Способ получения мочевиноформальдегидной смолы

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНОФОРМАЛЬДЕГИДНОЙ СМОЛЫ прецконденсацией мочевины и формальдегида в среде с переменной кислотностью с последующим добавлением мочев1Лы до соотношения ее с формальдегидом 1:1,6 при нагревании, отличающийся тем, что, с целью повышения склеивак щей способности свяэуклцего в услови-, ях повышенной влажности, на стадии предконденсации мочевины и формальдегида вводят активный ил в количестве 1-15% от веса формальдегида.

06 A

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИИМСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) З(511 08 6 12/40

"i м

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1 ) 3322 377/23-05 (22 ) 20.07.81 (46) 07.08,83. Бюл. М 29 (72) С, П, Лаврентьев, О. О. Шиловская, М. Л. Мурская и Ю. И. Черноусов (71 ) Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности (53) 678.652 (088.8) (56) 1. Заявка Великобритании

% 1468381, кл. С 3 R, опублик. 1974.

2. Темкина P. 3. Синтетические клеи в церевообработке. М., Лесная промышпенность, 1977, с. 131-132 (прототип). (54) (57) СПОСОВ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНОФОРМАЛЬДЕГИИНОЙ СМОЛЫ предконценсацией мочевины и формальдегица в cpeqe с переменной кислотностью с последующим добавлением мочевийы цо соотношения ее с формальцегицом 1:1,6 при нагревании, отличающийся тем, что, с целью повышения склеивакъI щей способности связукяпего в условя», ях повышенной влажности, на стадии прецконденсации мочевины и формальцегица вводят активный ил в количестве 1»15% от веса формапьдегида.

1033!

Изобретение относится к способам приготовления мочевино-формальдегидных смол и может найти широкое применение в производстве связующих, предназначенных для использования в технологии производства бумаги, картона, древесноволокнистых и древесностружечных плит.

Известен способ получения клея для древесины, в основе которого заложена обработка препконденсата мочевино- 10 формальдегидной смолы мочевиной. Предконденсат мочевиноформальдегидной смолы получают смешением формальдегида и мочевины в соотношении 1:2,5-4 с дальнейшей выдержкой при комнатной темпе- )5 ратуре и рН 1-3 до получения раствора а вязкостью 5000 сП при 20 С. Получен ный предконденсат подшелачивают до рН 7-9 и добавляют мочевину до соотношения мочевины к формальдегиду в ре 20 акционной смеси 1:1,2-2, выдерживают некоторое время, подкисляют, выдерживают и снова подщелачивают. В готовый клей вводят 3.% йИ4С9 .1), Наиболее близким к.предлагаемому по 25 технической сушности и достигаемому эффекту является способ получения моче ви4оформальдегидной смолы (М 19-62 ) предконденсацией мочевины и формальдегида в среде с переменной кислотностью g0 с последующим добавлением мочевины до соотноШения ее с формальдегидом 1 1,6 при нагревании (2), Однако известный способ получения мочевиноформальдегидных смол обладает существенным недостатком, Мочевино формальдегидные связующие, нриготовленные известными методами, предназначены для использования при склеива,йии материалов с влажностью не вы- 40 ше 3.0%. При более высокой влажности прочность склеивания материалов сильно падает, в связи с чем эффективность использования мочевиноформальдегидных смол, полученных известным способом

В ф5 для упрочнения бумаги, картона, древесноволокнистых плит мокрого способа фор мования, очень невелика ввиду того, что процессы приготовления бумаги, картона, древесно-волокнистых плит мокрым способом формованию предполагают введе

50 ние связующих в водную фазу, их осаждение на волокнистом материале, обезвоживание волокнистой композиции и сушку полученного материала 60-70% влажности на сушильных цилиндрах (пля бумаги и картона) или горячем прессе (лля древесноволокнистых плит).

506 2

Мелью изобретения является повышение склеиваюшей способности связующего в условиях повышения влажности.

Эта цель достигается тем, что согласно способу получения мочевиноформальдегидной смолы предконденсацией мочеви ны и формальдегида в среде с переменной кислотностью с последующим добавлением мочевины до соотношения ее с формальдегидом 1;3.,6, при нагревании, на стадии предконденсации мочевины и формальдегида вводят активный ил в количестве 115% от веса формальдегида.

Активный ил представляет собой продукт биологической очистки вод, обра зующийся в результате удаления иэ вод легкоокисляемой органики.

