Fenolihartsin puhdistusratkaisu

Luku 1: Tausta ja vaatimukset

1.1 Johdatus fenolimuuviin

Fenolimuovi, tieteellisesti nimeltään fenoli-formaldehydimuovi, on yksi maailman varhaisimmista teollistuneista synteettisistä muoveista, joka muodostuu fenolisten yhdisteiden ja formaldehydin polykondensaatiosta katalyytin vaikutuksesta. Sen erinomaisen lämpövastuksen, palonkestävyyden, mekaanisen lujuuden ja sähköeristysominaisuuksien vuoksi sitä käytetään laajasti seuraavissa sovelluksissa:

• Elektroniset materiaalit: Valokemikaalinen muovi, PCB-alusta, puolijohdinkotelo

• Komposiittimateriaalit: Lasikuituvahvisteiset materiaalit, hankamateriaalit (jarrupadit)

• Päällysteet ja liimoit: Kuumuutta kestävät päällysteet, puuliimat

• Tulensaannemateriaalit: Tulenkestävät tiilet, eristemateriaalit

• Tekniset muovit: Sähkökytkimet, auton osat

1.2 Markkinoiden kysyntä korkeanpuhtausfenolimuovia kohtaan

Sähköisen tiedonkäsittelyn alan ja uusien energiamateriaalien nopean kehityksen myötä fenolihartsille on asetettu korkeammat puhtausvaatimukset:

Sovellusalue	Puhdastasovaatimus	Keskeiset epäpuhtausrajat	Markkinahinta (10 tuhatta CNY/tonni)
Valokuvaushartsi	≥99.5%	Vapaata fenolia <500 ppm Tuhkapitoisuus <50 ppm	6-12
Puolijohdinkotelo	≥99.0%	Metalliatomia <10 ppm Kloori-ioneja <20 ppm	4-8
PCB-substraatti	≥98.5%	Vapaata fenolia <1000 ppm Kosteus <1 %	2-5
Yleinen teollisuusluokka	≥95%	Vapaata fenolioliuosta <3000 ppm	1-2

1.3 Kotimaiset tuotantomahdollisuudet

Tällä hetkellä korkean tason fenolihartsien (valomuoviliuosluokka, puolijohdeluokka) tuontiriippuvuus on 60–80 %, mikä jättää merkittävän tilan kotimaiselle korvaamiselle. Kotituotannolla on seuraavat edut:

• Kustannusedut: Kotituotannon kustannukset ovat 30–50 % alhaisemmat kuin tuonnin

• Toimitusedut: Ei tarvetta pitkäaikaisille kansainvälisille logistiikkaketjuille, toimitus viikon sisällä

• Palveluedut: Paikallinen tekninen tuki ja nopea reagointi asiakastarpeisiin

• Toimitusketjun turvallisuus: Vältetään kansainvälisten kauppakiistojen aiheuttamat toimitushäiriöriskit

Luku 2: Fenolihartsin puhdistusvaatimukset ja haasteet

2.1 Keskeiset laatuindikaattorit

Korkeapuhdista fenolihartsoa on täytettävä seuraavat keskeiset indikaattorit:

Tuote	Fotolituusgrade	Puolijohdepakkaustaso	PCB-luokka
Molekyylimassa （Mw ）	3,000-8,000	5,000-12,000	8,000-20,000
Polydispersiteetti PDI	1.3-1.8	1.5-2.0	1.8-2.5
Peittymispiste (℃)	90-130	100-140	110-150
Hydroksyylipitoisuus (%)	15-25	12-20	10-18
Vapaana oleva fenoli (ppm)	<500	<1,000	❤️<3 000
Vapaana oleva formaaldehydi (ppm)	<200	<500	<1,000
Tuhkakapasiteetti ((PPM)	<50	<100	<300
Metallionit (ppb)	<10	<20	<50
Kloori-ionit (ppm)	<20	<50	<100
Väri (Gardner)	❤️<3	<4	<5
Kosteus ((%)	<0.5	<1.0	<2.0

 

