Способ получения карбамидоформальдегидных смол


 


Владельцы патента RU 2437897:

Открытое акционерное общество "Акрон" (RU)

Изобретение имеет отношение к способу получения карбамидоформальдегидных смол, применяемых в качестве связующих при изготовлении древесных плит, древесно-волокнистых плит, фанеры, деталей мебели и столярно-строительных изделий. Способ заключается в конденсации формальдегида к карбамиду при мольном соотношении не менее 2,0:1,0 в среде с переменной кислотностью при температуре не более 100°С до достижения вязкости минимум 700 сантипуаз. Далее следует доконденсация при мольном соотношении формальдегида к карбамиду 0,95-1,5:1,0 в течение не менее 30 минут и окончательное охлаждение. Не менее чем через 10 минут после начала стадии доконденсации в реакционную смесь при температуре 40-65°С вводят такое количество щелочи, чтобы рН находился в интервале 9,0-10,0. Технический результат - получении реакционноспособных карбамидоформальдегидных смол с пониженным временем желатинизации и стабильностью при хранении. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к производству карбамидоформальдегидных смол, применяемых в качестве связующих при изготовлении древесных плит, древесно-волокнистых плит, фанеры, деталей мебели и столярно-строительных изделий.

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 рН используют водные растворы кислот и щелочей (Энциклопедия полимеров, издательство «Советская энциклопедия». Т.2, с.310-315; «Химическая технология древесно-стружечных плит. Лесная промышленность», А.А.Эльберт. - М., 1984 г., с.7-15; патенты US 4410685, дата публикации 18.10.1983, US 4409293, дата публикации 11.10.1983, US 4482699, дата публикации 13.11.1984, US 4968772, дата публикации 06.11.1990, US 4968773, дата публикации 06.11.1990).

Недостатками известных способов являются сложность контроля за процессом синтеза из-за высокой скорости конденсации, недостаточная реакционная способность полученных смол.

Известен способ получения карбамидоформальдегидных смол [SU 1454254, дата публикации 23.01.1989], в соответствии с которым проводится конденсация карбамида и формальдегида при мольном соотношении формальдегида к карбамиду 2,0:1, температуре 80-85°С и рН 7,0-7,4, в течение 30 минут, затем при рН 4,8-5,8 до вязкости 15-50 мПа·с, затем при мольном соотношении формальдегида к карбамиду 1,9:1-1,8:1 в кислой среде до 35-80 мПа·с, затем при рН 5,3-6,5 и конечном мольном соотношении формальдегида к карбамиду 1,3:1-1,0:1 с последующим охлаждением до 35-38°С и доведением рН 7,0-8,0.

Недостатком данного способа является длительное время желатинизации смолы.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения карбамидоформальдегидной смолы конденсацией карбамида и формальдегида [CN 1288923A, дата публикации 28.03.2001], согласно которому нагревают смесь карбамида и формальдегида с мольным соотношением Ф:К=2,0-2,6:1,0 в щелочной среде, при минимум 7,5 рН, далее реакционную смесь подкисляют до минимум 5,8 рН, выдерживают при температуре менее 100°С до достижения вязкости минимум 700 сантипуаз (или сП), вводят щелочь до достижения минимум 7,7 рН, вводят другую порцию карбамида до конечного мольного соотношения формальдегид:карбамид в смоле минимум 0,95-1,5:1,0, при температуре 55-80°С и 7,7-8,7 рН, реакцию продолжают минимум 30 минут, охлаждают и, если требуется, вводят щелочь до 7,8-8,6 рН.

Недостатками указанного способа является получение смолы с длительным временем желатинизации и пониженной стабильностью при хранении. Определяющей характеристикой стабильности смолы является изменение вязкости при хранении. В процессе хранения вязкость смолы увеличивается, что создает трудности для ее транспортировки. Время желатинизации карбамидоформальдегидной смолы важно для ее дальнейшей переработки. Карбамидоформальдегидная смола с большим временем желатинизации приводит к снижению производительности производственных линий по выпуску композитных плит и, следовательно, снижению экономической эффективности производства.

Недостатки способа связаны с синтезом карбамидоформальдегидной смолы в слабощелочной среде при низком конечном мольном соотношении формальдегида к карбамиду 0,95-1,5:1,0.

