Способ получения пропиточной меламинокарбамидоформальдегидной смолы

Изобретение относится к способам получения пропиточных меламинокарбамидоформальдегидных смол, используемых в производстве бумажно-смоляных пленок, предназначенных для ламинирования древесностружечных плит и фанеры. Способ осуществляют конденсацией карбамидоформальдегидного концентрата с меламином или карбамидом или их смесью в присутствии 0,2-1,8 мас.% аминного модификатора в расчете на 100 мас.% формальдегидсодержащего продукта, вводимых в два приема, до достижения конечного мольного соотношения формальдегид:меламин:карбамид=(1,83-2,0):(0,10-0,70):(0,33-1,20) до полного растворения меламина, и охлаждение смолы, в качестве формальдегидсодержащего продукта используют карбамидоформальдегидный концентрат состава, мас.%: карбамид - 20-25, формальдегид - 55-60, вода - остальное, получаемый окислительным дегидрированием метанола на железомолибденовом катализаторе в реакторе трубчатого типа с последующей хемосорбцией формальдегидсодержащего газа раствором карбамида, а в качестве аминного модификатора - продукт, содержащий, мас.%: моноэтаноламин - 15-70; смесь 1-(2-оксиэтил)имидазолидона-2 и 1-(2-оксиэтил)этилендиамина - не более 50; вода - остальное. Технический результат - оптимизация процесса синтеза с одновременным улучшением качества смолы, повышение вязкости смолы и пониженное содержание метилового спирта. 1 табл.

 

Изобретение относится к получению пропиточных аминоформальдегидных смол, в частности меламинокарбамидоформальдегидных, используемых в производстве бумажно-смоляных пленок, предназначенных для ламинирования древесностружечных плит.

Они значительно дешевле меламиноформальдегидных, но обладают хорошей текучестью и высокой скоростью отверждения и в достаточной степени защищают поверхность плит и фанеры от преждевременного износа. Эти свойства делают меламинокарбамидоформальдегидные смолы особенно ценными для получения текстурных пленок на бумажной основе, предназначенных для отделки древесных плит и фанеры.

Известен [SU 1677043 А1, кл. С 08 G 12/40, 1987 г.] двухстадийный способ получения пропиточной меламинокарбамидоформальдегидной смолы путем сополиконденсации меламина, карбамида и формальдегида в присутствии уротропина, капролактама, триэтаноламина в щелочной среде при нагревании, причем на первой стадии конденсируют карбамид с формальдегидом в присутствии уротропина при их молярном соотношении соответственно (1,0-2,5):(3,1-6,3):(0,035-0,70) в течение 15-20 мин при 40-60°С, на второй стадии к полученному соконденсату добавляют меламин, капролактам и триэтаноламин при их молярном соотношении соответственно 1,0:(0,3-0,8):(0,002-0,005) и продолжают синтез при 90-92°С до достижения смешиваемости реакционной массы с водой 1:(1-2).

К его недостаткам следует отнести пониженную реакционную способность смолы и сложность управления производственным процессом, высокое содержание метанола в формалине, негативно влияющего на свойства пропиточной композиции.

Более близким по технической сущности может рассматриваться способ [Ю.Г.Доронин, М.М.Свиткина, С.Н.Мирошничено. Синтетические смолы в деревообработке. М.: Лесная промышленность. 1979, С.176] получения меламинокарбамидоформальдегидной смолы, осуществляемый путем смешения в аппарате 1,67 кмоль карбамида, 0,40 кмоль меламина, 3,39 кмоль формальдегида в виде 37%-ного водного раствора, 0,08 кмоль уротропина и 115-160 кг воды, с последующим нагреванием содержимого аппарата до 70°С и выдерживанием реакционной смеси при этой температуре в течение 10 минут. По окончании выдержки температуру поднимают до 80-85°С и сополиконденсацию завершают за 7-15 мин.

Недостатком рассматриваемого способа является невысокое содержание сухого остатка и, соответственно, пониженная вязкость пропиточной меламинокарбамидоформальдегидной смолы.

Технической задачей изобретения является оптимизация процесса синтеза меламинокарбамидоформальдегидных смол с одновременным улучшением их качества.

