Спосіб одержання в’яжучого

1. Спосіб одержання в'яжучого, який включає використання модифікованої фенольної смоли (ФС) - побічного продукту виробництва фенолу кумольним методом - як сировини з наступним ущільненням цієї модифікованої смоли (МФС), який відрізняється тим, що фенольну смолу мо 3 34674 4 м'яновугільний пек з температурою розм'якшення призначення. Наприклад, в а. с. СРСР №765288, 120-200°С (35-77% мас.) і вуглеводневу фракцію з C08G 8/10, Бюл. №35, 23.09.80 наведено спосіб точкою кипіння 220-450°С. Як вуглеводневу фракодержання фенолформальдегідних смол новолацію використовують антраценове мастило, яке чного типу для використання як зв'язуючих при утворюється при перегонці кам'яновугільної смоли. виготовленні прес -матеріалів. Використовують Недолік вказаного зв'язуючого - невисока міцність кубові залишки виробництва фенолу кумольним брикетів (опір стиску 35-36кгс/см 2). методом (так звана фенольна смола). За а. с. СРСР № 1450750, С 102, 5/16 відомо В а.с. СРСР №952869, C08G 8/28, Бюл. №31, спосіб одержання зв'язуючого для паливних бри23.08.82 наведено спосіб одержання резольної кетів шляхом дезінтеграції роздрібненого вугілля в фенолформальдегідної смоли шляхом полікондесуміші ароматичних розчинників при температурі нсації фенолу, формальдегіду і n-кумілфенолу з 340-420°С і тиску 10-40атм. До утворення пекополужним каталізатором і підогрівом, який відрізнядібного продукту з температурою розм'якшення ється тим, що n-кумілфенол вводять у складі від120-60°С. При дезінтегруванні видаляється 6-20% ходів виробництва фенолу кумольним методом. (мас.) пароподібних компонентів, а до пекоподібОдержана смола дозволяє підвищити міцність ного продукту додають антрацен або піролізне шарових пластиків. мастило для зниження температури розм'якшення Згідно патенту РФ №2021293, C08G 8/12, одедо 65-80°С. Недоліки зв'язуючого - складність і ржують модифіковані феноламінні смоли, які виенергоємність технології, утворення великої кількористовують як клеї в шинах. І в цьому випадку кості побічних пароподібних важкоутилізуємих утилізують відходи виробництва фенолу і ацетону продуктів. кумольним методом. За а. с. СРСР № 1730123, C10L 5/14 відомо Згідно з деклараційним патентом на Корисна зв'язуюче для гарячого брикетування вугілля, яке модель 31630 А (15.12.2000 г., Бюл. № 7-11) дано призначається для збільшення механічної міцності опис отримання зв'язуючого, заснований на викобрикетів. Як зв'язуюче пропонований до викорисристанні як вихідної сировини продуктів нафтохітання флокулянт вугільних шламів - емульсія сомічної переробки вуглеводнів, а саме фенольної полімеру бутадієну, стиролу і полівінілового спирсмоли - побічного продукту виробництва синтетичту, емульгаторами в ньому є калієві солі ного фенолу кумольним методом. В склад фенодиспропорціонованої каніфолі. Недолік указаного льної смоли входять вінілароматичні вуглеводні, складу зв'язуючого - висока вартість сополімеру та феноли, сополімери вінілароматичних вуглеводнів емульгатора. з фенолами і ін. Зважаючи на багатотонажність За а. с. СРСР № 1680764, C10L 5/16,20 заявпроцесу отримання фенолу кумольним методом, лено спосіб отримання вуглецевих брикетів, перефенольна смола є перспективним сировинним важно коксового .відновника, шляхом змішування засобом для отримання зв'язуючого у промислококсової дрібноти з нафтобітумом, а потому - з вих масштабах, особливо внаслідок її порівняно концентратом сульфітно-спиртової барди - залишнизької вартості. В фенольну смолу додатково ком целюлозно-паперової промисловості, у який вводять на 100 мас. часток 5-40мас. ч. альдегідів і попередньо додано 10-20% порошку карбаміду. 0,1-15мас. ч. гідроксидів лужних або лужноземеБрикети формують пресуванням при температурі льних металів і в процесі нагрівання суміші при 33-40°С і тиску 200кг/см 2, а потім піддають термоперемішуванні здійснюють формування термореаобробці при 550±50°С з обмеженим доступом кисктивних смол. Зокрема, конкретний режим нагріню при швидкості обігрівання 2-4°С/хвилину. Невання суміші з перемішуванням по технологічним долік вищенаведеного рішення - складність причинам здійснюють в два етапи: спочатку при технології виготовлення брикетів і підвищена енетемпературі 50-70°С з витримкою 0,5-4 години, а ргоємність. далі підвищують температур у до 80-100°С з виЗа а. с. СРСР №1798366, C10L 5/16 як зв'язутримкою 4-8 години. Необхідність і достатність юче використовують нафтобітум марки БН-4 і