20%以后,粘度和機穩迅速增加,粘輥嚴重,膠皮增加,粘度增大導致無法正常使用。
3.結論及建議
(1) 在配方不變的前提下,溫度是影響 RF 縮合度的關鍵因素,是工業生產控制中的重中 之重。
(2) RF 的縮合度是影響 RFL 穩定性的關鍵因素。
(3) RF 的縮合度可以通過 RF 的透射比和 PH 值來反映。
(4) 實際工業生產中,有條件的廠家可以采取控制透射比的方法來控制 RF 反應過程,
透射比控制在不低于 20%,以 20%-30%為宜;條件不具備的廠家可以采用控制 PH 值的方 法來控制 RF 反應過程,PH 值控制在不低于 6.5,以 6.5-7.0 為宜。
(5) 季節變化時,控制好 RF 初始溫度是防止出現生產波動的行之有效的辦法,盡量保 持 RF 反應在比較溫和的條件下進行。
(6) 根據我們的試驗研究和應用經驗,氨水滴定法僅在大量游離甲醛存在的條件下才有 效,如 25℃條件下 RF 反應 3 小時以后即不再有白色沉淀產生,而此時 RF 樹脂液的縮合程 度遠遠不夠,所以這個方法不能用做鑒定 RF 縮合終點。