Способ получения мочевиноформальдегидной смолы

А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАМСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 06 86 12 З(5 с Е АВТОРСНО ЕТЕЛЬСТВУ ая 74.еи ип). ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗО(54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНОФОРМАЛЬДЕГИДНОЙ СМОЛЫ прецконценсацией мочевины и формальцегицав среде с переменной кислотностью споследующим цобавпением мочевийы цо соотношения ее с формальцегицом 1:1,6 прнагревании, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения склеивакъ 1щей способности связукяпего в услови,ях повышенной влажности, на стадии прецконденсации мочевины и формальцегицавводят активный ил в количестве 115%от веса формапьдегида,1033 1Изобретение относится к способамприготовления мочевино 4 ормальдегидныхсмол и может найти широкое применениев производстве связующих, предназначенных для использования в технологии производства бумаги, картона, древесноволокнистых и древесностружечных плит.Известен способ получения клея длядревесины, в основе которого заложенаобработка пренконденсата мочевиноформальдегидной смолы мочевиной. Предконденсат мочевиноформальдегидной смолыполучают смешением формальдегида и мочевины в соотношении 1:2,5-4 с дальнейшей выдержкой при комнатной температуре и рН 1-3 до получения раствораавязкостью 5000 сП при 20 С. Полученный првдкондвнсат подшелачивают дорН 7-9 и добавляют мочевину до соотношения мочевины к формальдегиду в рв 20акционной смеси 1;12-2, выдерживаютнекоторое время, подкисляют, выдерживают и снова подщелачивают. В готовыйклей вводят 1%МИ,СО .1,Наиболее близким к.предлагаемому по 25технической сушности и достигаемомуэффекту является способ получения мочевиноформальдегидной смолы (М 19-62)предконденсацивй мочевины и формальдегида в среде с переменной кислотностью З 0с последующим добавленивм мочввины досоотношения вв с формальдегидом 1 1,6при нагревании 2,Однако известный способ получениямочевиноформальдегидных смол обладаетсущественным недостатком. Мочввиноформальдегидные связующие, нриготовленные известными методами, предназначены для использования при склеива,нии материалов с влажностью нв выше 10%. При более высокой влажностипрочность склеивания материалов сильнопадает, в связи с чем эффективность использования мочевиноформальдегидныхсмол, полученных известным способомВ 45для упрочнения бумаги, картона, древесноволокнистых плит мокрого способа формования, очень невелика ввиду того, чтопроцессы приготовления бумаги, картона,древесно-волокнистых плит мокрым способом формованию предполагают введе50ние связующих в водную фазу, их осаждение на волокнистом материале, обезвоживание волокнистой композиции исушку полученного материала 60-70%влажности на сушильных цилиндрах(пдя бумаги и картона) или горячем прессе (лля превесноволокнистыхплит). 506 2Мелью изобретения является повышение склеивающвй способности связующего в условиях повышения влажности.Эта цель достигается тем, что согласно способу получения мочевиноформальдегидной смолы првдконденсацивй мочвви ны и формальдегида в среде с переменной кислотностью с последующим добавлением мочевины до соотношения ее с формальдегидом 1;1,6, при нагревании, на стадии предконденсации мочевины и формальдегида вводят активный ил в количестве 1- 15% от веса формальдегида.Активный ил представляет собой продукт бйологической очистки вод, образующийся в результате удаления иэ вод лвгкоокисляемой органики.Активный ил имеет следующий состав, вес.%:Протеин 29,4-49,7Липиды 1, 4-8,0Клв тчатка 9,5-40,6Минеральныевещества ОстальноеСпособ осуществляют следующим образом:В реактор вводят раствор формальдегида и 3-6%-ную суспензию активного ила. Количество ила в пересчете на абсо лютно сухое вещество составляет 1-15% к весу формальдегида. Смесь тщательно пвремешивают и обрабатывают раствором 40% ного ецкого патра до достижения рН смеси 8-8,5, Далее при постоянном пврвмешивании в реакционную смесь вводят мочввину в количестве достаточном, йтобы молярнов соотношение мочввины к Формальдегнду составило 12. Полу ченную композицию нагревают до 80 С и при постоянном перемешивании выпер живают в течение одного часа. После