лігвибору інгредієнтів зв'язуючого і кількісних границь носульфонат технічний ЛСТ. Вихідний антрацитоїх введення в суміш визначалась по характеристивий штиб фракційного складу 0-6мм розподіляють кам міцності сформованих паливних брикетів на дві фракції; змішують меншу фракцію з ЛСТ і тиску стиснення і коефіцієнта скидання, що визнаотриману суміш гранулюють, потім обидві фракції чаються по загальноприйнятим стандартним мезмішують з нафтобітумом при безперервному петодикам. ремішуванні при температурі 75-80°С. Витрата Досліди показали, що використання як сирозв'язуючого складає 8-10% мас. від маси сипкого вини побічного продукту отримання фенолу кумовуглеводневого палива, що брикетується, причому льним методом, так званої фенольної смоли, вив зв'язуючому використовують рівні кількості БН-4 і ражається у підвищенні міцності брикетів на стиск і ЛСТ. Пресування брикетів здійснюють під тиском скидання. До недоліків вищенаведеного рішення 250±50кгс/см 2. Міцність вугільного брикету по заслід віднести підвищене витрачання альдегідів, які гальноприйнятій методиці випробувань брикетів є базовим додатковим інгредієнтом - сировиною в на стиск була досягнута -84кгс/см 2, а ударна міцскладі реакційної суміші для отримання зв'язуючоність по загальноприйнятій методиці випробувань го, що формується. Це збільшує вартість кінцевого брикетів на скидання склала -96%. продукту. Відомі також способи утилізації відходів ацеКрім того, отримане зв'язуюче не має тривалої тофенольного виробництва, способи їх конденсастабільності при зберіганні, так як в'язкість його з ції і температурні режими лужного та кислотного часом зростає, особливо в умовах зберігання при каталізу з метою одержання зв'язуючих різного підвищеній температурі навколишнього середо 5 34674 6 вища, що, зрештою, робить його непридатним для складу ФС, способу її подальшого ущільнення і використання. вимог до зв'язуючого. Як найближчий аналог - прототип до рішення, Приклад 1 що заявляється, за призначенням і загально200 г ФС промивають при 50-60°С 10 %-м розсуттєвою ознакою вибраний спосіб одержання чином їдкого натрію (NaOH) до остаточного вмісту зв'язуючого для сипких матеріалів згідно патенту фенолів 2%. Після видалення водного шару одерна Корисна модель 66819 [15.06.2004 г., Бюл. № жано 185г ОФС. 6]. Згідно з прототипом спосіб отримання зв'язуюДо 100г ОФС додають 3г смоли піроліза, 0,7г чого також заснований на використанні як вихідної NaOH і 6,5 г 36 %-го розчину формальдегіду, песировини ФС, однак ФС попередньо модифікують ремішують при 60°С 1 годину і при 80°С 6 годин. термічною обробкою при температурі 200-280°С з Далі підвищують температур у і відганяють леткі одночасним вилученням легких компонентів і теркомпоненти спочатку при 160°С і атмосферному мополімерізацією ненасичених сполук (далі тиску , а далі при 180°С поступово знижуючи тиск МФС). до 50-100мм рт. ст. до оста точного вмісту легких Такий підхід забезпечує стабільність зв'язуюкомпонентів 7,5 %. чого у часі. Одержано зв'язуюче у вигляді темнозабарвлеДо недоліків прототипу слід віднести високі ної смоли з в'язкістю 18,3 Па.с при 40°С. енергетичні витрати, пов'язані з термополімерізаПриклад 2 цією, і повільність процесу. Крім того, при термоОбез фенолювання проводять згідно приклаполімерізації важко досягти стабільного складу ду 1 . модифікованої смоли, що призводить до коливань До 100г ОФС при перемішуванні додають 3г у якості одержаного з такої МФС зв'язуючого. інден-кумаронової фракції і 3 г концентрованої В основу корисної моделі покладена задача сірчаної кіслоти, підтримуючи температуру близьудосконалення відомого способу одержання зв'яко 70°С, а потім поступово додають 25 г 36%-го зуючого на базі ФС шляхом зниження енергоємноводного розчину формальдегіду. Далі ведуть песті виробництва і стабілізації якості модифікованої ремішування ще 5 годин, поступово підвищуючи фенольної смоли (МФС). температуру до 100°С. Поставлена задача вирішується тим, що ФС Далі підвищують температуру і відганяють лепопередньо модифікують не термічною обробкою, ткі компоненти згідно прикладу 1 до їх остаточного а вилученням фенолів шляхом обезфенолювання вмісту 3%, отримують забарвлений твердий проі додаванням сполук, здатних до ущільнення. дукт - зв'язуюче з температурою розм'якшення Тр Подальше ущільнення модифікованої фено= 100°С. льної смоли (МФС) проводять за допомогою синПриклад 3 тетичних прийомів, наведених у прототипі (кислотОбезфенолювання