Активный ил имеет следующий состав, вес.%:

Протеин 29,4-49,7

Липиды 1, 4-8,0

Кле тча тка 9,5-40,6

Минеральные вещества Остальное

Способ 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 перемешивают и обрабатывают раствором 40%ного ецкого патра go достижения рН смеси 8-9,5. Далее при постоянном перемешивании в реакционную смесь вводят мочевину в количестве достаточном, чтобы молярное соотношение мочевииы к формальдегиду составило 1:2. Полу чеиную 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 5,05,2. Температуру в реакторе повышают

go 90-9УC и при постоянном перемеши ванин предконденсат выдерживают в течение часа. После слабокислой конденсация готовый предконденсат охлаждают цо 7С С, подщелачивают аммиачной водой до рН 6,87,0 и обрабатывают мочевиной в количестве, достаточном, чтобы соотношение мочевины к форйальдегиду в готовом продукте составило 1:1,6 моль/моль. Приготовленную композицию при постоянном пе ремешивании и 70 С выдерживают в течение часа. llaaee мочевиноформальдегидную смолу, модифицированную активным илом, с хлаждают до 35 С и обрабатывают аммиачной водой в количе-!

Таблица 1

Соцержание сухих вешеств, %

58,5

Содержание свободйого формальдегида, %

0,6

0,59

0,72

1,02

Содержание метилольных групп,%

l0,8

5,4

7,5

Соцержание метилольных групп, В % к сухому остатку смолы

18,0

18,5

18,5

18,7

Вязкость по В3-4

7,4

7,1

7,9

7,8

Время отвержцения, с

120

3 1033 стве 1% к весу смолы. Готовая смола представляет собой темно-коричневую

J сиропообразную жицкость, Концентрация сухих вешеств в смоле составляет 30-40%. Вязкость смолы по ВЗ-4 составляет 21 — 28 с, рН смолы 7,2-7,4.

Время отвержцения 2 м. Смола при использовании в качестве нроклеиваюшего агента в произвоцстве бумаги цает эффективную проклейку по сравнению с не- 10 модифицированной мочевиноформальцегицной смолой.

Пример 1 ° В лабораторный реактор, снабженный мешальным устройством и обратным холодильником, загру- 15 жают 280 мл 37%-ного раствора формальцегица и 240 г 6,5 -ной суспензии активного ила, что в процентном отt ношении составляет 15% сухого вешества активного ила к формальцегицу. Смесь 20 обрабатывают раствором 40%-ного едкого натра цо рН 8,0, ввоцят 90 F Mo чевины, тшательно перемешивают и подогревают до 82 С. о

При данной температуре и работаю- 25 шей мешалке смесь выдерживают в тече506 4 ние часа. Полученную композицию поцкисляют раствором хлористого аммония рН 5,2. Нагревают цо 92 С и при перео мешивании выдерживают в течение часа.

Полученный прецконценсат охлаждают о цо 70 С, подшелачивают аммиачной водой до рН 6,8-7,0 и обрабатывают 40 r мочевины. Время обработки составляет 1 ч.

Готовую мочевиноформальцегицную смолу охлажцают цо 35 С и обрабатывают аммиачной водой в количестве 1% по Й 12к сухому весу готовой смолы.

Аналогичным способом приготовлены мочевиноформальцегидные связуюшие, содержащие 8 и 1% активного ила по отношению к исходному количеству формаль дегица.

Приготовленные мочевиноформальдегиц ные связуюшие представляют собой сиропообразную вязкую суспензию коричневатого цвета. Связуюшие разбавляются водой в неограниченных соотношениях.

Основные характеристики мочевиноформальдегицных смол, модифицированных на стадяи прецконденсации активным илом, представлены в табл. 1.

06 6

2%-ную суспенэию сульфатной небеле ной целлюлозы обрабатывают мочевиноформальдегидным связующим, модифицирован» ным различными добавками активного ила (в некоторых случаях цо введения связующего в волокнистую суспензию его пред» варительно обрабатывают хлористым аммонием в количестве 1% к весу свяэуюшего). 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 суспено зию разбавляют водой до концентраI ции 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 до 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 M 19-62).

Таблица 2

Смола с добавкой 15% ила к формальдегиду

3,5

3,29

0,32

347, 5,0

0,31

3,47

0,40

7,5

127

Смола с добавкой 15% ила ,. к формальдегиду, с добавкой 1% хлористого аммония

1,0

0,35

3,67

222

4,00

0,36

72.