2.2 Puhdistuksen keskeiset haasteet

• Vapaan fenolin ja vapaan formaalin poisto – Käyttämättömät monomeerijäämät vaikuttavat hartseihin suorituskykyyn ja turvallisuuteen
• Oligomeerien ja polymeerien erottaminen – Molekyylikoepaino-jakauman (PDI) on oltava tiukasti hallinnassa
• Metallionisäätö – Katalysaattorijäämät (kuten oksaalihappo, suolahappo jne.) sekä laiterosion aiheuttama saastuminen
• Lämpöherkkyys – Helppo polymeroitua tai hajota edelleen korkeassa lämpötilassa, väri tummenee
• Korkea viskositeetti – Kiinteä aine tai korkean viskositeetin neste huonelämpötilassa, vaikea perinteiselle tislaukselle

Luku 3: Perinteiset puhdistusmenetelmät ja niiden rajoitukset

3.1 Menetelmä 1: Vesipesu + Neutralointi

【Prosessivirta】 Harjaliuoksella → Kuuma vesisuu → Emäksinen neutralointi → Seisominen kerrostumiseksi → Dehydraatio

Edut	rajoitus
✓Edullinen, yksinkertainen käyttö	✗Vapaan fenolin poistoprosentti < 60 %
✓Poistaa joitakin vesiliukoisia epäpuhtauksia	✗Huono metalli-ionien poisto
✓Soveltuu teollisuusluokan tuotteisiin	✗Tuottaa suuria määriä jätevettä (merkittävä ympäristökuorma)

3.2 Menetelmä 2: Liuotinuutto

【Prosessivirta】 Harja liuotetaan orgaaniseen liuottimeen → Lisätään huonolla liuottimella saostus → Suodatus → Tyhjiökuivaus

Edut	Rajoitukset
✓ Voi poistaa alhaisen molekyylipainon komponentit	✗ Suuri liuottimen kulutus (5–10 kertaa hartisan massa)
✓ Mahdollistaa jonkin verran PDI:n säätämistä	✗ Korkeat liuottimen kierrätyskustannukset
✓ Sopii pienimuotoiseen, korkealaatuiseen tuotantoon	✗ Alhainen saanto (70–85 %)

3.3 Menetelmä 3: Perinteinen tyhjiötislaatio

【Prosessivirta】 Hartsan sulaminen → Alipaineellinen tislause (0,1–1 kPa) → Fraktioiden kerääminen

Edut	Rajoitukset:
✓ Poistaa tehokkaasti vapaat fenolit ja formaldehydin	✗ Edellyttää korkeita lämpötiloja (180–250 ℃), mikä johtaa helposti hartsiin polymeeriytymiseen/hajoamiseen.
✓ Ei liuotteen jäämiä	✗ Pitkä oleskeluaika (2–6 tuntia), jolloin väri tummenee.
✓ Kierrätettävät monomeerit	✗ Korkea viskositeetti, joka johtaa alhaiseen massansiirron tehokkuuteen.

3.4 Perinteisten menetelmien vertailuyhteenveto

 

 

Menetelmät:	Vapaa fenolin poistoprosentti	PDI-säätö	Tuotto	Väri	Kustannus	Soveltuvat luokat:
Vesipesu + neutralointi	50-60%	✗	90-95%	Huonontuminen	Alhainen	Teollisuusluokka
Liuottimekstraktio	70-85%	✓	70-85%	Parannus	Korkea	Elektroninen arvo
Perinteinen tyhjiötislaus	80-90%	✗	75-88%	Voimakas heikkeneminen	Keskikoko	PCB-luokka
Lyhytpolkuiset molekyylierotus	95-99%	✓ Tarkka	88-95%	Erinomainen	Keskikoko	Fotolituusgrade

On ilmeistä, että perinteisillä menetelmillä on merkittäviä puutteita korkeassa puhdistuksessa, alhaisessa värisyvyydessä ja tarkassa molekyylipainon hallinnassa, eikä ne kykene täyttämään valokuvamaski- ja puolijohdinkoteloastemateriaalien vaatimuksia fenolihartsien osalta.

