Способ получения мочевиноформальдегидных смол

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51 М. Кп.з С 08 Е 12/12 с присоединением заявки М -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088. 8) Опубликовано 070383 Бюллетень М 9 Дата опубликования описания 070383 Смирнова, Н.Д. Эксанова, Е.С. Потехина, "Матвелашвили, В.В. Каменнова, В.М. Демкин,Мехтиев, М.-Л.С. Кроль, А.С. Ефремов,Богачев, Ф.З. Сохор и Н.Н. Молоткова(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНОФОРМАЛЬДЕГИДННХ СМОЛИзобретение относится к получению мочевиноформальдегидных смол, используемых в качестве связуюших в производстве древесностружечных плит, клеев для склеивания древеси.ны и других целей.В поСЛеднее время большое внимание уделяется работам по интенсификации процессов получения мочевиноформальдегидных смол с улучшенными технологическими и санитарно-гигиеническими характеристиками, по охране окружаюшей среды от вредных выбросов в атмосферу.Известен периодический способ получения мочевиноформальдегидной смолы в присутствии аммиака, заключающийся в добавлении к 65-ному водному раствору мочевины водного аммиака и конденсации мочевины с формальдегидом при температуре кипения при молярных соотношениях мочевины формальдегида и аммиака 1:2 - 2,5:0,25 - 0,4 при постепенно уменьшаюшемся рН среды от 8,0 до 5,0 в течение 115-150 мин 1.Недостаток этого способа заключается в,длительном времени конденсации, получаемые смолы имеют низкую вязкость (20-34 с), большое время желатннизации при 100 фС в присутствии ИН 4 С 1 (65-85 с.) и высокое содержание свободного формальдегида (от 0,8 до 2,1%)еБлижайшим прототипом является спосрб получения мочевиноформальдегидных смол конденсацией мочевины и концентрированного раствора формальдегида и гексаметилентетрамина при нагревании в среде с переменной кислотносз.ью 2,Конденсационные растворы, полу . ченные по этому способу, представляют собой смесь первичных метилольных производных мочевины и применяются только для получения прессовочных композиций. При стоянии из раствора постепенно выделяются кристаллические метилольные производные мочевины. Смола же из первоначальных продуктов образуется в ре" эультате их дальнейшей конденсации на наполнителе на всех стадиях изготовления пресс-порошка. В условиях реакции, приведенных в патенте, нельзя получить мочевийоформальдегидную смолу, пригодную для использования в качестве свяэуюшего для древесностружечных плит и клеев для древесины.Целью настоящего изобретения является интенсификация процесса и уменьшение времени желатинизации смол.Эта цель достигается тем, что визвестном способе 2 мочевину и гексаметилентетрамин берут в мольном соотношении соответственно1:0,002 - 0,01 и конденсацию проводят с постепенным изменением рН среды от 7-9 до 4,5-5,5 с последующей 10 доконденсацией с мочевиной в щелочной среде до конечных мольных соотношений мочевина:формальдегид 1:1,3 - 1,6.Предлагаемый способ заключается 15в следующем, В первый реактор каскада непрерывно поступает смесь моче- вины, формалина и гексаметилентетрамина ( ГМТА ) в молярном соотношении 1:1,9 - 2,2:0,002 - 0,01 с 20 рН 7,0-9,0, уменьшающимся до 5,5- 4,5 во втором реакторе. Во втором реакторе реакция ведется до достижения вязкости конденсационного раствора 170-360 сп. Далее нейтрализованный до рН 7,2-7,8 смоляной раствор непрерывно поступает в трубчатый теплообменник или выпарной аппарат типа "труба в трубе", где при 90-105 фС происходит его концентрирование до достижения коэФфициента рефракции 1,455-1,462, В случае применения концентрированного формалина с содержанием формальдегида не менее 53 стадия концентрирования не проводится. Смоляной раствор с ко- эффициентом рефракции 1,455-1,462 непрерывно поступает в следующий реактор на доконденсацию с дополнительным количеством мочевины при 50-65 С до конечного молярного со- "О отношения мочевины с формальдегидом 1:13 - 1:1 с 6:Для стабилизации можно применятьтетраборат натрия в количестве 0,10,05, 25-ный водный аммиак 0,5-1от веса смолы. Общее время конденсации в обоих реакторах 10-40 мин взависимости от количества катализатора и первоначального рН реакционного раствора. Метод может быть какпериодический, так и непрерывный.Формальдегид применяют в виде45-65-ного водного раствора, мочевину - кристаллическую, гранулированную или в виде плава (70-90-ноговодного раствора мочевины)Гексаметилентетрамин (ГМТА) можно применять в кристаллическом виде,а также получаемый в момент образования при прибавлении аммиака (в 60количестве 0,008-0,04 моля на мольпервоначально загруженной мочевины) в формалин.