Задачей изобретения является получение реакционноспособных карбамидоформальдегидных смол с пониженным временем желатинизации и стабильностью при хранении.

Поставленная задача достигается конденсацией формальдегида с карбамидом при мольном соотношении не менее 2,0:1,0 в среде с переменной кислотностью при температуре не более 100°С до достижения вязкости минимум 700 сантипуаз, с последующей доконденсацией при мольном соотношении формальдегида к карбамиду 0,95-1,5:1,0 в течение не менее 30 минут и окончательным охлаждением, при этом не менее чем через 10 минут после начала стадии доконденсации в реакционную смесь при температуре 40-65°С вводят такое количество щелочи, чтобы рН находился в пределах 9,0-10,0.

Конденсация карбамида и формальдегида в щелочной среде преимущественно проводится при рН минимум 7,5, в кислой среде при рН минимум 5,8.

В качестве щелочного агента может применяться водный раствор гидроксида натрия, тетраборат натрия, триэтаноламин, в качестве кислотного агента - водный раствор муравьиной кислоты, нитрат аммония, водный раствор уксусной кислоты, сульфат аммония, хлористый аммоний.

При необходимости, на стадии доконденсации отгоняют часть летучих веществ.

Реакционная способность карбамидоформальдегидных смол напрямую связана с наличием и количеством в конечном продукте реакционноспособных соединений - метилольных групп, а именно чем больше доля метилольных групп, тем выше реакционноспособность карбамидоформальдегидной смолы.

Проведение реакции доконденсации при температуре выше 65°С нецелесообразно, так как это приводит к увеличению вязкости карбамидоформальдегидных смол в результате снижения образования метилольных групп и увеличения концентрации нереакционноспособных соединений, в том числе метиленовых групп. Снижение температуры доконденсации ниже 40°С также не желательно, так как замедляется скорость образования метилольных групп.

Проведение доконденсации при температуре 40-65°С и рН 9,0-10,0 приводит к снижению времени желатинизации смолы, так как щелочная среда способствует ускорению реакции гидролиза метилольных групп. Увеличение рН нецелесообразно, так как увеличивается образование нереакционноспособных соединений.

Введение щелочи менее чем через 10 минут после начала доконденсации препятствует взаимодействию свободного формальдегида со щелочью.

Технический результат изобретения состоит в получении реакционноспособных карбамидоформальдегидных смол с улучшенными физико-химическими свойствами, такими как пониженным временем желатинизации и стабильностью при хранении, вязкость в течение всего срока хранения не превышает 500 сантипуаз.

Возможность осуществления заявленного способа и прототипа иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 (прототип).

Синтез проводят в реакторе с мешалкой. Для синтеза используют карбамид и 53% формалин. К 500 г формалина при 65°С добавляют 20% раствор NaOH, доводя рН формалина до значения 8,2. Вводят 241 г карбамида, устанавливая значение мольного соотношения формальдегид:карбамид 2,2:1,0. Смесь конденсируют 10 минут при температуре 100°С и рН 7,5. Затем добавляют 10% раствор муравьиной кислоты до рН 5,8. Продолжают конденсацию при 100°С до достижения вязкости по вискозиметру Брукфильда 700 сП, и останавливают конденсацию при помощи 20% раствора NaOH, доводя рН реакционной смеси до значения 7,7. Вводят 200 г карбамида, начинают реакцию при мольном соотношении формальдегид:карбамид 1,2:1,0, охлаждают реакционную смесь до температуры 70°С, и вводят в реакционную смесь 1,8 г 20% раствора NaOH, за счет чего в реакционной смеси получают значение рН 8,7, реакционную смесь выдерживают в течение 60 минут. Полученную смолу охлаждают до 25°С.

Пример 2-7. Стадию конденсации формальдегида с карбамидом проводили аналогично прототипу. В примерах 2-3 показано изменение рН на стадии доконденсации. В примерах 4-5 показано влияние на свойства получаемой смолы времени введения щелочного агента на стадии доконденсации. В примерах 6-7 показано изменение температуры на стадии доконденсации.

Условия проведения синтеза и полученные результаты приведены в таблицах.

