Soluție de purificare a rășinii fenolice

Capitolul 1: Context și cerințe

1.1 Introducere în rășina fenolică

Rășina fenolică, cunoscută științific ca rășină fenol-formaldehidică, este una dintre primele rășini sintetice industrializate din lume, formată prin policondensarea compușilor fenolici cu formaldehidă sub acțiunea unui catalizator. Datorită rezistenței excelente la căldură, proprietăților ignifuge, rezistenței mecanice și izolației electrice, este utilizată pe scară largă în:

• Materiale electronice: Rășină pentru strat fotosensibil, substrat PCB, encapsulare semiconductor

• Materiale compozite: Materiale armate cu fibră de sticlă, materiale de fricțiune (plăcuțe de frână)

• Vopsele și adezivi: Vopsele rezistente la temperaturi înalte, adezivi pentru lemn

• Materiale refractare: Cărămizi refractare, materiale termoizolante

• Plastice tehnice: Întrerupătoare electrice, componente auto

1.2 Cererea de piață pentru rășină fenolică de înaltă puritate

Cu dezvoltarea rapidă a industriei informației electronice și a materialelor pentru energia nouă, au fost impuse cerințe mai stricte de puritate pentru rășinile fenolice:

Domeniul de aplicare	Cerința de puritate	Limitele principale ale impurităților	Prețul de piață (10 mii CNY/ton)
Rășină pentru fotorezist	≥99.5%	Fenol liber <500 ppm Conținut de cenușă <50 ppm	6-12
Încapsulare semiconductor	≥99.0%	Ioni metalici <10 ppm Ioni de clor <20 ppm	4-8
Suportul PCB	≥98.5%	Fenol liber <1000 ppm Umiditate<1%	2-5
Grad industrial general	≥95%	Fenol liber<3000 ppm	1-2

1.3 Oportunități de producție internă

În prezent, dependența de importuri pentru rășinile fenolice de înaltă performanță (grad pentru fotorezist, grad semiconductor) ajunge la 60-80%, cu un spațiu semnificativ pentru substituție internă. Producția internă prezintă următoarele avantaje:

• Avantaj de cost: Costurile de producție locală sunt cu 30-50% mai mici decât cele ale importurilor

• Avantaj în livrare: Fără necesitatea unor logistici internaționale pe termen lung, livrare în maxim 1 săptămână

• Avantaj în servicii: Asistență tehnică localizată, răspuns rapid la nevoile clienților

• Securitate în lanțul de aprovizionare: Evitarea riscurilor de perturbare a aprovizionării din cauza tensiunilor comerciale internaționale

Capitolul 2: Cerințe privind puritatea și provocările pentru rășina fenolică

2.1 Indicatori de calitate principali

Rezina fenolică de înaltă puritate trebuie să îndeplinească următorii indicatori cheie:

Articol	Clasă pentru rezist	Nivel de ambalare semiconductor	Clasă PCB
Greutate moleculară （MW ）	3,000-8,000	5,000-12,000	8,000-20,000
Polidispersie PDI	1.3-1.8	1.5-2.0	1.8-2.5
Punct de îmblandare (°C)	90-130	100-140	110-150
Conținut de hidroxil (%)	15-25	12-20	10-18
Fenol liber (ppm)	<500	<1,000	❤️<3.000
Formaldehidă liberă (ppm)	<200	<500	<1,000
Conținut de cenușă(PPM)	<50	<100	<300
Ioni metalici (ppb)	<10	<20	<50
Ioni de clor (ppm)	<20	<50	<100
Culoare (Gardner)	❤️<3	<4	<5
Umiditate(%)	<0.5	<1.0	<2.0

 

2.2 Principalele provocări în purificare

• Eliminarea fenolului liber și a formaldehidei libere - Reziduurile de monomeri ne-reactivi afectează performanța și siguranța rășinii
• Separarea oligomerilor și polimerilor - Distribuția greutății moleculare (PDI) necesită o controlare strictă
• Contaminarea cu ioni metalici - Reziduuri de catalizator (cum ar fi acid oxalic, acid clorhidric etc.) și coroziunea echipamentelor
• Sensibilitate la căldură - Tendință de a se polimeriza în continuare sau de a se degrada la temperaturi ridicate, întunecarea culorii
• Vâscozitate ridicată - Solid sau lichid cu vâscozitate mare la temperatura camerei, dificil de distilat prin metode tradiționale