П р им е р 1. В первый реакторкаскада непрерывно поступает реак ционная смесь мочевины (гранулированной), формальдегида (50-ный формалин) и ГМТА в молярном соотношении 1:1,95:0,0043 с рН смеси 8,0,где процесс ведется при 96-100 фСпри перемешивании и постепенно уменьшающемся рН среды от 5,3 в первомреакторе до рН - 4,90 во втором реакторе. Во втором реакторе реакцияведется до достижения вязкости 170200 сп. Далее смоляной раствор, нейтрализованный до рН 7,2-7,4, непрерывно поступает в трубчатый теплообменник, где при 100 С и атмосферном давлении происходят дальнейшаяконденсация и концентрирование додостижения коэффициента рефракции1,455-1,462. Затем смоляной растворнепрерывно поступает в следующийреактор на конденсацию при 50-65 Сс дополнительной мочевиной, количество которой обеспечивает молярноеотношение мочевины к Формальдегиду1:1,3 в готовой смоле.Для стабилизации может быть применен тетраборат натрия.Время пребывания в каждом реакторе конденсации 9 мин. Общее времяконденсации 18 мин.П р и м е р 2. Условия конденсации и дополнительной конденсации смочевиной как в примере 1; концентрирование смоляного раствора в этомслучае не проводится,Реакционная смесь имеет молярноесоотношение мочевина (кристаллическая);формальдегид (53-ный Формалин):ГМТА 1:2,2:0,01; рН смеси 8,6;рН смеси в первом реакторе 5,25, вовтором - 4,85; вязкость 350-380 сп,конечное молярное соотношение мочевины и формальдегида в смоле 1:1,38.Общее время конденсации 22 мин.Для стабилизации применен тетраборат натрия.П р и м е р 3. Процесс протекаеткак в примере 1. Реакционная смесьимеет соотношение в молях мочевина(55-ный Формалин) и аммиак (25-ныйводный раствор) 1:2,1:0,022; рН смеси 8,95; рН среды в первом реакторе5,2, во втором реакторе - 4,8. Концентрирование смолы в этом случаене проводится. Конечное молярноесоотношение в готовой смоле мочевины к формальдегиду 1:1,38, Общее время конденсации 15 мин. П р и м е р 4. Процесс протекает как в примере 1. Реакционная смесь имеет соотношение в молях мочевина (кристаллическая):формальдегид (48-ный Формалин) : аммиак (25-ный водныи раствор) 1:2,0:0,036, рН смеси 9,0, рН смеси в первом реакторе 5,4, во втором - 5,05, вязкость 250 сп. Конечное молярное соотноше1002305 ние мочевины и формальдегида в гото-вой смоле 1:1,6. Общее время конденсации 40.мин. Для стабилизации применен 25-ный водный аммиак (1. от веса смолы)П р и м е р 5. В реактор, снабженный мешалкой, термометром, обратным холодильником, помещают 2 моля формальдегида (65-ный формалин, нейтрализованный 1 М раствором едкого натра до рН 4,5), 0,01 моля ГМТА и 1 моль мочевины (75-ный водный раствор). Реакционную смесь (рН - 8,6) нагревают до 95-98 С и конденсируют в течение 30 мин, рН среды при этом постепенно уменьшается.Время Температура рН 7,86,18 90100 0 мин 6 мин 12 мин 18 мин 30 мин 98 98 96 5,16 5,02 5,02 Таблига 1 Сравнительная характеристика смол Смолы, получаемые РРпп Наименованиепоказателей 1 Молярные соотношениямочевины:формальдегида:гексаметилентетра- мина 1:1,3-1,6::0,0032-0,021 2 Температура реакции, фС 90-98 90-105 23-65 10-40 60-240 90 4 Концентрация водородных ионов (рН среды) 7-9-5,5-4,5 5,2-4,9 7-9,0 5 Содержание свободного формальдегида 0,9 0,08-0,5 4-6 ч при50-55 С Не менее 60 суток 6 Продолжительность хранения при 20+1 С Не менее 60 суток 7 Отщепление формальдегида при отверждении0,15 0,014 3 Время конденсации, мин Полученную смолу нейтрализуют 1 Храствором едкого натра до рН 7,45и конденсируют с дополнительным количеством мочевины при 50-65 С втечение 30 мин, Молярные соотношения мочевины и формальдегида в готовой смоле 1;1,33. Концентрированиесмолы в этом случае не проводится,Смола стабилизируется тетраборатомнатрия.10Преимуществом предлагаемого способа по сравнению с прототипом явля-ются: получение смол, пригодных дляприменения в качестве связующего 15 для древесностружечных плит и клеев для древесины, стабильных прихранении при нормальной температуре не менее двух месяцев.Получаемые по предлагаемому спо собу смолы имеют лучшую скоростьжелатинизации при 100 С, что даетзначительный эффект при переработкесмол в изделия.о о 1 х о ы ж х Ю о н о х х д х ф г Н М ххх 15" оыы цо х охе аф х ыцохо э оо ао Й щ х э 1 а, Азха НЦОЩ фх ахоа вф о ц що 4 сф фщ э дай ж И айдсхамсоЯооО) аооэоЛакндоо фоэиЮЕБщцЦ)Ю фойч х оОе Фй ао х хх жсМ М 4 ООФ Х 1а е ооо - е очщю а хо ц щ юЦ т 1еехц н хаФЩ Э 1ыааа е овхф 3 1 Р 1 хыЦа 3 ОхНоо э аео е е х х о1002305 10 Формула изобретения Составитель И. ГинзбургРедактор Б, Федотов Техред А.Бабинец Корректор И. Шароши Заказ 1723/9 тираж 492 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Способ получения мочевиноформальдегидных смол конденсацией мочевины, концентрированного раствора формальдегида и гексаметилентетрамина .при нагревании в среде с переменной кислотностью, о т л и ч а ю щ и й - с я тем,.что, с целью интенсификации процесса и уменьшения времени желатинизации смол, мочевину и гекса метилентетрамин берут в мольном соотношении соответственно 1:0,002 -0,1 и конденсацию проводят с постепенным изменением рН среды от 7.-9до 4,5-5,5 с последующей доконденсацией с мочевиной в щелочной средедо конечных мольных соотношений мочевины и формальдегида, равных1:1,3 - 1,6.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 562095, кл. С 08 С 12/12, 1973.2. Патент СНА Р 3996190,кл. С 08 С 12/12, опублик. 1976.