Методики выполнения измерений по ГОСТ 14231-88.

Таблица 1
условия проведения реакции синтеза карбамидоформальдегидной смолы примеры
прототип по изобретению
1 2 3 4 5 6 7
Приготовление конденсационного раствора
мольное соотношение формальдегида и карбамида в конденсационном растворе 2,2:1,0 2,2:1,0 2,2:1,0 2,2:1,0 2,2:1,0 2,2:1,0 2,2:1,0
рН 7,5 8,0 7,8 7,7 7,5 8,0 7,5
Конденсация в кислой среде
температура, °С 100 98 100 100 100 99 99
рН 5,8 6,0 5,8 5,8 5,8 5,8 5,9
вязкость, сП 700 800 750 770 700 780 820
Доконденсация
мольное соотношение
формальдегида к карбамиду 1,2:1,0 1,05:1,0 0,95:1,0 1,12:1,0 1,06:1,0 1,1:1,0 1,2:1,0
рН 8,7 9,0 9,6 9,8 10,0 9,6 10,0
температура, °С 70 70 70 70 70 45 50
время ввода щелочного агента после начала реакции, мин 5 5 10 10 10 10
Таблица 2
показатели карбамидоформальдегидной смолы Примеры
прототип по изобретению
1 2 3 4 5 6 7
массовая доля сухого остатка, % 67,5 68,2 68,0 68,5 67,7 68,0 68,0
время желатинизации при 100°С, с 46 43 45 41 40 36 32
динамическая вязкость, сП
- после изготовления 400 380 390 380 370 360 400
- по истечении срока хранения 620 550 510 460 420 400 420
водородный показатель, рН 8,4 8,5 8,4 8,5 8,3 8,5 8,4
предельная смешиваемость смолы с водой, при которой наблюдается коагуляция по объему 1:5 1:3 1:2 1:3 1:2 1:3 1:3

1. Способ получения карбамидоформальдегидной смолы конденсацией формальдегида к карбамиду при мольном соотношении не менее 2,0:1,0 в среде с переменной кислотностью при температуре не более 100°С до достижения вязкости минимум 700 сП, с последующей доконденсацией при мольном соотношении формальдегида к карбамиду 0,95-1,5:1,0 в течение не менее 30 мин и окончательным охлаждением, отличающийся тем, что не менее чем через 10 мин после начала стадии доконденсации в реакционную смесь при температуре 40-65°С вводят такое количество щелочи, чтобы рН находился в интервале 9,0-10,0.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для регулирования рН реакционной смеси используют водный раствор муравьиной кислоты, водный раствор уксусной кислоты, хлористый аммоний, сульфат аммония, нитрат аммония, водный раствор гидроксида натрия, тетраборат натрия, триэтаноламин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при доконденсации из реакционной смеси отгоняют часть летучих веществ.



 

Похожие патенты:

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

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для снижения содержания в материалах, получаемых на основе формальдегидосодержащих смол, несвязанного формальдегида.

Изобретение относится к области производства панелей на основе воспроизводимого древесного материала, например, древесно-стружечных плит для внутренней отделки помещений, древесно-волокнистых плит средней плотности и фанеры.

Изобретение относится к области получения синтетических полимерных материалов, в частности к способам получения карбамидоформальдегидных смол (КФС), применяемых в производстве минераловатных теплоизоляционных материалов.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения суммарного содержания карбамида и формальдегида в карбамидоформальдегидном концентрате.
Изобретение относится к способу получения карбамидоформальдегидного концентрата, применяемого в качестве сырья в производстве высококачественных малотоксичных смол, используемых для склеивания древесины, при получении ДСП, ДВП и МДФ класса эмиссии Е-1 по формальдегиду, а также как антислеживающей добавки к карбамиду.