173

3,72

5,0

0,40

220

5 10335

Там же для сравнения представлена характеристика смолы М 1962, полученной по известному способу в лабораторBblx условиях, Согласно данным табл. 1 смолы, модифицированные 1-15% актив- 5 ного ила„имеют по сравнению с немодифицированной смолой более низкую скорость отверждения. Время отверждения смол, содержаших 1 8 и 15% активного ила, соответственно составляет 62;102 и 120 с, а время о гверждения контрольной смолы марки М 19-62 - 55 с, Со» держание свободного формальдегида в мЬдифици зованных смолах не превышает соответствующего 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» >0 шению к сухому веществу, соответствует их содержанию в контроле.

Для проверки эффективности использования мочевиноформальдегндного 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 r/M с различными ЗО добавками смол в массу.

Образцы бумаги изготавливают следующим образом.

1033506

Продолжение т связую

2,92

0,36

0,35

0,38

7,5

Смола с добавкой 8% ила к формальдегиду

222

1,0

3,67

317

3,57

Смола с добавкой

1% ила к формальцегицу

0,28

2,1

3,5

М очевин оформальдегицная смола марки

N 19-62

725

0,24

3,5

3,45

Иэ табл, 2 следует, что применение цля упрочнения образцов бумаги предла» гаемых связующих, модифицированных активным илом, более эффективно, чем

30 применение известных мочевиноформаль дегицных связующих типа М 19-62. Об раэцы бумаги, изготовленной из бумаж ной массы, обработанной модифицированной мочевиноформальцегидной смолой, в количестве 3,5%, полученной путем многоступенчатой соконценсации мочевины с формальдегидом в присутствии 15% активного ила к формальдегицу, по всем. физико механическим показателям прэ 40 восхоцят образцы бумаги, изготовленной из бумажной массы, обработанной3,5% смолы марки М 19-62.

Так, разрывной груз у опытных образцов бумаги составляет 4,0 кг, раз» 4 рывной груз во влажном состоянии

0,36 кг, раэцирание - 7.4 Гс, воэцухопроницаемость - 173 млlмин против разрывного груза 3,45 кг, разрывного груза во влажном состоянии 0,24 кг, сопротивление раэциранию - 55 Гс, воэцухопроницаемость 755 млlмин у образ цов бумаги, изготовленной с применением известного связующего марки М 19-62.

Аналогичный эффект наблюдается при 55 исцольэовании цля атой цели связующих, модифицированных 1 и 8% активного ила к весу формальцегица.

Физико-механические показатели об резцов бумаги, полученной с добавкой 1% связующего, модифицированного 15% as тивного ила превосходит показатели образцов бумаги, полученной иэ бумажной массы с добавкой 3,5% известной мочевииоформальдегидной смолы мар ки М 19-62. Последнее может позволить бэз ухудшения «ачества экономить эна чительное количество связующего в иро извоцстве бумаги. Следовательно, ис пользование прецлагаемых связующих в условиях повьииенной влажности более эффективно. Это можно обьяснить тем, что кинетика отверкцения предлагаемой модифицированной мочевиноформальцегиц-, 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 отверждения предлагаемой смолы с цобавкой 15% активного ила равно 120 с, что полно стью соответствует времени сушки бума» ги, которое составляет в данном случае 2 мин. ,Пля известного связующего (сМолы М 19-62) время отверждения состав ляет 55 с, поэтому отвержцение csae шего происхоцит в середине процесса сушки и межволоконные связи частично

Составитель И. Гинзбург

Редактор H. Рогулич Техред A.Áâáèíåö

Корректор С. Шекмар

Подписное

Заказ 5555/25 Тираж 494

ВНИИПИ Госуцарственного комитета СССР по цепам изобретений и открытий

113035, Москва„Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент», r. Ужгород„ул. Проектная, 4 разрушаются парами избыточной влаги.

В этой связи эффективность применения известного связуюшего находится на более .низком уровне по сравнению с предлагаемым моцифицированным связующим. 5

Использование цредлагаемого способа позволяет приготавливать мочевиноформальдегидные связукздие, которые можно эффективнее использовать при проклейке ®

506 10 нетканых изделий в условиях повышенной влажнос ти.

При использовании предлагаемых связующих в производстве влагопрочной бумаги экономический эффект за счет экономии связующего для предприятия, выпускающего 400 т бумаги в сутки составляет 20 тыс.руб. в год. При этом будет достигнуто значительное повышение качественных показа талей. т—