Luku 4: Yuanhuai-ratkaisu

4.1 Ydintekniikka: Lyhytpolkuiset molekyylierotus

Yuanhuai YHCHEM:n molekyylierotusjärjestelmä on erityinen nestemäisten aineiden erotustekniikka, joka saavuttaa erotuksen korkean tyhjiön ja matalan lämpötilan olosuhteissa hyödyntämällä eri aineiden molekyylien keskimääräisen vapaa matkan eroja. Se sopii erityisesti lämpöherkkien, korkean viskositeetin ja korkean kiehumispisteen materiaalien puhdistukseen.

4.2 Toimintaperiaate

 

 

Vaiheet:	Prosessi kuvaus	Avainparametrit
① Materiaalin syöttö	Esilämmitetty hartsi-liuos virtaa haihduttimeen.	Virtausominaisuus: Hyvä
② Kalvon muodostus	Terä levittää materiaalin ohuksi kalvoksi.	Kierrosluku: 10–300 rpm
③ Lämpötila	Lämmityspinta pidetään suhteellisen alhaisessa lämpötilassa.	Paine: Paljon matalampi kuin perinteisessä tislausmenetelmässä
④ Hymytyksiksi	Keveät komponentit (matala kiehumispiste) haihtuvat ja poistuvat.	Keskimääräinen vapaa matka: >2–5 cm
5 Lyhyen matkan kuljetus	Haihtuneet molekyylit liikkuvat suoraviivaisesti tiivistymispinnalle.	Etäisyys: 2–5 cm, ei törmäyksiä
6 Kondensoituminen	Kevyet komponentit tiivistyvät tiivistymispinnalle.	Lämpötila: -10~20 ℃
7 Erottaminen	Raskaat komponentit valuvat alas lämmityspinnalla.	Höyrystymättömät korkean molekyylipainoiset aineet
⑧ Kerääminen	Kevyet ja raskaat komponentit kerätään erikseen.	Jatkuva segmentoitu toiminta

4.3 Yksilölliset edut fenolihartsin puhdistuksessa

Tekniset ominaisuudet:	Merkitys fenolihartseille:
Erittäin korkea tyhjiö	Kiehumispiste alenee 80–150 ℃, estää termistä polymeroitumista/pilkkeämistä
Erittäin lyhyt oleskeluaika	2–30 sekuntia, ei värimuutoksia, säilyttää läpinäkymättömän vaaleankeltaisen värin
Alhaisen lämpötilan toiminta	80-180℃, suojaa lämpöherkkiä hydroksyyliryhmiä ja eetterisidoksia
Jatkuva segmentoitu keräys	Tarkka erottelu oligomeereistä, keskikokoisista polymeereistä ja korkeapolymeereistä, PDI:n hallinta
Pyyhkitty-kalvo -rakenne	Yhtenäinen kalvon muodostus korkean viskositeetin resinoille, korkea massansiirron tehokkuus
Kaikki materiaalikosketuspinnat valmistettu 316L-ruostumattomasta teräksestä	Poistaa metalli-ionisäätymisen

Luku 5: Ydinprosessilaitteet

(1) Ydintislausyksikkö

Osatekijät	Määritykset/materiaalit	Ominaisuudet:
Höyrystysalue	0,1–10 m ²	Mukautettavissa, käsittelykapasiteetti 5–500 kg/h
Sarvainde	PTFE/316L	Kierrosluku 10–300 rpm, muodostaen 0,1–1 mm ohut kalvo
Lämmitysmenetelmä	Lämmitysöljy/sähkölämmitys	Lämpötilan säätötarkkuus ±2℃
Tiivistimeen	316L ruostumaton teräs	Sisäänrakennettu kierreputki, -10–20 ℃
Materiaali	Kaikki 316L ruostumaton teräs + PTFE-tiiviste	Korkean korroosionkestävyyden, alhainen metalli-ionisäätö