Изобретение относится к способу непрерывного получения формалина и карбамидоформальдегидного концентрата. .
Изобретение относится к технологии производства карбамидоформальдегидной смолы, используемой для изготовления древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит, фанеры, столярно-строительных изделий, склеивания деталей мебели.
Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способам получения карбамидоформальдегидных смол, широко применяемых в деревообрабатывающей промышленности.
Изобретение относится к способу получения карбамидоформальдегидной смолы, которая может быть использована в деревообрабатывающей промышленности в производстве древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит, фанеры, клееных деревянных конструкций

Изобретение относится к способу получения карбамидоформальдегидной смолы

Изобретение относится к способу получения карбамидоформальдегидного концентрата

Изобретение относится к способу непрерывного производства водных растворов аминоформальдегидных смол, предпочтительно, меламиноформальдегидной смолы (MF) или мочевиноформальдегидной смолы (UF), включающему в себя этапы приготовления реакционной смеси аминосоединения и водного раствора формальдегида, добавления катализатора к реакционной смеси и проведения реакции с участием реакционной смеси в присутствии катализатора
Изобретение относится к полимерной химии и к получению компонентов аминопластов для изготовления пленок и других полимерных изделий с особыми свойствами. Способ получения водной дисперсии аминопластов заключается в том, что дисперсию получают путем приготовления концентрированного 50-70%-ного раствора мочевины или смеси мочевины и меламина с формальдегидом при мольном соотношении 1:2,0-2,2. После этого проводят выдержку реакционного раствора при перемешивании в течение 50-60 мин при 50-70°C и pH 7,0-8,0. Добавляют новую порцию мочевины до конечного соотношения 1:0,8-1,3. Выдерживают в течение 10-20 мин, добавляют 0,01-0,5 мас.% стабилизатора в виде водных растворов метилцеллюлозы или ее производных, подкисляют до pH 5,0-6,0. Проводят перемешивание при 50-70°C в течение 10-30 мин до потери растворимости, охлаждение и нейтрализацию системы. Для получения дисперсий в виде твердых частиц отвержденного полимера продолжают перемешивание дисперсной системы при 40-50°C и pH 3,0-4,0 в течение 1-2 часов до получения сыпучего порошка. Технический результат - снижение экзотермического эффекта реакционной смеси, обеспечение стабильности при хранении, разбавляемость водой и совместимость с водными растворами или дисперсиями других полимеров, получение водных дисперсий аминопластов в виде жидких (эмульсии), гелеобразных или твердых (суспензий) продуктов конденсации. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к изготовлению карбамидоформальдегидных олигомеров, используемых для изготовления древесно-стружечных плит. Способ изготовления карбамидоформальдегидного олигомера включает загрузку формалина, его нейтрализацию до pH 7,0-7,5 модификатором-катализатором на основе соли полифункциональной кислоты, введение карбамида, после растворения карбамида, при необходимости, снижение pH до 6,8-7,2 хлористым аммонием с последующим нагревом до 90-92°C и выдержкой в течение 30 мин. Далее проводят снижение pH смеси раствором хлористого аммония до 4,2-4,5 и выдерживают при 90-92°C при перемешивании в течение 30 мин, охлаждают до 60-65°C, доводят pH до 6,7-7,0, добавляют при перемешивании катализатор-модификатор на основе соли полифункциональной кислоты, вводят карбамид и выдерживают при 60-65°C при перемешивании в течение 30 мин с получением олигомера, нейтрализуют модификатором-катализатором на основе соли полифункциональной кислоты до pH 8,0-8,5. В качестве катализатора-модификатора на основе соли полифункциональной кислоты используют модификатор, получаемый путем смешивания едкого натра или калия, молочной или винной кислоты и воды, при соотношении компонентов, мас.ч.: едкий натр или калий 13-15, кислота молочная или винная 16-19, вода 68-69. Технический результат - снижение токсичности при улучшении физико-механических показателей плит, получаемых с использованием карбамидоформальдегидного олигомера по изобретению. 1 табл., 4 пр.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при изготовлении карбамидоформальдегидных олигомеров, используемых для изготовления древесно-стружечных плит. Способ изготовления карбамидоформальдегидного олигомера включает загрузку формальдегида, его нейтрализацию до рН 8,0-9,0 с последующей загрузкой первой порции карбамида до полного его растворения и введением параформальдегида при нагревании с выдержкой до рН не ниже 6,5, введение второй порции карбамида с выдержкой на данной стадии до рН не ниже 6,5, затем для снижения значения рН смеси до 4,5-5,0 добавляют при нагревании раствор хлорида аммония и окончание стадии проверяют по смешиваемости с водой при достижении смешиваемости 1:2-1:3, после чего рН смеси повышают до 8,0-8,5 со снижением температуры до 70-75°C и вводят третью порцию карбамида, после растворения которой олигомер подвергают вакуум-сушке и вводят четвертую порцию карбамида до мольного соотношения карбамида к формальдегиду 1:1,4 с последующим охлаждением олигомера, что позволит снизить содержание свободного формальдегида в карбамидоформальдегидных олигомерах и уменьшит токсичность древесно-стружечных плит, полученных на их основе. 2 табл., 4 пр.
Изобретение относится к способу получения карбамидоформальдегидной смолы, используемой для изготовления древесностружечных плит. Способ проводят в несколько стадий в среде с переменной кислотностью. Способ заключается в том, что проводят слабощелочную конденсацию карбамида и карбамидоформальдегидного концентрата в водном растворе в температурном диапазоне 20-95°C и при pH 7,2-9,2. При этом мольное соотношение формальдегида и карбамида составляет (1,8-2,2):1. Далее выдерживают конденсационный раствор в течение 10-20 мин при температуре 85-99°C. Затем подкисляют конденсационный раствор до pH 4,7-5,5. Подкисление проводят водным раствором глиоксаля с концентрацией основного вещества не более 50 мас.% в количестве 1-20% в пересчете на формальдегид. Далее поликонденсацию реакционной массы проводят в кислой среде, нейтрализуют до pH 7,5-8,5 и одновременно охлаждают до 70-75°C. Доконденсацию реакционной массы проводят с дополнительным вводом карбамида до конечного мольного соотношения формальдегида к карбамиду (1,0-1,25):1. Готовую смолу охлаждают и фасуют. Изобретение позволяет снизить содержание свободного формальдегида в готовой карбамидоформальдегидной смоле и древесностружечной плите на ее основе. 2 пр.