Capitolul 3: Metode tradiționale de purificare și limitele acestora

3.1 Metoda 1: Spălare cu apă + Neutralizare

【Flux proces】 Soluție rășină → Spălare cu apă caldă → Neutralizare alcalină → Stabilizare stratificată → Dehidratare

Avantaje	limitare
✓Cost redus, operare simplă	✗Rata de îndepărtare a fenolului liber < 60%
✓Poate elimina unele impurități solubile în apă	✗Eliminarea slabă a ionilor metalici
✓Potrivit pentru produse de calitate industrială	✗Generează o cantitate mare de ape uzate (presiune semnificativă asupra mediului)

3.2 Metoda 2: Extracție cu solvent

【Flux proces】 Rășină dizolvată în solvent organic → Adăugare precipitant slab solvent → Filtrare → Usicare sub vid

Avantaje	Limitări
✓ Poate elimina componentele cu masă moleculară mică	✗ Consum ridicat de solvent (de 5-10 ori masa rășinii)
✓ Permite un anumit grad de ajustare a PDI	✗ Costuri ridicate de recuperare a solventului
✓ Potrivit pentru produse de serie mică și premium	✗ Randament scăzut (70-85%)

3.3 Metoda 3: Distilare în vid convențională

【Fluxul procesului】 Topirea rășinii → Distilare la presiune redusă (0,1-1 kPa) → Colectarea fracțiunilor

Avantaje	Limitări:
✓ Elimină eficient fenolii liberi și formaldehida	✗ Necesită temperaturi ridicate (180-250 ℃), ceea ce duce la o polimerizare/degradare ușoară a rășinii.
✓ Fără reziduu de solvent	✗ Timp lung de retenție (2-6 ore), rezultând în întunecarea culorii.
✓ Monomeri reciclabili	✗ Vâscozitate ridicată, ceea ce duce la o eficiență scăzută a transferului de masă.

3.4 Rezumatul comparației metodelor tradiționale

 

 

Metode:	Rata de eliminare a fenolului liber	Controlul PDI	Randament	Culoare	Cost	Grade aplicabile:
Spălare cu apă + neutralizare	50-60%	✗	90-95%	Deteriorare	Scăzut	Calitate industrială
Extracția cu solvent	70-85%	✓	70-85%	Îmbunătățire	Înaltelor	Clasă Electronică
Distilare convențională în vid	80-90%	✗	75-88%	Deteriorare severă	Mediu	Clasă PCB
Distilare moleculară cu cale scurtă	95-99%	✓ Precis	88-95%	Excelent	Mediu	Clasă pentru rezist

Desigur, metodele tradiționale au deficiențe semnificative în ceea ce privește puritatea ridicată, culoarea scăzută și controlul precis al masei moleculare, fiind incapabile să satisfacă cerințele rășinilor fenolice de calitate pentru fotorezistenți și pentru encapsularea semiconductorilor.

Capitolul 4: Soluția Yuanhuai

4.1 Tehnologia de bază: Distilarea moleculară cu cale scurtă

Sistemul de distilare moleculară Yuanhuai YHCHEM este o tehnologie specială de separare lichid-lichid care realizează separarea în condiții de vid înalt și temperatură scăzută, exploatarea diferențelor dintre drumul liber mediu al moleculelor diferitelor substanțe, fiind deosebit de potrivită pentru purificarea materialelor sensibile la căldură, cu vâscozitate mare și punct de fierbere ridicat.

4.2 Principiul de funcționare

 

 

Pași:	Descrierea procesului	Parametri cheie
① Alimentare cu material	Soluția de rășină preîncălzită intră în vaporizator.	Fluidețe: Bună
② Formare film	Un scrapper întinde materialul într-un film subțire.	Viteză de rotație: 10-300 rpm
③ Încălzire	Suprafața de încălzire este menținută la o temperatură relativ scăzută.	Presiune: Mult mai scăzută decât la distilarea convențională
④ Evaporarea	Componentele ușoare (punct de fierbere scăzut) se evaporă și scapă.	Drum liber mediu: >2-5 cm
⑤ Transport pe distanță scurtă	Moleculele evaporate se deplasează în linie dreaptă către suprafața de condensare.	Distanță: 2-5 cm, fără coliziuni
⑥ Condensare	Componentele ușoare se condensează pe suprafața de condensare.	Temperatură: -10~20 ℃
⑦ Separare	Componentele grele curg în jos de-a lungul suprafeței de încălzire.	Substanțe cu masă moleculară mare neevaporate
⑧ Colectare	Componentele ușoare și cele grele sunt colectate separat.	Funcționare continuă segmentată

