Способ получения карбамидоформальдегидной смолы

 

Изобретение относится к технологиям производства карбамидоформальдегидных смол, используемых для изготовления древесно-стружечных плит, фанеры, столярно-строительных изделий, склеивания деталей мебели. Описывается способ получения карбамидоформальдегидной смолы конденсацией карбамида и карбамидоформальдегидного концентрата в несколько стадий в среде с переменной кислотностью при нагревании. При этом конденсацию осуществляют при мольном соотношении карбамида и формальдегида 1:1,85, реакционную смесь нагревают до 60 - 70oC, доводят до 60 - 70oC, доводят pH до 8,2 - 8,6 и выдерживают в течение 25 - 30 мин при температуре 70 - 75oC, затем 20%-ным раствором нитрата аммония доводят pH до 5,2 - 5,4 и выдерживают реакционную смесь 25 - 30 мин при 80 - 82oC, доводят pH до 7,3 - 7,8, добавляют карбамид до мольного соотношения карбамида и формальдегида 1:1,2 - 1,22 и выдерживают реакционную смесь 30 - 40 мин при температуре 55 - 60oC с последующим доведением pH до 7,5 - 8,5 и понижением температуры до 20oC.

Изобретение позволяет исключить сточные воды, загрязненные формальдегидом, снизить количество стадий процесса, добиться тонкой регулировки pH при создании кислой среды, использовать менее токсичное и дефицитное сырье, получить смолу, удовлетворяющую требованиям действующих стандартов. 3 табл.

Изобретение относится к технологиям производства карбамидоформальдегидных смол, используемых для изготовления древесно-стружечных плит, фанеры, столярно-строительных изделий, склеивания деталей мебели.

Известны способы получения карбамидоформальдегидных смол, технология которых заключается в проведении конденсации карбамида и формальдегида в несколько стадий в среде с переменной кислотностью при нагревании. В качестве исходного сырья используются карбамид и водные растворы формальдегида. Для регулирования pH используют водные растворы кислот и щелочей.

Недостатками известных способов являются многостадийность процесса конденсации, наличие сточных вод, использование дефицитных реактивов для плавного регулирования pH. [1. Энциклопедия полимеров. Изд. "Советская энциклопедия". Т. 2, c. 310-315].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения карбамидоформальдегидной смолы конденсацией карбамида и карбамидоформальдегидного концентрата, который содержит 45-65% формальдегида в мольном соотношении карбамида и формальдегида 1:1,6:2,2 при pH 6,0-8,5 и температуре 20-80oC в течение 0,5-10 часов, затем в кислотной среде при pH 3,5-5,5 при повышении температуры от 70oC до температуры кипения. Затем pH доводят до 7-9, добавляют карбамид до мольного соотношения 1:1,2-1,6 и выдерживают реакционную смесь 0,5-2 часа при температуре 60-80oC с последующим понижением температуры в пределах: от 0 до 35oC [2. Патент RU N 2059663 C1, МКИ C 08 G 12/12, 10.05.96 - прототип].

Недостатками указанного способа являются длительность процесса конденсации, большие энергозатраты и себестоимость готового продукта.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа получения карбамидоформальдегидной смолы путем проведения конденсации смеси карбамида и кapбaмидoфopмaльдeгиднoгo концентрата (КФК), подбора условий конденсации, обеспечивающих сокращение времени конденсации, снижение энергозатрат и себестоимости готовой продукции.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения карбамидоформальдегидной смолы конденсацией карбамида и карбамидоформальдегидного концентрата в несколько стадий в среде с переменной кислотностью при нагревании, согласно способу, конденсацию осуществляют при мольном соотношении карбамида и формальдегида 1:1,85, редакционную смесь нагревают до 60-70oC, доводят pH до 8,2-8,6 и выдерживают в течение 25-30 минут при температуре 70-75oC, затем 20%-ным раствором нитрата аммония доводят pH до 5,2-5,4 и выдерживают реакционную смесь 25-30 минут при 80-82oC, доводят pH до 7,3-7,8, добавляют карбамид до мольного соотношения карбамида и формальдегида 1: 1,2-1,22 и выдерживают реакционную смесь 30-40 минут при температуре 55-60oC с последующим доведением pH до 7,5-8,5 и понижением температуры до 20oC.

Использование КФК по ТУ 113-03-469-80, который содержит высокую концентрацию формальдегида 54-60% (в известном 40%) и воды 16-26% (в известном 60%), причем только 20% формальдегида от его общего количества находится в свободном виде, рациональный подбор соотношения карбамида к формальдегиду и условий конденсации позволяют уменьшить число стадий процесса с семи до четырех, если даже учитывать стадию приготовления КФК, достичь требуемого количества твердой части, что исключает необходимость отгонки воды и устраняет сточные воды, которые загрязнены формальдегидом, при этом достигается низкое содержание свободного формальдегида в смоле, что расширяет область ее применения.

