Способ получения карбамидоформальдегидной смолы


 


Владельцы патента RU 2443721:

Открытое акционерное общество "Метафракс" (RU)

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. Способ заключается в конденсации карбамида и формальдегида при начальном и конечном мольном соотношении 1:1,95-2,1 и 1:1,01-1,6 соответственно, в среде с переменной кислотностью при нагревании, доконденсации с дополнительным количеством карбамида. Формальдегид вводят в виде параформа и 37%-ного раствора формальдегида, проводят конденсацию при температуре 90-100°С в течении 30-60 минут при изменении кислотности от 9,0-8,0 до 5,8-5,0. Далее добавляют карбамид и проводят доконденсацию при температуре 65-90°С в течение 30-90 минут, изменяя кислотность до 7,5-8,5. Смесь охлаждают до температуры 20-30°С. Технический результат - снижение токсичности получаемой карбамидоформальдегидной смолы. 1 з.п. ф-лы., 1 пр.

 

Изобретение относится к области химической промышленности, к получению карбамидоформальдегидных смол, которые могут быть использованы в деревообрабатывающей промышленности в производстве древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит, фанеры, столярно-строительных изделий, клееных деревянных конструкций и т.д.

Известен способ получения карбамидоформальдегидной смолы по патенту РФ на изобретение №2280045, C08G 12/12, 2006. Способ заключается в получении смолы путем конденсации формальдегида и карбамида, взятых в виде водной композиции, и доконденсации, проводимой в несколько стадий, с добавлением карбамида и буферной добавки. В качестве регулятора вязкости карбамида используют 37%-ный формалин, вводимый на стадии щелочной конденсации. Недостатком является высокая эмиссия формальдегида при эксплуатации конечного продукта, получаемого на основе данной смолы.

В способе получения карбамидоформальдегидных смол по патенту на изобретение №2121482, C08G 12/40, 1998 смолы получают конденсацией карбамида с формальдегидом в присутствии модификатора в среде с переменной кислотностью, концентрированием, введением дополнительной порции карбамида в две порции при определенных соотношениях компонентов, pH среды, температуре и продолжительности. Недостатком являются невысокие физико-механические характеристики смолы, длительность процесса ее получения.

В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбран способ получения карбамидоформальдегидной смолы по патенту РФ на изобретение №2059663, C08G 12/12, 1996. По данному способу конденсируют карбамид и формальдегид в водной среде с переменным pH при нагревании при мольном соотношении формальдегида к карбамиду (1,6:1) - (2,261) смешением 35-55% водного раствора формалина или карбамидоформальдегидного концентрата, добавляют карбамид до мольного соотношения формальдегида (1,6:1) - (1.2:1) и проводят дальнейшую конденсацию с последующим снижением температуры. Недостатком является сложность и длительность технологического процесса, повышенная токсичность смол, недостаточная их прочность.

Технической задачей изобретения является улучшение потребительских свойств смолы.

Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение токсичности получаемой смолы.

Технический результат обеспечивается за счет того, что в способе получения карбамидоформальдегидной смолы, заключающемся в конденсации карбамида и формальдегида при начальном, промежуточном и конечном мольном соотношении 1:1,95-2,1, 1:1,55-1,75 и 1:1,01-1,6 соответственно, в среде с переменной кислотностью при нагревании, доконденсации с дополнительным количеством карбамида, согласно изобретению, формальдегид вводят в виде параформа и 37%-ного раствора формальдегида, проводят конденсацию при температуре 90-100°С в течении 30-60 минут при изменении кислотности от 9,0-8,0 до 5,8-5,0, далее добавляют карбамид и проводят доконденсацию при температуре 65-90°С в течение 30-90 минут, изменяя кислотность до 7,5-8,5, охлаждают смесь до температуры 20-30°С. Возможно проведение стабилизации смеси аммиачной водой при окончании конденсации после достижения значения кислотности 5,8-5,0 и после проведения доконденсации при достижении значения кислотности 7,5-8,5.

Технический результат достигается тем, что для проведения конденсации используют карбамид и формальдегид, взятый в виде параформа и 37%-ного раствора формальдегида (далее просто формальдегид), и тем, что конденсацию начинают с щелочной стадии, постепенно понижая кислотность начиная pH 9. Использование параформа обусловлено тем, что параформ представляет собой смесь линейных полимерных молекул формальдегида, на концах которых расположены гидроксигруппы: НОСН2ОСН2-…ОСН2ОН или (CH2O)nН2О, где индекс n меняется в пределах от 10 до 100. Параформ характеризуется линейным строением молекул. Скорость растворения параформа зависит от величины pH, максимальная скорость наблюдается при pH 6-8. При нагревании параформа в щелочной среде до температуры 90°С происходит процесс деполимеризации параформа с освобождением метилольных групп CH2OH. Экспериментально определено, что максимальное растворение до однородности продукта достигается только в присутствии карбамида и при температуре 86°С. Благодаря тому, что метилольные группы обладают высокой реакционной способностью, при добавлении карбамида во время проведения доконденсации в щелочной среде происходит присоединение метилольных групп к карбамиду с образованием метилмочевин (МММ, ДММ, ТММ (монометилмочевина, диметилмочевина, триметимочевина, соответственно). В результате чего происходит дополнительное связывание формальдегида в метилольные группы, уменьшается токсичность готового продукта. Использование 37%-ного раствора формальдегида (формалина) способствует формированию линейных олигомерных структур в процессе его конденсации с карбамидом и повышает тем самым вязкость и смешиваемость смолы с водой. Раствор параформа при деполимеризации можно рассматривать как раствор концентрированного формалина, поэтому технология проведения синтеза сходна с технологией получения смол из КФК (концентрированного формалина). Оптимальные режимы проведения синтеза выбраны в процессе отработки технологии опытным путем. При данных режимах обеспечиваются высокие физико-механические показатели получаемой смолы.