(2) Tyhjiöjärjestelmä

• Roots-pumppu + pyörivä lapapumppu: Lopullinen tyhjiö 0,1 Pa

• Tyhjiömittari: Kapasitiivinen kalvoanturi, tarkkuus 0,1 Pa

• Kylmäansaimen: -80 °C, suojaa tyhjiöpumppua, palauttaa monomeereja

(3) Automaatio-ohjausjärjestelmä

• PLC + kosketusnäyttö: Siemens/Mitsubishi

• Reaaliaikainen seuranta: lämpötila, tyhjiötaso, syöttönopeus, pyörimisnopeus

• Tietojen tallennus: Historialliset käyrät, eräkohtainen jäljitettävyys

• Hälytys- ja suojatoiminnot: Ylikuumeneminen, tyhjiövirhe, nestetasovirhe – automaattinen sammutus

 

 

 

 

 

 

Luku 6: Prosessivirtaus ja parametrit

6.1 Täydellinen prosessivirtaus

6.2 Keskeiset prosessiparametrit

Ensimäinen tislausvaihe (Kevyiden komponenttien poisto)

 

 

Parametrit:	Asetusarvot:	Tavoite:
Syötön lämpötila	60-80℃	Alentaa viskositeettia helpottaakseen kuljetusta
Höyrystymislämpötila	120-150℃	Höyrystää vapaana oleva fenoli (kiehumispiste 181 ℃)
Vakuumitaso	1-5 Pa	Alentaa kiehumispistettä 80–120 ℃
Wiperin nopeus	150–250 rpm	Muodostaa yhtenäisen ohuen kalvon
Syöttönopeus	10–30 kg/h ·m ²	Kestoaika: 5–15 sekuntia
Kerätyt komponentit	Keveät komponentit (vapaana oleva fenoli, formaldehydi, vesi)	5-15%

Vaikutus: Vapaana olevan fenolin määrä vähenee 3000–8000 ppm:sta alle 500 ppm:iin

Toinen tislausvaihe (molekyylikoepainojakauman säätö)

Parametrit:	Asetukset:	Tavoite:
Höyrystymislämpötila	150-170℃	Oligomeerien höyrystyminen (Mw < 2000)
Vakuumitaso	0,5–2 Pa	Alemman kiehumispisteen
Wiperin nopeus	100–200 rpm	Tasapainotettu massansiirto ja oleskeluaika
Syöttönopeus	8–20 kg/h ·m ²	Oleskeluaika: 10–30 sekuntia
Kerätyt komponentit	Kevyet komponentit (oligomeerit)	10-20%

Vaikutus: PDI kapenee arvosta 2,5–3,5 arvoon 1,5–2,0

Kolmannen vaiheen tislaus (refinointi)

Parametrit:	Asetukset:	Tavoite:
Höyrystymislämpötila	170-180℃	Katalyyttien ja pigmenttien poistaminen
Vakuumitaso	0,1–1 Pa	Erityinen tyhjiö
Wiperin nopeus	80–150 r/min	Tarkka erotus
Syöttönopeus	5–15 kg/h ·m ²	Perusteellinen kontakti
Kerätyt komponentit	Välituote (kohdetuote)	70-85%

Vaikutus: Puhdastaso >99,0 %, metalli-ionit (ioninvaihdon kanssa) <10 ppb

6.3 Esimerkki materiaalitasapainosta

Esimerkki perustuen 100 kg raakahartsiin:

Prosessivaiheet	Materiaalilaji	Massa (kg)	Raaka-aineiden käytön osuus	Materiaalien käsittely
Ruokinta	Raaka fenolihartsi	100	100%	Raaka-aineet
Esikäsittely	Liuentehäviö, suodatustähte	2-3	2-3%	Liuenneet ovat kierrätettävissä
Ensimmäinen tislaus	Kevyet komponentit (vapaat fenolit, formaldehydit jne.)	8-12	8-12%	Voidaan hyödyntää tehokkaasti
Toinen tislaus	Kevyet komponentit (oligomeerit)	10-15	10-15%	Osittain uudelleenkäytettävissä
Kolmas tislaus	Raskaat komponentit (polymeerit, epäpuhtaudet)	3-5	3-5%	Hylätään tai käytetään alennetussa käytössä muissa sovelluksissa
Lähtö	Korkean puhtaustason fenolihartsia	70-80	70-80%	Elektroniikkalaatua/fotolitografialaatua tuotteet