Применение 20%-ного раствора NH4NO3 для создания кислой среды в процессе конденсации обеспечивает плавное регулирование pH реакционной среды и позволяет использовать менее токсичное и белее доступное сырье.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

В реактор с мешалкой загружают карбамидоформальдегидный концентрат по ТУ 113-03-469-80 с содержанием фольмальдегида 60% карбамида 24%, добавляют обессоленную воду и карбамид, смесь перемешивают до получения однородного раствора, затем смесь нагревают и добавляют 10%-ный раствор NaOH до pH 8,6. Конденсацию карбамида и формальдегида осуществляют в несколько стадий в среде с переменной кислотностью при нагревании, плавное регулирование pH реакционной среды обеспечивают 20%-ным раствором NH4NO3.

Пример 1. Используют реактор с мешалкой.

Реакционную смесь перемешивают во время конденсации. В реактор загружают 127 л КФК с содержанием формальдегида 60% и карбамида 24%, добавляют 62,4 л обессоленной воды и 62 кг карбамида, смесь перемешивают до получения однородного раствора, затем смесь нагревают до 70oC и добавляют 10%-ный раствор NaOH до pH 8,6. Конденсацию ведут 20 минут при 75oC, при этом наблюдается закисление реакционной массы до рН 6,4. После этого добавляют 20%-ный раствор NH4NO3 до рН 5,2, смесь нагревают до 80oC и ведут конденсацию 25 минут. Добавляют 10%-ный раствор NaOH до pH 7,8 и 42 кг карбамида, охлаждают до 60oC и конденсацию ведут 30 мин. Добавляют 10%-ный раствор NaOH до pH 8,5, охлаждают до 20oC. Полученный продукт анализируют. Результаты приведены в таблице 2.

Пример 2. Аналогично примеру 1. В реактор загружают 134 л КФК с содержанием формальдегида 57% и карбамида 22%, добавляют 54,8 л обессоленной воды и 63,4 кг карбамида, смесь перемешивают до получения однородного раствора, затем смесь нагревают до 60oC и добавляют 10%-ный раствор NaOH до pH 8,2. Конденсацию ведут 30 минут при 70oC, при этом наблюдается снижение pH 7,0. После этого добавляют 20%-ный раствор NH4NO3 до pH 5,4, смесь нагревают до 80oC и ведут конденсацию 30 минут. Добавляют 10%-ный раствор NaOH до pH 7,3 и 42 кг карбамида, охлаждают до 55oC и конденсацию ведут 40 мин. Добавляют 10%-ный раствор NaOH до pH 7,5, охлаждают до 20oC. Полученный продукт анализируют. Результаты приведены в таблице 2.

Пример 3. Аналогично примеру 1. В реактор загружают 141 л КФК с содержанием формальдегида 54% и карбамида 20%, добавляют 42,8 л обессоленной воды и 64,7 кг карбамида, смесь перемешивают до получения однородного раствора, затем смесь нагревают до 65oC и добавляют 10%-ный раствор NaOH до pH 8,4. Конденсацию ведут 25 минут при 75oC, при этом наблюдается снижение pH до 6,8. После добавляют 20%-ный раствор NH4OH3 до pH 5,3, смесь нагревают до 80oC и ведут конденсацию 30 минут. Добавляют 10%-ный раствор NaOH до pH 7,5 и 42 кг карбамида, охлаждают до 60oC и конденсацию ведут 35 мин. Добавляют 10%-ный раствор NaOH до pH 8,0, охлаждают до 20oC. Полученный продукт анализируют. Результаты приведены в таблице 2.

Пример 4 (контрольный). Аналогично примеру 3. КФК содержит формальдегида 45% и карбамида 18%. Готовый продукт содержит твердой части 57%. Результаты приведены в таблице 1, 2.

Приведенные данные показывают, что по предлагаемому способу процесс имеет четыре стадии, сточные воды отсутствуют, значительно сокращается процесс конденсации, снижаются зергозатраты. Качество готового продукта (см. примеры 1-3, таблица 2) соответствуют требованиям действующих стандартов.

При использовании в способе КФК с содержанием формальдегида и карбамида, ниже требований ТУ 113-03-469-80 (пример 4), готовый продукт содержит твердой части 57%, что ниже требований ГОСТ 14231-88 (Смолы карбамидоформальдегидные). Cледовательно, требуется дополнительная стадия отгонки и появляются сточные воды.

