Способ получения карбамидной смолы

, СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 12/12 ис ТЕНИ 5 л. Р 27 кая, Е.С .Л. Евтю Потехинна 3., Синтетически отке, изд. "ЛесМ., 1971,СССР74 рскокл. видетельств8 С 13/12,45125 ротот ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБАМИДНОй СМОЛЫ конденсацией мочевиныи формальдегида при постепенноуменьшающемся рН среды от щелочнойдо кислой в присутствии аммиакаили смеси аммиака и кислоты при нагревании, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью улучшения растворимости в воде, повышения механической прочности отвержденных материалов, аммиак добавляют к мочевинеи конденсацию проводят при молярномсоотношении мочевина:формальдегид;аммиак=1:2-2,5:0,25-0,4.Изобретение относится к областиполучения карбамйдных смол используемых в качестве связующих и клеевдля склеивания древесины, изготовления стержней в литейном производстве, а также для изготовления минераловатных изделий.Известны способы получения карбамидных смол путем конденсации мочевины с формальдегидом при моляркыхсоотношениях 1: 2,5-1:1,1, где для 10установления определенного значениярН при синтезе применяют вещества,играющие роль катализаторов реакции,Наиболее часто употребляют едкий натаммиак, гексаметилентетрамин, хлористый цинк и др. 11,Прототипом предлагаемого являетсяспособ получения карбамидной смолыпутем непрерывной конденсации мочевины и формальдегида при молярныхсоотношениях 1;2,3 - 1;1,5 при постепенно уменьшающемся рН среды от8,5 до 4,0 в присутствии 0,083 мольаммиака на 1 моль первоначально загруженной мочевины при температурекипения 2 .25Однако в результате осуществленияэтих способов получают смолу, плохорастворимую в воде, со значительнымсодержанием формальдегида и недостаточной механической прочностью. 30Для повышения растворимости смолы в воде и повышения механическойпрочности по предлагаемому способук мочевине рекомендуется добавлятьаммиак и проводить конденсацию при З 5молярных соотношениях мочевина: формальдегид:аммиак=1:2-2,5;0,25-0,4при постепенно уменьшающемся рН среды от 8,3 до 4,5 и при температурекипения реакционной смеси.Предлагаемый способ заключаетсяв следующем. К 1 моль мочевины добавляют 0,25-0,4 моль аммиака в видеводного раствора и затем вводят2,0-2,5 моль) водный раствор формальдегида. При смешении компонентов наблюдается экэотермическая реакция итемпература поднимается до 50-7 ООС.Нагревают смесь до температуры кипения и выдерживают при этой температуре в течение 1,0-2,5 ч при постепенно уменьшающемся рН среды от7,2-8,0 до 4,7-5,0 до достиженияопределенной вязкости. После этогоконденсационную смесь нейтрализуютщелочью, охлаждают до 60-70 ОС и55отгоняют воду до требуемой концентрации.Для ускорения конденсации в реакцию вводят смесь аммиака и 2,5 отвеса аммиака кислоты, Для снижениясодержания формальдегида в смолениже 1 в смолу дополнительно вводят0,133 моль мочевины от первоначальнозагруженной.При конденсации 0,25-0,4 мольаммиака является оптимальным. Прове дение реакции конденсации мочевиныс формальдегидом при добавлении до0,088 моль аммиака приводит к получению смол с содержанием 18-25метилольных групп, как в обычных карбамидных смолах.Карбамидную смолу по предлагаемому способу можно получать непрерывным методом и с применением плава мочевины ( раствора мочевины), получаемого непосредственно в производстве мочевины.Карбамидные смолы по предлагаемому спосОбу отверждаются обычнымии для карбамидных смол отвердителями.П р и м е р 1. В трехгорлую колбу,снабженную обратным холодильником,мешалкой и термометром, помещают600 г мочевины (10 моль) и 323 гводы 18 моль). После растворения мочевины рН 9,55) вводят 287,5 мл(3,12 моль) 20-ного водного раствора аммиака (рН 12,35) и 1633 г(20 моль) формальдегида в виде36,7-ного водного раствора.Температура поднимается самопроизвольно до 68 С. Реакционную смесьонагревают до температуры кипения ивыдерживают в ней до достижениявязкости 12,0 с по вискозиметруВ 3-4, проверяя значения рН черезкаждые 15 мин.Время, мин рН0 7,215 6,330 5,845 5,560 5,2575 5,2590 5,2115 5,2113 5,05Смолу нейтрализуют введением8-кого водного раствора едкого натра до рН 6,65, охлаждают до 60-70 Си отгоняют воду до достижения коэффициента рефракции 1,475, при этомрН становится равным 8,4.При 60. С вводят 48 г (0.,13 моль)мочевины и конденсируют 30 минпри этой температуре. Полученнуюсмолу охлаждают до 25 ОС и сливают.