проводять згідно прикладу на конденсація з альдегідом або без нього, лужна Ідо остаточного вмісту фенолів 0,8%. конденсація з альдегідом). На цій стадії утворюДо 100г ОФС додають 5г фенольного масла і ється зв'язуюче, але спосіб остаточного ущільнен1,5г концентрованої сірчаної кислоти і перемішуня неє предметом даної заявки. ють при поступовому підвищенні температури до Предмет заявки - модифікація ФС вищенаве180°С і далі витримують впродовж 10 годин. Одеденим способом, що забезпечує регулювання вміржану суміш нейтралізують порошком оксиду сту фенолів, полімерів і ненасичених (здатних до кальцію і видаляють леткі компоненти, поступово ущільнення) сполук. знижуючи тиск до 20мм. Рт. Ст. до остаточного Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю вмісту летких компонентів 0,5 %. Одержано зв'ясуттєвих ознак і технічним результатом, що досягзуюче у вигляді темнозабарвленої смоли з в'язкіснутий, полягає в наступному. тю 15,6 Па.с. Регулюючі кількісні параметри модифікації виПриклад 4 хідної ФС, можливо досягти необхідних для одерОбез фенолювання проводять згідно приклажання зв'язуючого вмісту фенолів, ненасичених ду 3 . сполук, полімерів і рівня подальшої ущільненості До 100г ОФС додають 20 % фенольного масла МФС (молекулярної маси, в'язкості) без суттєвих і при перемішуванні поступово додають 10г 75 % енергетичних затрат і витрат часу. ої сірчаної кислоти, підтримуючи температуру не З іншого боку, внаслідок регулювання якості вище 70°С впродовж 0,5 години. Далі відстоюють і МФС можуть бути одержані зв'язуючі з регульовавидаляють водний розчин. До органічного шару ним рівнем показників, придатні для різних цілей, додають по краплях 2г концентрованої сірчаної незважаючи на те, що склад ФС не є стабільним. кислоти при перемішуванні, поступово підвищуючи Спосіб одержання зв 'язуючого реалізується температуру до 160°С з витримкою 3 години. Знитаким чином. жують температуру до 90°С, додають 30г 36%-го Вихідну ФС обезфенолюють лужною промиврозчину формальдегіду і перемішують ще 5 годин. кою. До ОФС додають реакційне здпатні сполуки Нейтралізують суміш 40% - м розчином NaOH і (стирол, кумарон, інден тва інше) або речовини, відганяють леткі компоненти із насиченою водящо їх вміщують (смола піролізу нафтохімічна, інною парою, підвищуючи температуру зв'язуючого ден-кумаронова фракція чи фенольне масло кокдо 180°С. Одержано твердий однорідний продукт сохімічні та інш.). темнокоричневого кольору з остаточним вмістом Рівень видалення фенолів та кількість реак5,2% летких компонентів і Тр = 121°С. ційне здатних сполук встановлюють, ви ходячи зі Зважаючи на те, що в композиційному матеріалі типу льоточних мас, рудних чи вугільних бри 7 34674 8 кетів зв'язуюче знаходиться у вигляді тонких шарів на поверхні наповнювача, ефективність зв'язуючоДжерела технічної інформації го в значній мірі обумовлена його адгузією до тве[I]A. Кноп, В. Шейб. Фенольные смолы и матердої поверхні. Адгезію одержаних зв'язуючих виміриалы на их основе. М.: Химия, 1983, с. 46-64 рювали по ДСТУ БВ.2.7 - 81 - 98 на склі. [2] А.Ф. Николаев. Синтетические полимеры и Результати наведені в таблиці. В цій же таблиці пластические массы на их основе. М.-Л.: Химия, наведено контрольні експерименти із зв'язуючими, 1964, с.422-424. що були синтезовані із МФС, яка отримана в про[3]СРСР № 374365 C10L5/14; цесі термічної полімерізації згідно прототипу (до [4];№507620C10L5/14. 280°С до вмісту полімерів в МФС 78% і 1,8% фе[5] № 988196 C10L5/14. нолів). Умови синтезу зв'язуючих із цієї МФС у кон[6] № 1114693 C10L5/16 трольних прикладах ті ж самі, що й у відповідних [7]\№ 1450750 C10L5/16/ прикладах №1-4 (див. таблицю) з МФС, що одер[8] № 1613433 C10L5/16/ жана згідно з цими прикладами. [9] № 1680764 C10L5/16, 20/ Як видно із таблиці, зв'язуючі, одержані згідно [10] № 1680765 C10L5/16/ запропанованому технічному рішенню, мають ад[11] № 1730123 C10L5/14/ гезію значно вищу, ніж аналогічні зв'язуючі, одер[12] № 1798366 C10L5/16/ жані згідно прототипу. [13] патента РФ: № 2024593 C10L5/1. [14] № 2066342 C10L5/16. Таблиця 1 [15] № 2070913 C10L5/10, 16, 22 . [16] № 2085573 C10L5/16, 20. [17] № 2101328 C10L5/16. № прикладу 1 2 3 4 [18] Патент ФРН № 3017599 C10L5/14. Адгезія, % Згідно даної 56 65 51 63 [19] Прототип: патент на винахід України № для зв'язузаявки 31630. ючого Контрольний 52 56 35 54 зразок Комп’ютерна в ерстка Г. Паяльніков Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601