Указанная задача достигается тем, что в известном способе в качестве формальдегидсодержащего продукта используют карбамидоформальдегидный концентрат, имеющий состав, маc.%:

карбамид - 20-25,

формальдегид - 55-60,

вода - остальное,

а вместо уротропина применяют аминный модификатор, являющийся продуктом переработки промышленного отхода производства аммиака состава, мас.%:

моноэтаноламин - 15-70,

смесь 1-(2-оксиэтил)имидазолидона-2

и 1-(2-оксиэтил)этилендиамина, не более - 50,

вода - остальное,

вводимый в количестве 0,2-1,8 мас.% в расчете на 100 мас.% карбамидоформальдегидного концентрата.

При этом роль аминного модификатора сводится не только к стабилизации рН в процессе синтеза смолы, но и к модификации последней.

Сущностью предлагаемого решения является синтез пропиточной меламинокарбамидоформальдегидной смолы, включающий конденсацию карбамидоформальдегидного концентрата с первой порцией меламина или карбамида или их смесью в присутствии 0,2-1,8 мас.% аминного модификатора в расчете на 100 мас.% карбамидоформальдегидного концентрата при повышенной температуре до достижения мольного отношения формальдегид:меламин:карбамид=(1,83-2,0):(0,0-0,60):(0,33-1), ввод второй порции меламина или карбамида или их смеси до достижения конечного мольного отношения формальдегид:меламин:карбамид=(1,83-2,0):(0,1-0,7):(0,33-1,2), проведение сополиконденсации до полного растворения меламина и охлаждение готовой смолы.

Предлагаемое техническое решение отличается от известного тем, что в качестве формальдегидсодержащего продукта используют карбамидоформальдегидный концентрат, получаемый окислительным дегидрированием метанола на железомолибденовом катализаторе в реакторе трубчатого типа с последующей хемосорбцией формальдегидсодержащего газа водным раствором карбамида в трехсекционной колонне до достижения мольного отношения карбамид:формальдегид, равного 4,9-5,2, а вместо уротропина используют аминный модификатор, вводимый совместно с карбамидоформальдегидным концентратом в количестве 0,2-1,8 мас.% в расчете на 100 мас.% карбамидоформальдегидного концентрата и содержащий, мас.%:

моноэтаноламин - 15-70,

смесь 1-(2-оксиэтил)имидазолидона-2

и 1-(2-оксиэтил)этилендиамина, не более - 50,

вода - остальное.

Анализ карбамидоформальдегидного концентрата, полученного на железомолибденовом катализаторе, свидетельствует о том, что содержание метанола в нем не превышает 0,3 мас.%, карбамид представлен в связанном виде, преимущественно смесью ди-, три- и тетраметилолмочевин при их мольном отношении (0,10-0,15):(0,52-0,60):(0,30-0,36), а формальдегид как в виде метилолмочевин, так и в гидратированной форме, то есть метиленгликолем.

Соотношение между данными соединениями не является постоянным и определяется условиями хемосорбции формальдегидсодержащего газа раствором карбамида (влиянием рН, температуры, концентрации раствора карбамида, мольного отношение карбамид: формальдегид по секциям абсорбционной колонны). По указанной причине различные промышленные партии карбамидоформальдегидного концентрата отличаются друг от друга по результатам химического анализа, что, однако, не влияет на качество получаемых пропиточных смол.

Разработанный способ получения меламинокарбамидоформальдегидной смолы удовлетворяет условию изобретательского уровня, так как не выявлены решения, совпадающие с его отличительными признаками и, соответственно, не известно их влияние на достигаемый технический результат.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Карбамидоформальдегидный концентрат применяют в виде композиции, содержащей 57,4 мас.% формальдегида, 22,7 мас.% карбамида и 19,9 мас.% воды. Мольное соотношение карбамид:формальдегид равно 1:5,08.

В качестве аминного модификатора используют продукт марки АМ-1, соответствующий требованиям ТУ 2423-017-00206492-2002.

Сравнительная характеристика смол, изготовленных по примерам осуществления предлагаемого способа и по прототипу, представлена в таблице.

ПРИМЕР 1

В реактор емкостью 10 м³ загружают 4600 кг карбамидоформальдегидного концентрата с рН 8.35, 3680 кг деминерализованной воды, 46 кг аминного модификатора АМ-1 и содержимое нагревают до 35-40°С. После этого при интенсивном перемешивании загружают 1600 кг карбамида и температуру в реакторе поднимают до 90°С со скоростью 1-1,5°С в минуту. Смесь выдерживают при данной температуре в течение 15 минут и в нее вводят 600 кг карбамида и 1334 кг меламина. Температура при этом снижается до 80-82°С и поддерживается на этом уровне в течение 20-30 мин до полного растворения меламина. pН реакционной смеси регулируется в интервале 7,5-8,0 подачей уротропина. Смолу охлаждают до 20°С и анализируют.

