Способ получения модифицированной карбамидной смолы

 

Изобретение относится к получению модифицированных карбамидныхсмол, обладающих водорастворимостью, используемых в качестве связующих и клеев для склеивания древесины, изготовления стержней в литейном производстве, а также для получения мульчирующих покрытий в сельском хозяйстве . Изобретение позволяет получить растворимую в воде смолу, повысить механическую прочность конечного продукта за счет осуществления способа получения модифицированной карбамидной смолы конденсацией мочевины и формальдегида в присутствии карбоксиметилцеллюлозы при 25-30°С в течение 5-6 ч при постепенно уменьшающемся рН среды от щелочной до.кислой в присутствий аммиака при молярном соотношении мочевина:формальдегид: аммиак: карбоксиметилцеллюлоза 1:1,0-2,0:0,1-0,3:0,05-0,1.1 табл. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 С 08 G 12/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР Р 0 tlag 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4749604/05

{22) 09,08.89 (46) 23,04.92. Бюл. М 15 (71) Ташкентский институт инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства (72) Г. И. Мухамедов, М, М, Хафизов, М, Н.

Хасанханова, С. И. Искандаров, А, Б. Зезин и В, А. Кабанов (53) 678.652(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 562095, кл. С 08 G 12/12, 1975.

{54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ КАРБАМИДНОЙ СМОЛЫ (57) Изобретение относится к получению модифицированных карбамидных смол, обладающих водорастворимостью, используемых в

Изобретение относится к получению модифицированных карбамидных смол, обладающих водорастворимостью, используемых в качестве связующих и клеев для .склеивания древесины, изготовления стержней в литейном производстве, а также для получения мульчирующих покрытий в сельском хозяйстве.

Известны способы модификации карбамидных смол путем конденсации мочевины с формальдегидом при исходных малярных соотношениях компонентов 1;2 сначала в щелочной (рН 8,0-8,5), затем в кислой (рН

4,5 — 4,8) средах при 97-99 С, нейтрализуют, упаривают в вакууме, проводят дополнительную конденсацию при рН 7,0-7,5 и температуре 60 — 65 С. Использование аммиака в реакции конденсации карбамида с формальдегидом приводит к модификации — образованию циклических структур триазинонового типа, встроенных в олиги„„5U „„1728255 А1 качестве связующих и клеев для склеивания древесины, изготовления стержней в литейном производстве, а также для получения мульчирующих покрытий в сельском хозяйстве. Изобретение позволяет получить растворимую в воде смолу, повысить механическую прочность конечного продукта за счет осуществления способа получения модифицированной карбамидной смолы конденсацией мОчевины и формальдегида в присутствии карбоксиметилцеллюлозы при 25-30 C в течение 5-6 ч при. постепенно уменьшающемся рН среды от щелочной до кислой в присутствии аммиака при мОлярном соотношении мочевина:формальдегид: аммиак: карбоксиметилцел-. люлоза 1:1,0-2,0:0,1 — 0,3:0,05 — 0,1. 1 табл, мерную цепь, Присутствие таких структур влияет на свойства. смол, которые снижают скорость конденсации мочевины и формальдегида, вследствие чего время отверждения увеличивают до 8 ч и добиваются совместимости с водой без коагуляции. M

Наиболее близким к предлагаемому QQ способу получения модифицированной смолы является способ полученйя модифициро- (у еаннсо карбамидной смолы, где ч««ч конденсацию мочевины и.формальдегида в присутствии аммиака пооводят при молярных саотношениах 1:2-2,5:0.25-0,4, причем аммиак добавляют к мочевине при температуре кипения реакционной смеси.

Недостатком этого способа получения модифицированной карбамидной смолы является трудоемкость получения смолы при высоких температурах и недостаточная механическая прочность конечного продукта.

1728255

Целью изобретения является получение модифицированной карбамидной смолы, обладающей водорастворимостью, упрощение технологического процесса, повышение механической прочности конечного продукТЗ, Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем конденсацию мочевины, формальдегида в присутствии аммиака при постепенном уменьшающемся рН среды вводят карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) при 25-30 С и в молярных соотношениях мочевина:формальдегид:аммиак .карбоксиметилцеллюлоза = 1:1-2:0,1-0,3:0,05-0,1, реакцию ведут 5-6 ч.

Предлагаемый способ заключается в следующем;

К 1,0 — 2,0 моль водного раствора формальдегида добавляют 0,1 — 0,3 моль аммиака в виде водного раствора, при этом рН нейтральна (6 — 7), добавляют 1 моль мочевины, наблюдается эндотермическая реакция в течение 15-20 мин, затем вводят 0,05-0,1 моль раствора карбоксиметилцеллюлозы, которая стабилизирует карбамидную смолу ионными связями, при этом смесь имеет нейт альную среду(рН 7). Оптимальным является соотношение аммиака 0,1 — 0,3 моль.

