Способ получения мочевиноформальдегидных смол

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.0879 (24 )2809615/23-05

{и1М.К .

С 08 6 12/12 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет(33) УДК 678. 652 (088. 8) Опубликовано 070383 Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 070383

Смирнова, Н.Д. Эксанова, E.Ñ. Потехина, Матвелашвили, В.В. Каменнова, В.М. Демкин, Мехтиев, M. — Ë.Ñ. Кроль, A ° Ñ. Ефремов, Богачев, Ф.З. Сохор и Н.Н. Молоткова (72) Авторы изобретения

Л. Н.

Г.С.

А,А, Г.В.

Научно-исследовательский институт пластических- Хасс (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНОФОРМАЛЬДЕГИДННХ

СМОЛ

Изобретение относится к получению мочевиноформальдегидных смол, используемых в качестве связуюших в производстве древесностружечных плит, клеев для склеивания древеси.ны и других целей.

В поСЛеднее время большое внимание уделяется работам по интенсификации процессов получения мочевиноформальдегидных смол с улучшенными технологическими и санитарно-гигиеническими характеристиками, по охране окружаюшей среды от вредных выбросов в атмосферу.

Известен периодический способ получения мочевиноформальдегидной смолы в присутствии аммиака, заключающийся в добавлении к 65%-ному водному раствору мочевины водного аммиака и конденсации мочевины с формальдегидом при температуре кипения при молярных соотношениях мочевины формальдегида и аммиака

1:2 — 2,5:0,25 — 0,4 при постепенно уменьшаюшемся рН среды от 8,0 до

5,0 в течение 115-150 мин f1).

Недостаток этого способа заключается в,длительном времени конденсации, получаемые смолы имеют низкую вязкость (20-34 c), большое время желатннизации при 100 С в присутствии NH4Cl (65-85 с.) и высокое содержание свободного формальдегида (от 0,8 до 2,1%).

Ближайшим прототипом является способ получения мочевиноформальдегидных смол конденсацией мочевины и концентрированного раствора формальдегида и гексаметилентетрамина при нагревании в среде с переменной кислотносэ.ью P2g.

Конденсационные растворы, полу. ченные по этому способу, представляют собой смесь первичных метилольных производных мочевины и применяются только для получения прессовочных композиций. При .стоянии из раствора постепенно выделяются кристаллические метилольные производные мочевины. Смола же из первоначальных продуктов образуется в ре эультате их дальнейшей конденсации на наполнителе на всех стадиях изготовления пресс-порошка. В условиях реакции, приведенных в патенте, нельзя получить мочевийоформальдегидную смолу, пригодную для использования в качестве свяэуюшего для древесностружечных плит и клеев

30 для древесины.

1002305

Белью настоящего изобретения является интенсификация процесса и уменьшение времени желатинизации смол.

Эта цель достигается тем, что в известном способе (2) мочевину и гексаметилентетрамин берут в мольном соотношении соответственно

1 0,002 — 0,01 и конденсацию проводят с постепенным изменением рН среды от 7-9 до 4,5-5,5 с последующей 10 доконденсацией с мочевиной в щелочной среде до конечных мольных соотношений мочевина:формальдегид

1:1,3 — 1,6.

Предлагаемый способ заключается 15 в следующем. В первый реактор каскада непрерывно поступает смесь мочевины, формалина и гексаметилентетрамина (ГМТА ) в молярном соотношении 1:1,9 — 2,2:0,002 — 0,01 с 20 рН 7,0-9,0, уменьшающимся до 5,54,5 во втором реакторе. Во втором реакторе реакция ведется до достижения вязкости конденсационного раствора 170-360 сп. Далее нейтрализованный до рН 7,2-7,8 смоляной раствор непрерывно поступает в трубчатый теплообменник или выпарной аппарат типа "труба в трубе", где при

90-105 С происходит его концентрирование до достижения коэффициента рефракции 1,455-1,462. В случае применения концентрированного формалина с содержанием формальдегида не менее 53% стадия концентрирования не проводится. Смоляной раствор с ко- эффициентом рефракции 1,455-1,462 непрерывно поступает в.следующий реактор на доконденсацию с дополнительным количеством мочевины при

50-65О С до конечного молярного со- 4О отношения мочевины с формальдегидом

1:1,3 — 1:1„6.