П р и м е р 2. В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой и термометром, помещают 600 г 10 моль)мочевины,323 мл (18 моль) воды, после растворения мочевины при рН 10,5 вводят 224 мл (3,3 моль) 28-ного водного аммиака (рН 12,8) и 1624 г20 моль) формальдегида в виде36,9-ного водного раствора. Температура поднимается самопроизвольно до 62 оС.Реакционную смесь нагревают докипения и конденсируют при кипениидо достижения вязкости 12,5 с по вискозиметру ВЗпри 20 ОС, проверяярН через каждые 15 мин.Время, минрН0 8,015 7,4530 7,145 6,290 6,1120 6,5150 5,57Смолу нейтрализуют введением 8-ного водного раствора едкого нат. ра до рН 6,63, затем ее охлаждают до 60-70 С и отгоняют воду до досотижения коэффициента рефракции 1,473 при разрежении. Смолу охлаждают до 25 ОС и сливают.П р и м е р 3. В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильни-. ком, мешалкой и термометром, помещают 600 г (10 моль) мочевины, 256 мл 3 моль) 24,5-ного водного аммиака и 1633 г (20 моль) формальдегида в воде 36,7-ного водного раствора. Температура поднимается за счет экзотермической реакции до 60 С (рН 9,05; коэффициент рефракции 1,4038).Смесь нагревают до кипения и кон,денсируют до вязкости 12,5 с по вискозиметру ВЗпри 20 С, проверяя рН через каждые 15 мин.Время, мин рН0 7,8 15 7,0 30 6,75 45 6,1 60 5,65 75 5,5 90 5,4105 5,32 120 5,25Смолу нейтрализуют введением 8-ного водного раствора едкого натра до рН 6,9, охлаждают до 60-70 С и отгоняют воду до достижения коэффициента рефракции 1,467. Затем смолу охлаждают до 25 ОС и сливают.П р и м е р 3. В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой и термометром, помещают 600 г (10 моль) мочевины, 323,1 мл (3,2 моль) 18,4-ного водного аммиака, содержащего 1,1 мл 85-ной муравьиной кислоты и 1734 гП р и м е р 5. В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратнымхолодильником и термометром, помещают 600 г (10 моль) мочевины и323 г (18 моль) воды; после растворения мочевины при рН 0,01 вводят273 г (4 моль) 20-ного водногоаммиака (рН 12,8) и 2050 г (25 моль) 30 формальдегида в виде 36,7-ного водного раствора. Температура поднимается самопроизвольно до 60 ОС. Реакционную смесь нагревают до температуры кипения и конденсируют при 35 кипении до достижения вязкости12,8 с по вискозиметру ВЗпри 20 С0проверяя рН через каждые 15 мнн,Время, мин рН 0 7,6 30 7,15 45 6,2 90 5,8120 5,5Нейтрализуют смолу введением 45 8-ного водного раствора едкогонатра до рН 6,63, охлаждают смолу до 60-70 дС и отгоняют воду (при разрежении) до достижения коэффициента рефракции 1,471; затем смолу ох лаждают до 25 оС и сливают.Свойства смол, полученных по примерам 1-5 приведены в таблице. 40(20 моль) формальдегида в виде34,5-ного водного раствора. Температура смеси при смешении компонентов самопроизвольно поднимается до52 ОС (рН 9,0, коэффициент рефракции1,403) . Смесь нагревают до температуры кипения и конденсируют прикипении до достижения вязкости 12,0 спо вискозиметру ВЗпри 20 ОС, проверяя рН при конденсации: 1 О Время, мин рН0 7,7515 7,230 6,550 5,7 15 70 5,0Смолу нейтрализуют 8-ным воднымраствором едкого натра до рН 6,6,охлаждают до 60-70 С и отгоняют воду при разрежении до достижения коэф-,фициента рефракции 1.476. Полученнуюсмолу охлаждают до 25 С и сливают.о 1 1 1 1 1 сУ м Р Хо аХ И 1 11 1 1 с аеоэ эхоох ЦХ Х чае 8 Вс, г 41 И 3 к аэохх Цэ хо Е сц х о вв 1 ",Л,ЦХ 1 11 1 1 Э о оц Е х ч д хв ц о х 1 д Е Х н х 1 1 оц 1 Ц 1 Р 1 оО:Ех 1 О Ь 1,доов ожец1 Х 1, х 1 х6 1 Де 5 Хцю о ка1 циОХ о а о о о ч о ф г гч а 1 " ГЧ ГЧ гЧ Ю Ю Юо а о в ф г 1 о о о с Ь с о л а ф СО ф о о о оьс ф ф ф 0 а м гм ф т. с с с О 1 ф с.562095 Редактор Л, Письман Техред М,Костик Корректор А. Повх Заказ 6517/2 Тираж .494 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 Из таблицы видно, что карбамидныесмолы, полученные по предлагаемомуспособу, стабильны при хранении,неограниченно смешиваются с водойбез коагуляции, имеют небольшое содержание метильных групп и повышенную механическую прочность,Для определения разрушающего напряжения при сжатии отвержденной смолы и проведения термомеханических испытаний, готовят образцы следующим образом: к 100 г смолы добавляют 10 мл 10-ного водного раствора щаве.- левой кислоты, тщательно перемешивают и выливают в пробирки диаметром 5 12 мм для отверждения. Отвержденныеобразцы вынимают иэ пробирок и нарезают таблетки высотой 10 мм. Полученные образцы испцтывают по ГОСТ 4651-68.