По предлагаемому способу реакция протекает по механизму электростатического взаимодействия между карбоксилат

a,1èoí3ìè КМЦ и аминогруппами карбамидной смолы в цикле, О

О Q 1! ...— Н N — СН1-NH — ".— NH — СН1 — Н N —...

Н1Ь.-® СН1 Н1С.НН СН

НН1 1

CH1OCH1C00 СН10СН1СОО

О OH Н " " О ОН Н

Введение КМЦ в водный раствор формальдегида и мочевины существенно изменяет механизм конденсации карбамидной смолы. КМЦ регулирует структуру продукта поликонденсации и не допускает трехмерной сшивки карбамидной смолы (КФС). Карбамидная смола в присутствии КМЦ долго сохраняет свою жизнеспособность (более

24 месяцев).

Карбамидные смолы по предлагаемому способу отверждаются обычными отвердителями. Новизной является получение растворимой модифицированной карбамидной смолы.(поликомплекс), содержащей КМЦКФС, которую в настоящее время можно успешно применять в сельском хозяйстве (хлопководство).

Существенными отличиями способа является проведение реакции поликонденсации мочевины, формальдегида, аммиака в присутствии КМЦ с получением конечного продукта, обладающего растворимостью в воде. Характеристика используемой КМЦ: степень замещения 70 и полимеризации

450, Изобретение иллюстрируется примерами.

Пример 1, В трехгорлую колбу с мешалкой при температуре 30 С помещают

816,5 r (10 моль) формальдегида в виде 37 /ного водного раствора и вводят 85 мл (1 моль) 20/-ного водного раствора аммиака, при этом рН раствора нейтральна (рН 6 — 7), и 600 г мочевины (10 моль). Значение рН постепенно поднимается до 8,3 — 8,6. Полученную реакционную смесь выдерживают

5-6 ч, затем добавляют 550 г (0,5 моль) 2/ного раствора карбоксиметилцеллюлозы, Полученный раствор смолы сливают.

Для получения сухого растворимого модифицированного композита карбамидной смолы из раствора отгоняется вода.

Г1 р и м е р 2, В трехгорлую колбу с мешалкой при температуре 30 С помещают

1020,63 г (12,5 моль) формальдегида в виде

37,-ного водного раствора и вводят 127,5 мл (1,5 моль) 20 -ного водного раствора аммиака, при этом рН раствора нейтральна (рН 6-7), и 600 г мочевины (10 моль). Значение рН постепенно поднимается до 8.0 — 8,4, Полученную реакционную смесь выдерживают 5 — 6 ч, затем добавляют 693 мл (0,63 моль) 2 /-ного раствора карбоксиметилцеллюлозы, Полученный раствор смолы сливают.

Для получения сухого растворимого модифицированного композита карбамидной смолы из раствора отгоняется вода.

Пример 3. В трехгорлую колбу с мешалкой при температуре 30 С помещают

1224,75 r (15 моль) формальдегида в виде

37,-ного водного раствора и вводят 170 мл (2 моль) 20 -ного водного раствора аммиака, при этом рН раствора нейтральна (рН

6 — 7), и 600 г мочевины (10 моль). Значение рН постепенно поднимается до 8,0-8.4.

Полученную реакционную смесь выдерживают 5 — 6 ч, затем добавляют 825 мл (0,75 моль) 2%-ного водного раствора карбоксиметилцеллюлозы. Полученный раствор смолы сливают, Для получения сухого растворимого Модифицированного композита карбамидной смолы из раствора отгоняется вода.

Пример 4. В трехгорлую колбу с мешалкой при температуре 30 С помещают

1428,9 r (17,5 моль) форл альдегида в виде

1728255

37 -ного водного раствора и вводят 212,5 мл (2,5 моль) 20 -ного водного раствора аммиака, при зтам рН раствора нейтральна (рН 6 — 7), и 600 г мочевины (10 моль). Значение рН постепенно поднимается до 8,0 — 8,6.

Полученную реакционную смесь выдерживают 5-6 ч, затем добавляют 986 мл (0,88 моль) 2 -ного раствора карбоксиметилцеллюлозы. Полученный раствор смолы сливают.

