195437. lajstromszámú szabadalom • Eljárás furángyanta-habok előállítására alkalmas térhálósító katalizátorok előállítására
A találmány eljárás furángyanta-habok előállítására alkalmas térhálósító katalizátorok előállítására. A térhálósított műanyagok előállítására az alkalmazott monomerektől vagy előpolimerektől függően igen sokfele katalizátort használtak már. A habosított műanyagok gyártásához is ismeretesek természetesen katalizátorok, így például a furán típusú gyantahabok készítéséhez savas katalizátorokat alkalmaznak. A 3 390 107 sz. Amerikai ügyesük Allamok-beli szabadalmi leírás szerint a furángyűrűt tartalmazó monomerek térhálósítását foszforsavval végzik. Fricdel-Crafts típusú katalizátort használnak ilyen célra a 3 567 662 sz. Amerikai Egyesük Államok-beli szabadalmi leírásban szereplő eljárásban. Az 1 583 857 sz. francia szabadalmi leírásból olyan fenol-formaldehid-gyanta habosítására alkalmas katalizátor ismerhető meg, melyet úgy állítanak elő, hogy 1 mól para-fenol-szulfonsavat 0.4—0,5 mól karbamiddal és 0,6-0,8 mól formaldehiddel reagáltatnak és adott esetben foszforsavat is adagolnak a reakciótermékhez. Ily módon 100-360 mgKOH/g savszámú poümersav-katalizátort nyernek. Ennek a katalizátornak hátránya, hogy a fenolgyanta habosítását 60—70 °C-on kell végezni, amennyiben foszforsavat is adagolnak, úgy a keletkezett hab 20-30% nyitott cellát tartalmaz. Furángyantáknál használva ezt a katalizátort a nyitott cellák mennyisége még magasabb. A 4 132 683 sz. Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásban ismertetett eljárás szerint furán típusú műgyantákat szerves vagy szervetlen savak jelenlétében állítanak elő. Szervetlen savként foszforsavat vagy kénsavat, szerves savként például p-toluol-szulfonsavat ajánlanak. Az említett katalizátorok használata azonban nem eredményez egyértelműen kielégítő habanyagot, mert a szerves katalizátor esetében a nyert tennék ellenőrizhetetlen arányban tartalmaz nyitott cellákat, viszonylag hosszú az anyag kikeményítési ideje, a szervetlen sav esetében a katalizátor adagolása rendkívül kényes művelet, mert könnyen létrejön az azonnali expanzió és térhálósodás és ennek következményeként a sejt-összeesés vagy sejt-összeolvadás. Fentiek ismeretében célul tűztük ki olyan katalizátorok előállítását, melyeknek alkalmazása esetén az említett hiányosságok teljes mértékben kiküszöbölhetők. Munkánk során megállapítottuk, hogy a furán típusú műgyanták térhálósításához eredményesebben alkalmazhatók azok a szerves katalizátorok, melyeknek savassága nem olyan mérvű, mint például a p-toluol-szulfonsavé. Kísérleteink célja ezután az volt, hogy megfelelő olyan fékezett hatású katalizátort találjunk, melyet könnyen és olcsón hozzáférhető alapanyagból viszonylag egyszerű technológiával lehet előállítani. Egyik megoldásunk szerint kiindulási anyagként technikai p-m-krezol frakciót használtunk, melyhez kénsavval történt szulfonálás után min. 0,6 mól karbamidot adtunk és ezt követően 0,21-0,28 mól 37 tömeg%-os formaldehid-oldattal reagáhattunk. Ily módon megkaptuk a p-m-krezol-szulfonsav karbamidkomplexének formaldehiddel kialakított kondenzált polimerjét. Ez a termék a továbbiakban olyan katalizátornak bizonyult, melynek segítségével a furángyanta habok kiváló minőségben 90% feletti zártcella aránnyal előállíthatok. Összehasonlítva a francia szabadalmi leírásban szereplő megoldással megállapítottuk, hogy a mi katalizátorunk - azon túlmenően, hogy kiindulási anyagai és a reakció körülményei különböznek az idézett megoldástól - eltérő térbeli szeikezetével fékezett habosítási hatást fejt ki és döntő előnye még, hogy a káros foszforsavat nem tartalmazza. Másik megoldásunk szerint a p-m-krezol-szulfonsav helyett kénsavat használtunk a karbamid komplex kialakításához és ezt a vegyületet kondenzáltuk tovább formaldehiddel, az így nyert végtermék is kiemelkedő katalitikus hatást mutatott különösen úgynevezett mikrohabok előállítása folyamán. További kísérleteink során megállapítottuk, hogy ha a dodecilbenzol-szulfonsavhoz karbamidot adunk és az így kialakult komplex vegyületet formaldehiddel kondenzáltatjuk, úgy ugyancsak kiváló katalitikus hatású anyagot kapunk. Katalizátorunk lehetővé teszi a komponensek alapos elkeverését, ennek folyományaként az összes molekula teljes és egyenletes reakcióját és a habnak a rendelkezésre álló térben történő minden irányban egyenletes formakitöltő expanzióját, ami részben annak a következménye, hogy a katalizátor maga szervesen beépül a térhálóba. Az eljárásunkkal előállított kénsav-karbamid komplex formaldehiddel kondenzált polimerje is az eddig gyakran használt kénsavval szentben számos technológiai előnyt biztosít a habok gyártása során. Tekintettel arra, hogy savasság lényegesen kisebb - a molekula beépül az anyagba — utólagos korrózió mértéke is számottevően csökken, ezen túlmenően pedig használatakor nincs szükséges a tűzveszélyes alkohol hígítókénti alkalmazására. Eljárásunk szerint a térhálósító katalizátorok előállítása az alábbu utakon lehetséges: a) technikai p-nt-krezol 1 mólnyi mennyiségét 90- 110 °C-ra melegítve 1,0—1,2 mól mennyiségű tömény kénsavvaí szulfonáiunk, majd 60—80 °C hűtve 25-35 percig 0.6 —1,0 mól karbaniddal és ezt követően 0,21 — 0,28 mólnyi 36 tömeg%-os formaldehid-oldattal reagáltatunk. A nyert krezol alapú polimersav katalizátor savszáma: 240—310 ntgKOH'g, viszkozitása 1650-2600 mPas 20 °C-on. b) 1 mól tömény kénsavat 65—75 °C-on 30 percig 0,8—3,0 mól karbamiddal, majd 20 percig legalább 0,35 mól 36 tömeg%-os formaldehid-oldattal reagáltatunk. A kapott kénsav alapi polimersav katalizátor savszánta: 205—720 ntgKOH/g, viszkozitása 20 °C-on 35— 110 mPas. c) 1 mól dodecil-benzol-szulfonsavat 65-75 °C-on 30 percig 0,8—1,17 mól karbamiddal, majd 20 percig legalább 0,22 mól 36 tömeg%-os formaldehid-oldattal reagáltatunk. A dodecil-benzol-szulfonsav alapú katalizátor savszáma: 130-164 mgKOH/g, viszkozitása 20 °C-on 2300-2800 mPas. Eljárásunkat részletesen az alábbi példákkal mutatjuk be. 1. példa 108 g technikai p-m-kre/.olt 100 °C-ra melegítettünk, majd ezen a hőmérsékleten keverés közben hozzácsepegtettünk 4 óra alatt 98 g tömény kénsavat. Ezután a szulfonált terméket 70 °C-ra h ül ott ük le és kis 5 43 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
