Способ получения фенолмочевиноформальдегидных смол

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет -С 08 С 14/08 Государствеииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытийДата опубликования описания 230882(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕНОЛМОЧЕВИНОФОРМАЛЬДЕГИДНЫХСМОЛ 20 30 Изобретение относится к получениюсвязующих на основе фенола, формальдегида и мочевины, применяемых всоставе композиций для производствалитейных форм и стержней в нагреваемой оснастке,Известен способ получения связующего, согласно которому на первойстадии фенол, мочевину и формальдегид конденсируют в щелочной среде,на второй стадии подкисляют минеральной кислотой, добавляют глицерин ипродолжают реакцию конденсации вкислой среде. Вязкость полученной смолы регулируют отгонкой соответствую-. 15щего количества воды 13 . Недостатками фенолмочевиноформальдегидного связующего, полученного этим способом, являются низкие стабильность свойств при хранении и скорость отверждения. Прочность литейных форм и стержней на основе этого связующего также недостаточно высока.Известен способ получения фенолмочевиноформальдегидной смолы, включающий поликонденсацию фенола, моче- вины, формальдегида и фурилового спирта в присутствии щелочного катализатора на первой стадии, а на второй стадии - введение 5 вес,ч. диэтиленгликоля на 100 вес.ч. смолы 23.Полученное данным способом связующее имеет достаточную стабильность свойств при хранении, однако скорость егО отверждения низка и не отвечает требованиям производства стержней на современных высокоскоростных автоматических линиях, Кроме того, фуриловый спирт является дефицитным и довольно дорогостоящим продуктом.Известен также способ получения фенолмочевиноформальдегидной смолы, включающий поликонденсацию фенола, формальдегида и мочевины в присутствии едкого натра с последующей нейтрализацией смесью ортофосфорной кислоты и глицерина и вакуумной сушкой, По окончании сушки в готовую смолу для стабилизации свойств вводят этиловый спирт в виде 30-ного водного раствора. Полученное связующее характеризуется высокой реакционной способностью и стабильностью свойств при хранении как в отношении нарастания вязкости, так и по прочностным показателям 3) .Основным недостатком данного связующего является высокое содержаниеисходных мономеров, способных приотверждении выделяться в виде паровв окружающую среду и ухудшать санитарно-гигиенические условия работы.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ, сущность которого 5заключается в том, что первую ста-дию процесса проводят при весовомсоотношении фенол;формальдегид100:54 в присутствии ИаОН при температуре кипения в течение 30-40 мнн,10на второй стадии вводят 58 вес,ч. моче.вины, 73 вес.ч. формальдегида и14 вес.ч, ацетона и выдерживают при90-92 ОС 15 мин, продукт подкисляют,добавляют этиленгликоль и продолжают реакцию еще 30 мин при этой жетемпературе. Полученный продуктнейтрализую и подвергают вакуумнойсушке. Согласно известному способу,с 1 моль фенола взаимодействует0,5-1,5 моль мочевины, 0,1-1,0 мольацетона, 2-7 моль формальдегида и0,1-0,8 моль двухосновного алифатического спирта 41,Связующее, полученное известнымспособом, имеет достаточно высокиепоказатели по термостойкости и скбрости отверждения, однако вязкостьего высока,что обусловлено многостадийностью и сложностью процесса.Высокая вязкость связующего затруд- ЗОняет процесс изготовления литейныхформ и стержней и оказывает отрицательное влияние на их качество.Кроме того, прочностные свойстваизделий низки. Достижение необходимых прочностных свойств изделийпри меньшем расходе связующего значительно снижает себестоимость форми стержней.Цель изобретения - снижение вяз Окости смолы, которая обеспечиваетвысокую прочность литейных форм истержней на ее основе.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу получения ,45Фенолмочевиноформальдегидных смол,включающему конденсацию фенола, мочевины, формальдегида и ацетона в щелочной среде При температуре кипенияс последующим введением этиленгликоля в зону реакции, вакуумной сушкойи выделением готового продукта, сначала проводят конденсацию при мольном соотношении фенол:мочевина:формальдегид:ацетон (1,0-1,1):(0,6-0,8):(4,5-4,8)(0,14-0,34) в течение5515-60 мин, затем добавляют 0,130,35 моль этиленгликоля на моль фенола и выдерживают при 60-70 ОС в течение 5-10 мин.