Для получения сухого растворимого модифицированного композита карбамидной смолы из раствора отгоняется вода, Пример 5. В трехгорлую колбу с мешалкой при температуре 30 С помещают

1633 r (20 моль) формальдегида в виде 37 ного водного раствора и вводят 255 мл (3 моль) 20%-ного водного раствора аммиака, при этом рН раствора нейтральна (рН 6-7), и 600 r мочевины (10 моль). После растворения мочевины (рН 8,8) полученную реакционную смесь выдерживают 5 — 6 ч, затем доба вля ют 1100 мл (1 моль) 2 -ного водного раствора карбоксиметилцеллюлозы. Полученный раствор смолы сливают, Для получения сухого растворимого модифицированного композита карбамидной смолы из раствора отгоняется вода;

Пример ы 6, 7. Выполняются так же, как примеры 1-5, за исключением того, что вместо минимальной концентрации формальдегида используют более низкие концентрации формальдегида, Пример ы 8, 9. Выполняются также, как примеры 1-5, за исключением того, что вместо минимальной концентрации аммиака используют более низкие концентрации аммиака при постоянном соотношении остальных компонентов, Пример ы 10, 11. Выполняются так же; как примеры 1 — 5, за исключением того, что вместо минимальной концентрации карбоксиметилцеллюлозы используют более низкие концентрации карбоксиметилцеллюлозы при постоянном соотношении остал ьн ых компонентов.

Пример ы 12 — 14. Выполняются так же, как примеры 1 — 5, за исключением того, что вместо максимальной концентрации формальдегида используют более высокие концентрации формальдегида.

Пример ы 15-17. Выполняются так же, как примеры 1-5, за исключением того, 5 что вместо максимальной концентрации аммиака используют более высокие концентрации аммиака.

Пример ы 18-20, Выполняются так

10 же, как примеры 1-5, за исключением того, что вместо максимальной концентрации карбоксиметилцеллюлозы используют более высокие концентрации карбоксиметилцеллюлозы при постоянном соотношении

15 остал ьн ых компонентов.

Пример ы 21-24, Выполняются так же, как примеры 1-5, за исключением того, что реакции .проводятся при температуре

25 С (см. табл.), 20 Свойства смол, полученных по примерам 1-24, приведены в таблице.

Из таблицы видно, что карбамидные смолы, полученные по предлагаемому способу, стабильны при хранении и имеют по25 вышенную механическую прочность.

Для определения разрушающего напряжения при сжатии отвержденной смолы, готовят образцы следующим образом: к 100 г смолы добавляют 10 мл 10 -ного водного

30 раствора щавелевой кислоты, тщательно перемешивают и выливают в пробирки диаметром 12 мм для отверждения.

Отвержденные образцы вынимают из пробирок и нарезают таблетки высотой 10 мм.

35 Полученные образцы испытывают по ГОСТ

4651-68.

Формула изобретения

Способ получения модифицированной карбамидной смолы конденсацией мочеви40 ны и формальдегида при постепенно уменьшающемся рН среды от щелочной до кислой в присутствии аммиака, отличающийся тем, что, с целью получения растворимой в воде смолы и повышения механической

45 прочности конечного продукта, конденсацию проводят в присутствии карбоксиметилцеллюлозы при 25-30 С в течение 5 — 6 ч, при молярном соотношении мочевина:формал ьдегид:аммиак:карбоксиметилцелл юло50 за 1:1,0 — 2,0:0,1-0,3:0,05-0,1.

1728255

Технологические параметры осуществления способа получения модифицированной карбамидной смолы

Разрушающее напряжение при сжатии отвержденных образцов ° кгс/см кизнеспособность год

Время, ч

Выход, ф

Температура реакции, С

Пример

Содержание компонентов композита, моль

Аммиак

КМЦ

Формальдегид

МочевиHS через 2 года хранения образцов при комнатной температуре в момент изготов пения

3043

3684

3694

2500

1298

1000

1,5

2,0

5

5,30

5,45

6,0

° 1

11

II

II

11

It

11

1 °

I \

1

I1

1 °

II

6,0

2500 l 000

I1

II

I I

II

II

II

II

II

II I I

11

It

It

II

Il

11

II

II !

II

lI

II

1!

II

1I

II

II

lI

II

II

11

t °

1!

11

11

Il

1!

II

1 !

11

II

11

II

II

i I84

1210 !

3244

3113

3025

2,0

1,8

1,8

Составитель M. Хафизов

Техред М.Моргентал Корректор 0,Öèïëe

Редактор О.Стенина

Заказ 1379 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

2

4

6

8

11

12

13

11

16

l7

18

I9

2i

22

23

1

1,25

1,5

1,75

2,0

0,5

0,8

1

1

2 ° 5

3.0

3,5

2

?

2 I ° 0

l,0

1,5

2,0

О,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,1

0,1

0,03

0,08

0,1

0,1

0,3

0,3

0,3

0,4

0,5

0,6

0,3

0,3

0,3

0,1

0,2

0,2

0,3

0,05

0,063

0,075

0,088

0,1

0,05

0,05

0,05

0,05

0,001

0,0035

0,1

11

II

II

11

1I

0,15

0,25

0,4

0>05

0,06

0,08

0,1

98,4

98,3

98,5

98,9

99,0

98,7

98,6

98,5

98,3

98,3

98,4

98,3

98,2

97,8

97,9

98,0.

98,1

9 2

98,6

98,5

97,3

98,1 97,8

98,2