:Для стабилизации можно применять тетраборат натрия в количестве 0,10,05Ъ, 25Ъ-ный водный аммиак 0,5-1% от веса смолы. Общее время конденсации в обоих реакторах 10-40 мин в зависимости от количества катализатора и первоначального рН реакционного раствора. Метод может быть как периодический, так и непрерывный.

Формальдегид применяют в виде

45-65%-ного водного раствора, мочевину — кристаллическую, гранулированную или в виде плава (70-90%-ного водного раствора мочевины) °

Гексаметилентетрамин (ГМТА) можно применять в кристаллическом виде, а также получаемый в момент образования при прибавлении аммиака (в . 60 количестве 0,008-0,04 моля на моль первоначально загруженной мочевины) в формалин.

Пример 1. В первый реактор каскада непрерывно поступает реак- Я ционная смесь мочевины (гранулированной), формальдегида (50%-ный формалин) и ГМТА в молярном соотношении 1:1,95:0,0043 с рН смеси 8,0, где процесс ведется при 96-100©С при перемешивании и постепенно уменьшающемся рН среды от 5,3 в первом реакторе до рН вЂ” 4,90 во втором реакторе. Во втором реакторе реакция ведется до достижения вязкости 170200 сп. Далее смоляной раствор, нейтрализованный до рН 7,2-7,4, непрерывно поступает в трубчатый теплообменник, где при 100 С и атмосферном давлении происходят дальнейшая конденсация и концентрирование до достижения коэффициента рефракции

1,455-1,462. Затем смоляной раствор непрерывно поступает в следующий реактор на конденсацию при 50-65 С с дополнительной мочевиной, количеcтво которой обеспечивает молярное отношение мочевины к формальдегиду

1:1,3 в готовой смоле.

Для стабилизации может быть применен тетраборат натрия.

Время пребывания в каждом реакторе конденсации 9 мин. Общее время конденсации 18 мин.

Пример 2. Условия конденсации и дополнительной конденсации с мочевиной как в примере 1; концентрирование смоляного раствора в этом случае не проводится.

Реакционная смесь имеет молярное соотношение мочевина (кристаллическая):формальдегид (53%-ный формалин):ГМТА 1:2,2:0,01; рН смеси 8,6; рН смеси в первом реакторе 5,25, во втором — 4,85; вязкость 350-380 сп, конечное молярное соотношение мочевины и формальдегида в смоле 1:1,38.

Общее время конденсации 22 мин.

Для стабилизации применен тетраборат натрия.

Пример 3. Процесс протекает как в примере 1. Реакционная смесь имеет соотношение в молях мочевина (кристаллическая): формальдегид (55%-ный формалин) и аммиак (25Ъ-ный водный раствор) 1:2,1:0,022; рН смеси 8,95; рН среды в первом реакторе

5,2, во втором реакторе — 4,8. Концентрирование смолы в этом случае не проводится. Конечное молярное соотношение в готовой смоле мочевины к формальдегиду 1:1,38. Общее время конденсации 15 мин.

Пример 4. Процесс протекает как в примере 1. Реакционная смесь имеет соотношение в молях мочевина (кристаллическая):формальдегид (48%-ный формалин) : аммиак (25%-ный водныи раствор) 1:2,0:0,036, рН смеси 9,0, рН смеси в первом реакторе

5,4, во втором — 5,05, вязкость

250 сп. Конечное молярное соотноше1002305 ние мочевины и формальдегида в гото- ° вой смоле 1:1,6. Общее время конденсации 40 мин. Для стабилизации применен 25%-ный водный аммиак (1.% от веса смолы).

Пример 5. В реактор, снабженный мешалкой, термометром, обратным холодильником, помещают 2 моля формальдегида (65%-ный формалин, нейтрализованный 1N раствором едкого натра до рН 4,5), 0,01 моля ГМТА и

1 моль мочевины (75%-ный водный раствор). Реакционную смесь (рН вЂ” 8,6) нагревают до 95-98 С и конденсируют в течение 30 мин, рН среды при этом постепенно уменьшается.