Изобретение относится к способу получения карбамидоформальдегидного концентрата с мольным отношением карбамид:формальдегид 1:(4,9-5). Способ включает окислительное дегидрирование метанола в формальдегид на серебряном или железомолибденовом катализаторе в одном или нескольких реакторах трубчатого или полочного типа и хемосорбцию формальдегидсодержащего газа в двух последовательно расположенных колонных аппаратах. При этом абгаз из первого колонного аппарата делится на две части в соотношении 1:4 с подачей меньшей на каталитический дожиг, а большей во второй колонный аппарат на хемосорбцию 15-25%-ным раствором карбамида с образованием в нем форконденсата с мольным отношением карбамид:формальдегид, равным (0,1-0,5):1, смешиваемого с 50-65%-ным водным раствором карбамида в прямоточном смесителе и подаваемого далее на хемосорбцию формальдегидсодержащего газа в верхнюю секцию первого колонного аппарата. Изобретение позволяет оптимизировать схему получения карбамидоформальдегидного концентрата с целью повышения эффективности производства и снижения содержания формальдегида в абгазе, направляемом в реактор окислительного дегидрирования метанола. 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к способу получения карбамидомеламиноформальдегидной смолы, карбамидомеламиноформальдегидной смоле, полученной таким способом, применению такой смолы, композиционному материалу, содержащему указанную смолу, и изделию, содержащему такой композиционный материал. Способ характеризуется ступенчатой конденсацией карбамида и формальдегида и последующей соконденсацией полученного форполимера с меламином. Карбамидоформальдегидный концентрат может быть использован как формальдегидное сырье для получения карбамидомеламиноформальде-гидной смолы. Конденсацию с карбамидом осуществляют в три этапа, проводя порционное введение карбамида. Процесс проводят в средах с переменной кислотностью и при нагревании. Деионизированная вода может использоваться как регулятор вязкости. Бура может добавляться в реакционную смесь на стадии соконденсации с меламином. Технический результат - получение смолы, имеющей высокий сухой остаток, незначительное содержание свободного формальдегида. Смола стабильна при хранении, имеет короткий период желатинизации и отличные физические и механические свойства, может использоваться как химический отвердитель, т.е. для производства древесностружечных и древесноволокнистых плит и других композиционных материалов. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 пр.
Наверх