условия проведения предлагаемогоспособа обеспечивают получение связующего иной структуры по сравнению сизвестным, При одновременной загрузкефенола, мочевины, формальдегида и ацетона, ацетон и мочевина, благодаря более высокой реакционной способности при значениях РН, близких к нейтральному, образуют с формальдегидом метилольные производные мочевины и ацетона, к которым присоединяется фенол, оставаясь концевой группой макромолекул, что препятствует образованию длинных полимерных молекул с высокой полярностью. Полученное предлагаемым способом связующее характеризуется низкой вязкостью и имеет высокую прочность в отвержденном состоянии.П р и м е р 1. В трехгорлуюколбу, снабженную мешалкой и обратным холодильником, загружают 100 г фенола, 135 г формальдегида, 35 г мочевины, 8 г ацетона и гидроокись натрия до РН 8,6. Смесь постепенно нагревают при перемешивании до 98- 102 С и выдерживают при этой температуре 15 мин до коэффициента рефракции 1,445Затем реакционную смесь охлаждают до 60 ОС, вводят 8 г этиленгликоля и выдерживают при этой температуре 5 мин, затем переключают холодильник на "прямой" и сушат смолу при вакууме 550650 мм рт.ст. до коэффициента рефракции 1,482.П р и м е р 2. Аналогично примеру 1 в колбу загружают 100 г фенола, 145 г формальдегида, 50 г мбчевины, 20 г ацетона и гидроокись натрия до рН 8,7. Смесь нагревают до 98-102 С и выдерживают при этой температуре 40 мин до коэффициента рефракции 1,444. Затем реакционную смесь охлаждают до 65 С, вводят 20 г этиленгликоля, выдерживают 10 мин и подвергают вакуумной сушке до коэф. - фициента рефракции 1,483.П р и м е р 3. Аналогично примеру 1 в колбу загружают 100 г фенола, 140 г формальдегида, 45 г мочевины, 14 г ацетона и гидроокись натрия до РН 8,5. Смесь нагревают до 98-102 ОС и выдерживают при этой температуре 60 мин до достижения коэффициентарефракции 1,445. Затем реакционнуюсмесь охлаждают до 70 ОС, вводят14 г этиленгликоля, выдерживают приэтой температуре 5 мин и подвергают вакуумной сушке до коэффициента Рефракции 1,486,В табл.1 приведены свойства связующего, полученного предлагаемымспособом, в сравнении со свойствамисвязующего, полученного известнымспособом.4,0 3,7 66,9 Сухой остаток, Ъ 66,0 69 0,5 2,5 Таблица 2 Прочность при растяжении, кгс/см Продолжительность выдержки образцов, с Связующее по примеру 2 Связующее по известномуспособу 16,6 13,4 10 24,3 20 19,7 21,3 22,7 26,0 26 36 27,0 30,8 32,3 50 Формула изобретения Как видно, из табл.1, вязкость связующегополученного предлагаемым способом, в 8-10 раз ниже вязкости связующего, полученного известным способом.На смолах, полученных согласно приведенным примерам, были изготовлены песчано-смоляные смеси следующего состава, вес.ч.Песок кварцевый . 100 Катализатор отвержденияСмола Как видно иэ табл.2, предлагаемое связующее обеспечивает более высокие прочностные свойства иэделий на его основе. Прочность при растяжении повышена в среднем на 20. Способ получения фенолмочевинофор.- мальдегидных смол, включающий конденсацию фенола, мочевины, формальдегиВ качестве катализатора отверждения используют водный раствор мочевины, хлористого алюминия и хлористого аммония.2 Из полученных смесей были изготовлены образцы "восьмерки"и проведены из испытания на прочность,З 0 В табл.2 приведены данные, характеризующие прочность образцов наоснове смол, полученных предлагаемыми.известным способами. да и ацетона в щелочной среде при тем пературе кипения с последующими введением этиленгликоля в зону реакции, вакуумной сушкой и выделениемготового продукта, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения 60 вязкости смолы, сначала проводят конденсацию при мольном соотношении фенолмочевина:формальдегид:ацетон,равном (1,0-1,1): (0,6-0 82:(4,5-4,8):952871 гликоля на 1 моль фенола и выдерживают при 60-70 С в течение 5-10 мин. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе,Заказ 6203/38 Тираж 514 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, МосКва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", Г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1 Патент США Р 34,04198,кл. 260-.840, опублик. 1973 г.2, Патент США 9 37165121 (л. С 08 С 51/24, опублик. 1973.3. Авторское свидетельство СССР Р 565923, кл. С 08 Е 61/14, опублик. 1977.4. Патент ФРГ 9 2012588, кл. С 08 С 8/28, опублик. 1976 (прототип) .