 

【Kokonaistuotos】70–80 % 【Puhdistusasteen parannus】95 % → 99 % +

Luku 7: Avaintekniset edut

7.1 Vertailu perinteisiin menetelmiin

Indikaattorit:	Perinteinen tyhjiötislaus	Liuottimekstraktio	Y HChem  Molekyylidistaily
Toimintatemperatuuri	180-250℃	Huonelämpötila – 60 ℃	80-180℃
Kiertoaika	2–6 tuntia	Useita tunteja	10–60 sekuntia
Vakuumitaso	0,1–1 kPa	Ilmakehän paine	0,1–10 Pa
Vapaa fenolin poistoprosentti	80-90%	70-85%	95-99%
PDI-säätö	✗	✓	- Tarkat tiedot.
Värinmuutos	Degradatio: 3–5 tasoa	Parannettu 1–2 tasolla	Ei hankintoja
Tuotto	75-88%	70-85%	88-95%
Liukoisinkulutus	Ei mitään	5–10 kertaa	Ei mitään
Energiankulutus (kWh/tonni)	800-1200	300–500 (mukaan lukien kierrätys)	400-600
Laitteiston likaantuminen	Ankara	Ei mitään	Vähän
Metallionien hallinta	Kohtalainen	Köyhä	Erinomainen (kaikki 316L)
Jatkuva tuotanto	Vaikeaa	Vaikeaa	Tuettu

7.2 Ydinetaisuuksien yhteenveto

✓ Erittäin korkea puhdasuus - Fenolivapaa <500 ppm, formaaldehydivapaa <200 ppm, täyttää valoliuosasteen vaatimukset

✓ Tarkka molekyylipainon hallinta - PDI säädettävissä arvoon 1,3–1,8, soveltuu eri käyttötarkoituksiin

✓ Värinsä säilyttäminen - Vaalean keltainen ja läpinäkyvä, ei lämpörapautumista

✓ Korkea saanto - 88–95 %, 10–20 % korkeampi kuin liuotinuutto

✓ Ympäristöystävällinen nollapäästö - Ei jätevettä, ei käyttämätöntä liuotinta, ympäristömääräysten mukainen

✓ Jatkuva tuotanto - Korkea automaatiotaso, alhaiset työvoitakustannukset

✓ Pitkä laitteiston käyttöikä - 316L ruostumaton teräs, korroosionkestävä, helppo puhdistaa

Luku 8: Sovellusesimerkit ja suoritusindikaattorit

Valoliuosasteisen fenolihartsin puhdistus

Asiakas: Sähkökemikaaliyhtiö (Pearl River Delta -alue)

Raaka-aine: Teollisuusluokan fenolihartsi (95 % puhdastumus, 5000 ppm vapaata fenolia)

Kohde: Fotovasteluokka (puhdas ≥99,5 %, vapaata fenolia <500 ppm, PDI 1,5–1,8)

Prosessiparametrit:

• Laitteisto: YMD-150

• Kolmivaiheinen tislaus, lämpötilat 120/150/170 °C

• Tyhjiötaso: 5/2/0,5 Pa

• Kokonaisprosessointiaika: Noin 40 sekuntia

【Puhdistustehon vertailu

Mitat	raaka-aine	Yhden tislausvaiheen jälkeen	Kahden tislausvaiheen jälkeen	Valmis tuote	Kohde
Pureisuus (%)	95.0	97.5	98.8	99.6	≥99.5
Vapaa fenoli (ppm)	5000	800	350	<200	<500
Vapaata formaaldehydiä (ppm)	800	200	80	<100	<200
PDI	2.8	2.6	1.9	1.6	1.5-1.8
Pehmeneväpiste (°C)	105	108	112	115	110-120
Väri (Gardner)	5	4	3	<3	<3
Tuhasaineen määrä (ppm)	300	150	80	<50	<50
Metallikationit (ppb)	80	50	20	<10	<10