4.3 Avantaje unice pentru purificarea rășinii fenolice

Caracteristici tehnice:	Importanță pentru rășinile fenolice:
Vid ultra-înalt	Punctul de fierbere scăzut cu 80-150 ℃, prevenind polimerizarea/degradarea termică
Timp de retenție extrem de scurt	2-30 de secunde, fără degradare a culorii, menținând culoarea transparentă deschisă
Funcționare la temperaturi scăzute	80-180℃, protejând grupările hidroxil sensibile la căldură și legăturile eterice
Colectare continuă segmentată	Separarea precisă a oligomerilor, polimerilor medii și polimerilor înalți, controlul PDI
Design cu film răzuitor	Formare uniformă a filmului pentru rășinile cu vâscozitate ridicată, eficiență mare a transferului de masă
Toate suprafețele de contact cu materialul sunt realizate din oțel inoxidabil 316L	Elimină contaminarea cu ioni metalici

Capitolul 5: Echipamente principale de proces

(1) Unitate principală de distilare

Componente	Specificații/Materiale	Caracteristici:
Suprafață de evaporare	0,1-10 m ²	Personalizabil, cu o capacitate de procesare de 5-500 kg/h
Răzuitor	PTFE/316L	Viteză de rotație de 10-300 rpm, formând un film subțire de 0,1-1 mm
Metoda de încălzire	Ulei termic/Încălzire electrică	Precizia controlului temperaturii de ±2℃
Condensator	din oțel inoxidabil 316L	Țeavă spirală incorporată, -10 la 20 ℃
Material	Oțel inoxidabil 316L + etanșare PTFE	Rezistent la coroziune, contaminare scăzută cu ioni metalici

(2) Sistem vid

• Combinație pompă Roots + pompă cu palete rotative: Vid final 0,1 Pa

• Manometru vid: Manometru cu diafragmă capacitivă, precizie 0,1 Pa

• Capcană rece: -80°C, protejează pompa de vid, recuperează monomeri

(3) Sistem de control automatizat

• PLC + Ecran tactil: Siemens/Mitsubishi

• Monitorizare în timp real: temperatură, nivel vid, rată alimentare, viteză de rotație

• Înregistrare date: Curbe istorice, urmărire loturi

• Protecție prin alarmă: Temperatură excesivă, anomalie vid, nivel lichid anormal, oprire automată

 

 

 

 

 

 

Capitolul 6: Flux și parametri de proces

6.1 Flux complet de proces

6.2 Parametri cheie ai procesului

Distilare în prima treaptă (Eliminarea componentelor ușoare)

 

 

Parametrii:	Valori setate:	Scop:
Temperatura de alimentare	60-80℃	Pentru reducerea vâscozității pentru o transportare mai ușoară
Temperatura de evaporare	120-150℃	Pentru a vaporiza fenolul liber (punct de fierbere 181 ℃)
Nivelul de vid	1-5 Pa	Pentru a reduce punctul de fierbere la 80-120 ℃
Viteză tergătoare	150-250 rpm	Pentru a forma un film subțire uniform
Viteza de avans	10-30 kg/h ·băr ²	Timp de retenție: 5-15 secunde
Componente colectate	Componente ușoare (fenol liber, formaldehidă, apă)	5-15%

Efect: Fenol liber redus de la 3000-8000 ppm la <500 ppm

Distilare în două etape (Ajustarea distribuției maselor moleculare)

Parametrii:	Setări:	Scop:
Temperatura de evaporare	150-170℃	Vaporizarea oligomerilor (Mw < 2000)
Nivelul de vid	0,5-2 Pa	Punct de fierbere mai scăzut
Viteză tergătoare	100-200 rpm	Transfer de masă echilibrat și timp de retenție
Viteza de avans	8-20 kg/h ·băr ²	Timp de retenție: 10-30 secunde
Componente colectate	Componente ușoare (oligomeri)	10-20%

Efect: PDI redus de la 2,5-3,5 la 1,5-2,0

Distilare în treapta a treia (rafinare)