Мольное соотношение в готовой пропиточной меламинокарбамидоформальдегидной смоле равно формальдегид:меламин:карбамид=1,91:0,23:1,17.

ПРИМЕР 2

В реактор объемом 10 м³ загружают 4600 кг карбамидоформальдегидного концентрата с рН 8,0, 3660 кг деминерализованной воды, 42 кг аминного модификатора АМ-1 и содержимое нагревают до 35-40°С. После этого при интенсивном перемешивании загружают 1050 кг карбамида и 580 кг меламина и температуру поднимают до 85°С со скоростью 1-1,5°С в минуту. Смесь выдерживают при данной температуре 15 минут и в нее вводят 1160 кг меламина и 400 кг карбамида.

Сополиконденсацию проводят при 75°С в течение 15-20 мин до полного растворения меламина. pН реакционной смеси в интервале 7.5-8.0 поддерживают добавкой уротропина.

Мольное соотношение компонентов в пропиточной смоле равно формальдегид:меламин:карбамид=1,91:0,30:0,90.

ПРИМЕР 3

В реактор объемом 10 м³ загружают 4600 кг карбамидоформальдегидного концентрата, 3650 кг деминерализованной воды и 55,2 кг аминного модификатора. Смесь нагревают до 35-40°С, загружают 3072 кг меламина и температуру в аппарате поднимают до 80°С со скоростью 1-1,5°С в минуту. Реакционную массу интенсивно перемешивают при данной температуре в течение 20 мин и загружают 110,4 кг карбамида. Сополиконденсацию завершают через 10 мин и приступают к охлаждению.

pН реакционной смеси в процессе сополиконденсации поддерживают в интервале 7.6-8.2 подачей уротропина.

Мольное соотношение формальдегид:меламин:карбамид в готовой пропиточной смоле составляет 1,91:0,53:0,42

Из описания изобретения и таблицы видно, что по заявленному техническому решению удается получать более вязкие пропиточные меламинокарбамидоформальдегидные смолы с пониженным содержанием метилового спирта.

Таблица
Свойства пропиточных меламинокарбамидоформальдегидных смол по предлагаемому способу и прототипу
Показатель	Значение показателя
	Прототип	Примеры
1	2	3
Мольное соотношение формальдегид: меламин: карбамид	1,91:0,22:0,93	1,91:0,23:1,17	1,91:0,30: 0,90	1,91:0,53:0,42
Условная вязкость по ВЗ-4, с	10-11	22	20	21
Содержание сухого остатка, маc.%	38-40	54,2	54,6	54,4
Концентрация водородных ионов, рН	7	7,7	7,8	7,9
Смешиваемость смолы с водой, мл/мл	Данных нет	1:1,6	1:1,5	1,4
Содержание свободного формальдегида, маc.%	0,3-0,8	0,28	0,25	0,23
Содержание метилового спирта, маc.%	Данных нет	0,08	0,07	0,06
Коэффициент рефракции	Данных нет	1,4385	1,4382	1,4390
Жизнеспособность при 20 °С, сутки	20-30	10	8	6

Способ получения пропиточной меламинокарбамидоформальдегидной смолы, включающий конденсацию формальдегидсодержащего продукта с первой порцией меламина или карбамида или их смесью в присутствии 0,2-1,8 мас.% аминного модификатора в расчете на 100 мас.% формальдегидсодержащего продукта при повышенной температуре до мольного соотношения формальдегид:меламин:карбамид (1,83-2,00):(0,0-0,60):(0,33-1,00), ввод второй порции меламина или карбамида или их смеси до достижения конечного мольного соотношения формальдегид:меламин:карбамид (1,83-2,00):(0,10-0,70):(0,33-1,20), проведение сополиконденсации до полного растворения меламина и охлаждение смолы, отличающийся тем, что в качестве формальдегидсодержащего продукта используют карбамидоформальдегидный концентрат состава, мас.%:

карбамид 20-25

формальдегид 55-60

вода остальное,

получаемый окислительным дегидрированием метанола на железомолибденовом катализаторе в реакторе трубчатого типа с последующей хемосорбцией формальдегидсодержащего газа раствором карбамида, а в качестве аминного модификатора продукт, содержащий, мас.%:

моноэтаноламин 15-70

смесь 1-(2-оксиэтил)имидазолидона

1-(2-оксиэтил)этилендиамина не более 2-50

вода остальное.