Таким образом, предложенный способ получения карбамидоноформальдегидной смолы позволяет исключить сточные воды, загрязненные формальдегидом, добиться тонкой регулировки pH при создании кислой среды, сократить время конденсации, снизить энергозатраты и себестоимость готовой продукции, получать смолу, удовлетворяющую требованиям действующих стандартов.

Формула изобретения

Способ получения карбамидоформальдегидной смолы конденсацией карбамида и карбамидоформальдегидного концентрата в несколько стадий в среде с переменной кислотностью при нагревании, отличающийся тем, что конденсацию осуществляют при мольном соотношении карбамида и формальдегида 1 : 1,85, реакционную смесь нагревают до 60 - 70oС, доводят рН до 8,2 - 8,6 и выдерживают в течение 25 - 30 мин при температуре 70 - 75oС, затем 20%-ным раствором нитрата аммония доводят рН до 5,2 - 5,4 и выдерживают реакционную смесь 25 - 30 мин при 80 - 82oС, доводят рН до 7,3 - 7,8, добавляют карбамид до мольного соотношения карбамида и формальдегида 1 : 1,2 - 1,22 и выдерживают реакционную смесь 30 - 40 мин при температуре 55 - 60oС с последующим доведением рН до 7,5 - 8,5 и понижением температуры до 20oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения карбамидоформальдегидного наполнителя, представляющего мелкодисперсные частицы сшитого карбамидоформальдегидного полимера, которые применяют в качестве синтетических белых наполнителей для полимеров, бумаги, лакокрасочных материалов

Изобретение относится к производству мочевиноформальдегидных смол, используемых в качестве связующих в производстве древесно-стружечных, древесно-волокнистых плит, фанеры и клеев при изготовлении мебели, столярных конструкций и т

Изобретение относится к способам получения карбамидоформальдегидного концентрата с определенным фракционным составом, применяемого в качестве сырья в производстве высококачественных малотоксичных смол, используемых для склеивания древесины, при получении ДСП и МДФ класса эмиссии E 1 по формальдегиду, а также как антислеживающей добавки к карбамиду и других целей

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к производству синтетических полимерных материалов, и может быть использовано в производстве низкотоксичных карбамидоформальдегидных смол, полученных путем трехстадийной конденсации в средах с переменной кислотностью

Изобретение относится к способам получения концентрированных карбамидоформальдегидных продуктов, применимых в различных отраслях промышленности, в том числе в качестве источника концентрированного формальдегида

Изобретение относится к малотоксичным полимерным связующим для склеивания древесных материалов, обладающих высокой технологичностью и экологической стабильностью в процессе их синтеза и переработки, и может быть применено в химической и деревоперерабатывающей промышленности

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к производству синтетических полимерных материалов, и может быть использовано на химических и деревоперерабатывающих предприятиях

Изобретение относится к химической и деревоперерабатывающей промышленности, в частности к производству синтетических полимерных материалов и может быть использовано при получении связующих веществ для производства древесностружечных плит (ДСтП), фанеры и других материалов, а также для изготовления декоративных рулонных пленок и синтетического шпона

Изобретение относится к химической промышленности и касается технологии получения малотоксичных безметанольных карбамидо- и/или меламиноформальдегидных клеящих смол с высокими клеящими и технологическими свойствами

Изобретение относится к химической промышленности и касается технологии получения карбамидоформальдегидных олигомеров для синтеза клеящих смол и лакокрасочных материалов

Изобретение относится к области получения карбамидоформальдегидных смол, применяемых в производстве минераловатных теплоизоляционных материалов, в деревообрабатывающей промышленности

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к области крупнотоннажного производства карбамидоформальдегидных смол, в том числе модифицированных, и может быть использовано на предприятиях калийной промышленности, например флотационных фабриках, где применяют смолы в качестве реагентов-депрессоров

Изобретение относится к способам получения карбамидоформальдегидных смол, применяемых в качестве связующих и клеев для склеивания древесины, в производстве ДСП, ДВП и МДФ и других целей

Изобретение относится к крупнотоннажному производству карбамидоформальдегидных концентратов, обладающих стабильными свойствами при хранении

Изобретение относится к получению карбамидоформальдегидных смол, используемых в качестве связующих для получения композитных материалов, применяемых в деревообработке, в строительной и других отраслях промышленности

Изобретение относится к способам получения карбамидоформальдегидного концентрата, применяемого в качестве сырья в производстве высококачественных малотоксичных смол, используемых для склеивания древесины при получении ДСП и МДФ класса эмиссии Е-1 по формальдегиду, а также как антислеживающей добавки к карбамиду и других целей

Изобретение относится к способам получения карбамидоформальдегидных смол, применяемых в качестве связующих и клеев для склеивания древесины, в производстве ДСП, ДВП и МДФ и других целей
Наверх