Taloudelliset hyödyt: Saanto: 92 %

Kustannukset ja tuotot tonnia kohden:

• Raaka-ainekustannus: 20 000 CNY/tonni

• Puhdistetun myyntihinta: 80 000 CNY/tonni

• Katetuotto tonnia kohden: 60 000 CNY

Vuotuinen 200 tonnin tuotannon hyödyt:

• Vuosittainen voittonousu: 12 miljoonaa CNY

Liite A   Valokemikaaliluokan fenolihartsojen testausstandardit

Testikohteet:	Standardimenetelmät:	Laitteet ja välineet:
Molekyylimassa	GPC	Waters GPC, standardipolystyreeni
Hydroksyylipitoisuus	Kemiallinen titraus	Potentiometrinen titraattori
Peittymispiste	GB/T 4507	Renkaan ja kuulan pehmenevyyslaitteisto
Vapaa fenoli	GC-FID	Kaasukromaatografia
Vapaata formaaldehydiä	HPLC	Korkeussuorituskykyinen nestekromatografi
Metallioneet	ICP-MS	Induktiivisesti kytketty plasman massaspektrometri
Tuhkapitoisuus	GB/T 9345	Liesituuli, 550 ℃ polttaminen
Väri	Gardner-menetelmä	Värimittari
Kosteuspitoisuus	Karl Fischer	Karl Fischerin kosteuspitoisuusmittari

Liite B: Usein kysytyt kysymykset (UKK)

K1: Voidaanko molekyylierotusta käyttää kiinteiden fenolihartsien käsittelyyn?

V: Kyllä. Se on ensin liuotettava liuottimeen (kuten tyyliini, etanoli) tai lämmitettävä sulamiseen (yleensä 80–120 °C) ennen syöttöä.

K2: Tarvitseeko laitteisto erityisiä räjähdyssuojattuja vaatimuksia?

V: Jos käytetään syttyviä liuottimia (kuten tyyliiniä, etanolia), on räjähdyssuoja-alueet (kuten Vyöhyke 2) luokiteltava ja varustettava räjähdyssuojatuilla moottoreilla ja instrumenteilla.

K3: Voidaanko kovettuvia fenolihartseja käsitellä?

V: Suosittelemme termoplastisten (Novolac) hartstyyppien käsittelyä. Kovettuvat (Resol) hartstyypit eivät sovellu molekyylierotukseen osittaisen ristikytkennän aiheuttaman huonon virtauksen vuoksi. Jos käsittely on välttämätöntä, se on tehtävä nestemäisessä vaiheessa ennen kovettumista.

K4: Miten puhdistettua hartsiä tulisi säilyttää?

V: Tuotteen suositellaan säilytettävän tiiviissä astiassa kylmässä ja kuivassa paikassa kosteuden imeytymisen ja hapettumisen estämiseksi. Valokuvioitaville hartseille suositellaan typensuojasäilytystä, jolloin säilyvyysaika voi olla jopa 12 kuukautta.

K5: Kuinka kauan yksi laitteiston puhdistus kestää?

V: Noin 2–4 tuntia. Prosessiin kuuluu liuottimien, kuten tolueenin tai asetoneen, kiertäminen, ja vaikutusta parannetaan lämmittämällä 80–100 °C:seen. Suositellaan perusteellinen puhdistus joka 10–20 erän jälkeen.

K6: Mitkä ovat laitteiston tarvitsemat tilavaatimukset ja korkeusvaatimukset?

V: YHMD-150 vie noin 15 m², laitteen korkeus on noin 3,5 metriä, ja tehdastilan korkeuden tulisi olla ≥ 4,5 metriä. Jos tilan korkeus on riittämätön, voidaan valita vaakasuuntainen rakenne.

K7: Voidaanko useita eri luokkia olevia hartseja käsitellä samanaikaisesti?

A: Kyllä, mutta eri erien välillä on suoritettava puhdistus ristisaastumisen välttämiseksi. On suositeltavaa laatia tuotteen vaihtamista koskeva standardoitu toimintamenettely (SOP), jotta varmistetaan erien välinen yhdenmukaisuus.