выдержки предконденсат подкисляют 20%-ным раствором хлористого аммония до рН 5,0- 5,2, Твмнвратуру в реакторе повышают до 90-9 РС и при постоянном перемеши ванин првдконденсат выдерживают в течение часа, После слабокислой конденсация готовый првдконденсат охлаждают цо 7 СРС, подщелачивают аммиачной водой до рН 6,8- 7,0 и обрабатывают мочввиной в количестве, достаточном, чтобы соотношение мочевины к форйальдегиду в готовом продукте составило 1 1,6 моль/моль, Приготовленную композицию при постоянном пе рвмвшивании и 70 фС выдерживают в течение часа. Далев мочввиноформальдегидную смолу 1 модифицированную актив ным илом, схлаждают до 35 С и обр- батывают аммиачной водой в количеТаблица 1 Содержанивеществ, % 0 40 ие свобод- мальдегийого фода % 0,72 0,6 одержание метильных групп,% 5 6,7,5 Содержание метилольных групп, В %к сухому остатку 18,0 18,5 Вязкость по ВЗ 7,7 9 отве ржпе 120 2 3 1033 стве 1% к весу смолы. Готовая смола представляет собой темно-коричневую сиропообразную жидкость, Концентрация сухих вешеств в смоле составляет 30-40%. Вязкость смолы по ВЗсоставляет 21 - 28 с, рН смолы 7,2-7,4. Время отверждения 2 м. Смола при использовании в качестве нроклеиваюшего агента в производстве бумаги пает эффективную проклейку по сравнению с не модифицированной мочевиноформальаегидной смолой,П р и м е р 1В лабораторный реактор, снабженный мешальным устройством и обратным холодильником, загру жают 280 мл 37%-ного раствора формальпегипа и 240 г 6,5%-ной суспензии активного ила, что в процентном от ношении составляет 15% сухого веществаактивного ила к формальпегипу. Смесь 20 обрабатывают раствором 40%-ного едкого натра по рН 8,0, вводят 90 г мо чевины, тшательно перемешивают и подогревают до 82 С.оПри данной температуре и работаю щей мешалке смесь выдерживают в тече 506 4ние часа. Полученную композицию попкисляют раствором хлористого аммония рН 5,2. Нагревают по 92 С и при переомешивании выдерживают в течение часа, Полученный предконпенсат охлаждаютопо 70 С, подшелачивают аммиачной вопой до рН 6,8-7,0 и обрабатывают 40 г мочевины. Время обработки составляет 1 ч. Готовую мочевиноформальпегипную смолу охлаждают по 35 С и обрабатывают аммиачной вопой в количестве 1% по Й 112 к, сухому весу готовой смолы.Аналогичным способом приготовлены мочевиноформальпегидные связующие, сопержащие 8 и 1% активного ила по отношению к исхопному количеству формаль де гида.1Приготовленные мочевиноформальпегип ные связующие представляют собой сиропообразную вязкую суспензию коричневатого цвета. Связуюшие разбавляютсявопой в неограниченных соотношениях. Основные характеристики мочевиноформальдегипных смол, модифицированных на стадяи препконденсации активным илом, представлены в табл. 1.06 62%-ную суспенэию сульфатной небеле ной целлюлозы обрабатывают мочевиноформальаегидным связующем, модифицирован ным различными добавками активного ила (в некоторых случаях цо введения связующего в волокнистую суспензию его предварительно обрабатывают хлористым аммонием в количестве 1% к весу связующего). Количество связующего, вводимого в волокнистую массу, составляет 3,5;5,0 и 7,5% к весу сухой сульфатной целлюлозы. Полученную композицию помешают в ролл и раэмалывают до степени помола 32 ШР. Волокнистую суспенозию разбавляют водой ао концентрации 0,5%, обрабатывают раствором глинозема до рН 4,5, Проклеенную массу отливают на листоотливном аппарате типа "Рапид. Сухость волокнистых отливок составляет 30 - 36%. Влажные отливки сушат ао 98 - 99% сухости. Время сушки составляет 2 мин.Полученные образцы бумаги испытывают согласно требованиям ГОСТ 2228-75. физико-механические показатели образцов бумаги приведены в табл. 2 (в качестве контроля представлены показатели образцов бумаги, изготовленной аналогичным путем, проклеенной известной мочевнноформальдегидной смолой марки М 19-62),Таблица 2 Смола с добавкой 15% ила кформальдегиду 3,5 0,32 347,0,31 3,47 93 0,40 7,5 127 Смола с добавкой 15% ила , к формальдегиду, с добавкой 1% хлористого аммо- ния 1,0 0,35 3,67 222 4,00 0,36 72. 