Parametrii:	Setări:	Scop:
Temperatura de evaporare	170-180℃	Îndepărtarea catalizatorilor și pigmenților
Nivelul de vid	0,1-1 Pa	Vid extrem
Viteză tergătoare	80-150 rpm	Separare fină
Viteza de avans	5-15 kg/h ·băr ²	Contact complet
Componente colectate	Distilat intermediar (produsul țintă)	70-85%

Efect: Puritate >99,0%, ioni metalici (combinați cu schimb ionic) <10 ppb

6.3 Exemplu de bilanț material

Exemplu bazat pe 100 kg rășină brută:

Etapele procesului	Tip de material	Masă (kg)	Proporția materiilor prime utilizate	Dispoziția materialelor
Alimentare	Rășină fenolică brută	100	100%	Materii prime
Pre-tratament	Pierderi solvent, reziduu filtrare	2-3	2-3%	Solvenții sunt reciclabili
Prima distilare	Componente ușoare (fenol liber, formaldehidă etc.)	8-12	8-12%	Pot fi utilizate eficient
A doua distilare	Componente ușoare (oligomeri)	10-15	10-15%	Parțial refolosibile
A treia distilare	Componente grele (polimeri, impurități)	3-5	3-5%	Respins sau retrogradat pentru alte utilizări
IEȘIRE	Rezina fenolică de înaltă puritate	70-80	70-80%	Produse de calitate electronică/calitate pentru fotolitografie

 

【Randament total】70-80% 【Creștere puritate】95% → 99%+

Capitolul 7: Principalele avantaje tehnice

7.1 Comparație cu metodele tradiționale

Indicatori:	Distilare în vid tradițională	Extracția cu solvent	Y HChem  Distilare Moleculare
Temperatură de funcționare	180-250℃	Temperatură ambiantă - 60 ℃	80-180℃
Timp de retenție	2-6 ore	Câteva ore	10-60 secunde
Nivelul de vid	0,1-1 kPa	Presiune Atmosferică	0,1-10 Pa
Rata de eliminare a fenolului liber	80-90%	70-85%	95-99%
Controlul PDI	✗	✓	Precizaţi
Schimbarea culorii	Degradare: 3-5 niveluri	Îmbunătățit cu 1-2 niveluri	Fără degradare
Randament	75-88%	70-85%	88-95%
Consum de solvent	Nimic	de 5-10 ori	Nimic
Consum energetic (kWh/ton)	800-1200	300-500 (inclusiv recuperare)	400-600
Depunere de impurități pe echipament	Sever	Nimic	Ușor
Controlul ionilor metalici	Moderat	Săraci	Excelent (Toate 316L)
Producție continuă	Greu	Greu	Sprijinit

rezumatul celor 7,2 avantaje principale

✓ Puritate ultra-înaltă - Fără fenol <500 ppm, fără formaldehidă <200 ppm, corespunde cerințelor pentru grad fotorezist

✓ Control precis al masei moleculare - PDI ajustabil la 1,3-1,8, adaptabil la diverse aplicații

✓ Păstrarea culorii - Transparent galben deschis, fără degradare termică

✓ Randament ridicat - 88-95%, cu 10-20% mai mare decât extracția cu solvent

✓ Producție ecologică, fără emisii - Fără ape reziduale, fără solvente uzate, conform politicilor de mediu

✓ Producție continuă - Grad înalt de automatizare, costuri reduse cu forța de muncă

✓ Durată lungă de viață a echipamentului - Oțel inoxidabil 316L, rezistent la coroziune, ușor de curățat

Capitolul 8: Cazuri de aplicare și indicatori de performanță

Purificare rășină fenolică de calitate pentru fotorezisten

Client: O companie de chimicale electronice (regiunea Delta Pearl River)

Material brut: Rășină fenolică industrială (puritate 95%, 5000 ppm fenol liber)

Țintă: Calitate pentru fotorezisten (puritate ≥99,5%, fenol liber <500 ppm, PDI 1,5-1,8)

Parametrii procesului:

• Echipament: YMD-150

• Distilare în trei trepte, temperaturi 120/150/170℃

• Nivel vid: 5/2/0,5 Pa

• Timp total de procesare: Aproximativ 40 de secunde

【Comparație efect purificare】

Specificații	materie Primă	După o distilare	După două etape de distilare	Produs finit	Ţintă
Puritate (%)	95.0	97.5	98.8	99.6	≥99.5
Fenol liber (ppm)	5000	800	350	<200	<500
Formaldehidă liberă (ppm)	800	200	80	<100	<200
PDI	2.8	2.6	1.9	1.6	1.5-1.8
Punct de înmuiere (°C)	105	108	112	115	110-120
Culoare (Gardner)	5	4	3	<3	<3
Conținut de cenușă (ppm)	300	150	80	<50	<50
Ioni metalici (ppb)	80	50	20	<10	<10

Beneficii economice: Randament: 92%

Cost și venituri pe tonă:

• Cost materie primă: 20.000 CNY/ton

• Preț de vânzare purificat: 80.000 CNY/ton

• Profit brut pe tonă: 60.000 CNY

Producția anuală de 200 de tone - Beneficii:

• Creștere profit anual: 12 milioane CNY

Anexa A   Standarde de testare pentru rășini fenolice de calitate photoresist

Elemente de testare:	Metode standard:	Instrumente și echipamente:
Greutate moleculară	GPC	Waters GPC, polistiren standard
Conținut de hidroxil	Titrare chimică	Titrator potențiometric
Punct de molificare	GB/T 4507	Aparat pentru determinarea punctului de înmuiere tip inel și bilă
Fenol liber	GC-FID	Cromatografie gazosă
Formaldehidă liberă	HPLC	Cromatograf lichid de înaltă performanță
Ioni metalici	ICP-MS	Spectrometru de masă cu plasmă cuplat inductiv
Conținut de cenușă	GB/T 9345	Cuptor de incinerare, 550 ℃ incinerare
Culoare	Metoda Gardner	Colorimetru
Conținut de umiditate	Karl Fischer	Titrator de umiditate Karl Fischer

Anexa B: Întrebări frecvente (FAQ)

Î1: Poate fi utilizată distilarea moleculară pentru procesarea rășinilor fenolice solide?

R: Da. Trebuie dizolvată într-un solvent (cum ar fi toluen, etanol) sau încălzită la o stare topită (de obicei 80-120°C) înainte de alimentare.

Î2: Necesită echipamentul cerințe speciale antiexplozie?

R: Dacă se utilizează solvenți inflamabili (cum ar fi toluen, etanol), trebuie clasificate zone antiexplozie (cum ar fi Zona 2) și echipate cu motoare și instrumente antiexplozie.

Întrebarea 3: Se pot prelucra rășinile fenolice termorigide?

Răspuns: Recomandăm prelucrarea rășinilor de tip termoplast (Novolac). Rășinile de tip termorigid (Resol) nu sunt potrivite pentru distilarea moleculară din cauza fluidității reduse cauzate de reticularea parțială. Dacă prelucrarea este necesară, aceasta trebuie efectuată în fază lichidă, înainte de întărire.

Întrebarea 4: Cum se depozitează rășina purificată?

Răspuns: Se recomandă stocarea produsului într-un recipient etanș, într-un loc rece și uscat, pentru a preveni absorbția de umiditate și oxidarea. Pentru rășinile de calitate utilizate în fotorezistenți, se recomandă stocarea sub protecție cu azot, perioada de valabilitate putând ajunge la 12 luni.

Întrebarea 5: Cât durează curățarea echipamentului pentru un singur ciclu?

Răspuns: Aproximativ 2-4 ore. Procesul implică circularea unor solvenți precum toluen sau acetonă, iar eficiența este crescută prin încălzirea la 80-100 °C. Se recomandă efectuarea unei curățări amănunțite după fiecare 10-20 loturi.

Întrebarea 6: Dimensiunea ocupată de echipament și înălțimea necesară?

A: YHMD-150 ocupă aproximativ 15 m², înălțimea echipamentului este de aproximativ 3,5 metri, necesită o înălțime a podelei fabricii ≥ 4,5 metri. Dacă înălțimea podelei este insuficientă, se poate personaliza o structură orizontală.

Î7: Se pot prelucra simultan mai multe grade diferite de rășină?

A: Da, dar este necesară curățarea între loturi diferite pentru a evita contaminarea cruzată. Se recomandă stabilirea unei proceduri standardizate de schimbare a produsului pentru a asigura consistența de la un lot la altul.