Время Температура рН

7,8

6,18

100

0 мин

6 мин

12 мин

18 мин

30 мин

98

98

5,16

5,02

5,02

Т а б л и г а 1

Сравнительная характеристика смол

Смолы, получаемые

99 п/п

Наименование показателей

1 Молярные соотношения мочевины:формальдегида:гексаметилентетрамина

1:1,3-1,6:

:0,002-0,01

1: 1,5-1: 1,8

1:1,1-1,2:

:0,0032-0,021

2 Температура реакции, OC

90-98

90-105

23-65

1 0-4 0

60-240

4 Концентрация водородных ионов (рН среды) 7-9-5,5-4,5

5,2-4,9

7-9, 0

5 Содержание свободного формальдегида

0,9

О, 08-0, 5

4-6 ч при

50-55 С

Не менее

60 суток

6 Продолжительность хранения при 20+1 С

Не менее

60 суток

7 Отщепление формальдегида при отверждении

0,15

0,014

3 Время конденсации, мин

Полученную смолу нейтрализуют 1N раствором едкого натра до рН 7,45 и конденсируют с дополнительным количеством мочевины при 50-65 С в течение 30 мин. Молярные соотношения мочевины и формальдегида в готовой смоле 1:1,33. Концентрирование смолы в этом случае не проводится.

Смола стабилизируется тетраборатом натрия.

Преимуществом предлагаемого способа по сравнению с прототипом явля- ются: получение смол, пригодных для применения в качестве связующего

15 для древесностружечных плит и клеев для древесины, стабильных при хранении при нормальной температуре не менее двух месяцев.

Получаемые по предлагаемому спо20 собу смолы имеют лучшую скорость желатинизации при 100 С, что дает значительный эффект при переработке смол в изделия.

1002305

О Ф

O И

Q x он хо и н о оа

Ю с сР (CA

\ (Ч

1

Ю

LA О

f4

Ю

Ю !

Ю Ф,-! с

Ю в с

tA

00

Ю

Ю

CD

%-4

Ch

CO

Я с

Ю

%-!

Ю

Оъ

М ) (Ч с

Ю е с э х о

Ф 1

Р э он хм

III m

3 i!I х х мо

Ж L !

I !

I

I Э х н ох х х

A н Я и н о» х х

A x

4 Z э н ххх

35э

OCCI X ци х охи а э х

ы cpu. и A хнэхх.

° Ое хц нцих эх ! х о а й-34 э!и 1-" х» о

g»CCI Эр! э дай

< %51

Жхайдс!

u K

Р еох ц1чэ эои

K н xu э ою

g, Ю о

4 о

Ц ож о я х

u ct х э х э хц

CCI и

5 К о о ие х ам хо

° ° Я

4 оо

lA аф и юэо

ill ак хо ой 3 иэпп

СК2

Р

v ц>е э !

ЮГ ! <ч z

1 э а х

iCI U

í ° ию о х

А Ю

Ц г1 э н х ха

1 ожх

@fanÕ охн аэ» и хи

in i

1002305

Формула изобретения

Составитель И. Гинзбург

Редактор Б. Федотов Техред А.Бабинец Корректор И Шароши

Заказ 1723/9 Тираж 492 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ получения мочевиноформальдегидных смол конденсацией мочевины, концентрированного раствора формальдегида и гексаметилентетрамина . при нагревании в среде с переменной кислотностью, о т л и ч а ю щ и й— с я тем,.что, с целью интенсификации процесса и уменьшения времени желатинизации смол, мочевину и гекса- 10 метилентетрамин берут в мольном соотношении соответственно 1:0,002—

0,1 и конденсацию проводят с постепенным изменением рН среды от 7.-9 до 4,5-5,5 с последующей доконденсацией с мочевиной в щелочной среде до конечных мольных соотношений мочевины и формальдегида, равных

1:1,3 — 1,6.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 562095, кл. С 08 G 12/12, 1973.

2. Патент СНА Р 3996190, кл. С 08 G 12/12, опублик. 1976.