Процесс получения карбамидоформальдегидной смолы проводят следующим образом.

Готовят реакционную смесь путем загрузки расчетного количества 37% формалина, доводят pH до величины 9,0-8,0 раствором едкого натра, карбамида. Добавляют параформ. Нагревают смесь до температуры 80°С. Проводят щелочную стадию конденсации, нагревая смесь до температуры 85°С. Далее происходит ее саморазогрев до 90°С. Проводят выдержку 30 минут при рН≈7,2. Проводят конденсацию в кислой среде с загрузкой 20%-ного раствора хлористого аммония до pH не ниже 5,0 при температуре 90-92°С. Время конденсации зависит от объема реактора. Кислую стадию конденсации завершают при начале коагуляции, появлении мелкого порошка. Контроль завершения операции проводят отбором 2-3 капель пробы смолы в 5 мл воды при температуре 13-15°С. Проводят нейтрализацию загрузкой едкого натра до pH≈8,15 и охлаждение. Далее, проводят доконденсацию, добавляя две дополнительные порции карбамида. Загрузку карбамида производят при температуре 75°С в течение 30-90 минут, изменяя кислотность до pH 7,5. Стабилизируют смесь раствором едкого натра. Охлаждают готовую смолу. Показатели готовой смолы определяют через сутки после изготовления.

Пример 1

Синтез низкомольной марки КФС проводят, используя параформальдегид марки Granuform ЗАО «Алгол-Кемикалс», 37% формалин ОАО «Метафракс». Для проведения синтеза карбамидоформальдегидной низкомольной смолы разработана компьютерная программа загрузки смолы с мольным соотношением карбамида и формальдегида К:Ф=1:1,09. Программа загрузки приведена ниже:

содержание общего формальдегида, % 53
объем реактора в литрах 1000
мольное соотношение К1:Ф в реакционной смеси 2
мольное соотношение К2:Ф в смоле 1,65
мольное соотношение К3:Ф в смоле 1,09
требуемый сухой остаток, % 66

Загрузка на реактор

количество загружаемого формалина, кг 300
количество загружаемого параформа, кг 129
количество загружаемой воды, кг 0
количество загружаемого карбамида, кг 224
количество карбамида для доконденсации, кг 52,3
количество полученной смолы, кг 141,1

Проводят загруз расчетного количества 37% формалина, доводят pH до величины 8,5 добавляя раствор едкого натра, карбамида, подают пар в рубашку реактора для нагрева смеси. Добавляют параформ. Нагревают смесь до температуры 80°С. Проводят щелочную стадию конденсации, нагревая смесь до температуры 85°С. Проводят щелочную стадию конденсации, нагревая смесь до температуры 85°С. Далее происходит ее саморазогрев до 90°С. Проводят выдержку 30 минут при pH≈7,2-7,6. Проводят конденсацию в кислой среде с загрузкой 20%-ного раствора хлористого аммония до pH не ниже 5,0 при температуре 90-92°С. Конденсация протекает в течение 40-60 минут. Завершают кислую стадию конденсации при средней коагуляции (мелкий порошок) 2-3 капель пробы смолы в 5 мл воды (t=13-15°С). Проводят нейтрализацию загрузкой едкого натра до pH≈8,1-8,4 и охлаждение. Далее проводят доконденсацию, добавляя две дополнительные порции карбамида. Загрузку карбамида производят при температуре 65°С. Стабилизируют смесь раствором едкого натра. Охлаждают готовую смолу. Показатели готовой смолы определяют через сутки после изготовления. Массовая доля свободного формальдегида в смоле составляет 0,033%.

Современные потребители смол предъявляют особые требования к качеству, связанные с содержанием свободного формальдегида в смоле. Требования связаны как с условиями обеспечения охраны труда, так и с качеством древесно-стружечных плит в части обеспечения класса эмиссии E1. При допустимой норме массовой доли свободного формальдегида в смоле 0,15% массовая доля свободного формальдегида в карбамидоформальдегидных смолах, получаемых с использованием параформа, составляет 0,032-0,11%.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет снизить выделение свободного формальдегида из полученной смолы.

1. Способ получения карбамидоформальдегидной смолы, заключающийся в конденсации карбамида и формальдегида при начальном и конечном мольном соотношении 1:1,95-2,1 и 1:1,01-1,6 соответственно, в среде с переменной кислотностью при нагревании, доконденсации с дополнительным количеством карбамида, отличающийся тем, что формальдегид вводят в виде параформа и 37%-ного раствора формальдегида, проводят конденсацию при температуре 90-100°С в течение 30-60 мин при изменении кислотности от 9,0-8,0 до 5,8-5,0, далее добавляют карбамид и проводят доконденсацию при температуре 65-90°С в течение 30-90 мин, изменяя кислотность до 7,5-8,5, охлаждают смесь до температуры 20-30°С.

2. Способ получения карбамидоформальдегидной смолы по п.1, отличающийся тем, что при окончании конденсации после достижения значения кислотности 5,8-5,0 и после проведения доконденсации при достижении значения кислотности 7,5-8,5 проводят стабилизацию смеси аммиачной водой.



 

Похожие патенты:
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.

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 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