173 3,72 5,0 0,40 80 220 5 10335Там же аля сравнения представлена характеристика смолы М 19 62, полученной по известному способув лабораторных условиях, Согласно данным табл. 1 смолы, модифицированные 1-15% актив ного илаимеют по сравнению с немодифицированной смолой более низкую скорость отверждения, Время отверждения смол, соаержащих 1 8 и 15% активного ила, соответственно составляет 62;102 и 120 с, а время отверждения контрольной смолы марки М 19-62 - 55 с, Со держание свободного формальдегида в мЬаифицивванных смолах не превышает соответствуюшеге показателя у смолы М 19-62, Количество метилольных групп по сравнению с контролем несколько ниже. Однако содержание метилольных групп в смолах с добавками активного ила, выраженное в процентах по отно 20 шению к сухому веществу, соответствует их содержанию в контроле.Для проверки эффективности использования мбчевиноформальаегндного связующего для проклейки нетканых материалов при условии отверждения связующих в процессе сушки материала от 65 до 1% влажности (т,е. в условиях повышенной влажности) изготовлена серия образцов бумаги весом 60-65 г/м с различными ЗО добавками смол в массу.Образцы бумаги изготавливают следующим образом,,2 3 М очевиноформальаегидная смола марки М 19-62 72,24 О 5 О 5 зующего (смеотверкаения состав отвержаение связую редине процессасвязи частично лы М 19-6 ляет 55 с, щего происх сушки и ме томут в се конные Иэ табл, 2 следует, что применение для упрочнения образцов бумаги предла гаемых связующих, модифицированных активным илом, более эффективно, чем применение известных мочевиноформаль дегидных связующих типа М 19-62, Об раэцы бумаги, изготовленной из бумаж ной массы, обработанной модифицированной мочевиноформальдегидной смолой, в количестве 35% полученной путем многоступенчатой соконаенсации мочевины с формальдегидом в присутствии 15% активного ила к формальдегиду, по всем. физико механическим показателям прэ восходят образцы бумаги, изготовленной иэ бумажной массы, обработанной 3,5% смолы марки М 19-62.Так, разрывной груз у опытных образцов бумаги составляет 4,0 кг, разрывной груз во влажном состоянии,36 кг, раэдирание - 7,4 Гс, воэдухопроницаемость - 173 млlмин против разрывного груза 3,45 кг, разрывного груза во влажном состоянии 0,24 кг, сопротивление раэаиранию 55 Гс, воэаухопроницаемость 755 млlмин у образ цов бумаги, изготовленной с применением известного связующего марки М 19-62,Аналогичный эффект наблюдается при использовании аля этой цели связующих, модифицированных 1 и 8% активного ила к весу формальдегида. Физико-механические показатели об резцов бумаги, полученной с добавкой 1% связующего, модифицированного 15% ав тивного ила превосхоаит показатели образцов бумаги, полученной иэ бумажной массы с добавкой 3,5% известной мочевиноформальдегидной смолы мар ки М 19-62. Послеанее может позволить бэз ухудшения качества экономить эна чительное количество связующего в про изводстве бумаги. Следовательно, ис пользование предлагаемых связующих в условиях повьиненной влажности более эффективно, Это можно обьяснить тем, что кинетика отверкдения предлагаемой модифицированной мочевинофо рмальаегиц-, ной смолы соответствует кинетике сушки об резцов бумаги. Поэтому в данном случае не наблюдается разрушения образовавших ся межволоконных связей водяными пара ми (избыточной влагой), выделяющимися в процессе сушки. Так,время отверкдения предлагаемой смолы с добавкой 15% активного ила равно 120 с, что полно стью соответствует времени сушки бума ги, которое составляет в данном случае 2 мин.Для известного свяразрушаются парами избыточной влаги.В этой связи эффективность примененияизвестного связующего находится на более.низком уровне по сравнению с предлагаемым модифицированным связующим, 5 Использование предлагаемого способа позволяет приготавливать мочевиноформальдегидные связукздие, которые можно эффективнее использовать при проклейке506 10нетканых изделий в условиях повышеннойвлажности.При использовании предлагаемых связующих в производстве влагопрочнойбумаги экономический эффект за счетэкономии связующего для предприятия,выпускающего 400 т бумаги в сутки составляет 20 тыс,руб. в год. При этомбудет достигнуто значительное повышениекачественных показателей,т - .3 аз 555 Ы 25 т ра 494 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, МоскваЖ, Раушская наб., д. 4/5