Способ получения мочевиноформальдегидных смол

 

Использование: связующее для склеивания древесных изделий. Сущность изобретения: конденсируют мочевину с формальдегидом контактных газов формалинового производства, содержащих 18- 24% формальдегида сначала в щелочной среде при мольном соотношении мочевины и формальдегида 1:1,8-1,95 с продолжением конденсации в кислой среде при рН 4,5- 5,5 до достижения вязкости 170-300 МПа.с, сдальнейшим концентрированием полученного форконденсата в присутствии 0,2- 2,0% от реакционной массы амина, после чего реакционную массу конденсируют с дополнительной порцией мочевины, взятой в количестве, необходимым для доведения конечного соотношения мочевины и формальдегида в готовой смоле 1 : 1,1-1,25. 1 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>з С 08 G 12/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

IQ ы (21) 4645773/05 (22) 30.12.88 (46) 15.09.92. Бюл. М 34 (71) Научно-исследовательский институт пластических масс им. Г, С. Петрова Научнопроизводственногоо объединения "Пластмассы" (72) Л. Н. Смирнова, В. И, Ватаманюк, Е. С. Потехина, Я. Н. Матишак, Н. Д, Эксанова и В, М.

Троицкая (56) Авторское свидетельство СССР

N144601,,кл. С 08 G 12/12, 1956.

Авторское свидетельство СССР

N. 790718, кл. С 08 G 12/12, 1979, Авторское свидетельство СССР

N229417,,кл. С 08 G 12/12, 1981, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНОФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ СМОЛ

Изобретение относится к получению мочевиноформальдегидных смол, используемых в качестве связующих в производстве древесностружечных плит и других изделий. В последнее время большое внимание уделяется работам по получению мочевиноформальдегидных смол с улучшенными технологическими и санитарно-гигиеническими характеристиками, обеспечивающими получение изделий на их основе с уменьшенной эмиссией формальдегида. Известен способ непрерывного получения мочевиноформальдегидных смол путем пропускания в раствор мочевины газообразного формальдегида, В колонну снизу непрерывно подаются горячие контактные газы, содержащие формальдегид, сверху — раствор мочевины. содержащий (ч) 43,1 мочевины, 21,55 диэти„„ („„1761763 А1 (57) Использование: связующее для склеивания древесных изделий. Сущность изобретения: конденсируют мочевину с формальдегидом контактных газов формалинового производства, содержащих 1824% формальдегида сначала в щелочной среде при мольном соотношении мочевины и формальдегида 1:1,8 — 1,95 с продолжением конденсации в кислой среде при рН 4,5—

5,5 до достижения вязкости 170 — 300 МПа,с, с дальнейшим концентрированием полученного форконденсата в присутствии 0,22,0% от реакционной массы амина, после чего реакционную массу конденсируют с дополнительной порцией мочевины, взятой в количестве, необходимым для доведения конечного соотношения мочевины и формальдегида в готовой смоле 1: 1,1 — 1,25. 1 табл. ленгликоля, 34,49 воды и 0,86 4% раствора едкого натра, Температура в колонне поддерживается 80 С, количество подаваемого раствора мочевины — 6 л/час, время пребывания раствора в колонне 2,5 — 3 часа.

Конденсационный раствор с вязкостью

200 — 270 мПа.с, рН 6,9 — 7,1 и массовой долей сухих веществ 70 — 75% непрерывно поступает далее в реактор, где осуществляется дальнейшая конденсация при рН 6,5 — 7,0 до вязкости 500-1300 мПа,с. Получаемые смолы содержат очень много свободного формальдегида 1,5 — 2,0%.

Известен непрерывный способ получения мочевиноформальдегидных смол пониженной токсичности конденсацией мочевины и формальдегида при их соотношении 1:1,9 — 2,1 в присутствии 0,3 — 1,2% аммиака (в пересчете на формальдегид) с

1761763 постепенным изменением рН от 7,0 — 9,0 до

4,5 — 5,5 с последующими нейтрализацией, концентрированной и дополнительной конденсацией с мочевиной до конечного мольного соотношения 1:1,2 — 1,55. Получаемые смолы характеризуются небольшим количеством свободного формальдегида — до

0,50/, однако на их основе получить древесностружечные плиты с выделением формал ьдегида до 30 мг/100 г плиты не удается.

Срок хранения этих смол не превышает 60 суток, что является недостаточным в условиях централизованных поставок в далеко расположенные регионы.

Также известен способ получения малотоксичных мочевиноформальдегидных конденсаторов (3) конденсацией мочевины с формальдегидом (20 — 36/ растворы) при начальном их соотношении 1:1,6 — 2,2 при 102—

150 С и давлении 0 01 — 0 5 МПа с последующим-концентрированием при давлении 2 — 20 МПа и дополнительной конденсацией мочеви ной до соотношения мочевины к формальдегиду 1;1,1 — 1,6 и установлением рН 7,0 — 8,5 гидроксидом щелочного металла или аммиаком, Способ осуществляется в жестких условиях(повышенное давление и температура), что значительно усложняет аппаратурное оформление. Получаемые смолы малотоксичны, но срок хранения ее обычен для традиционных "малотоксичных" смол, т.е. HB превышает 60 суток.

Целью изобретения являе-,ся снижение токсичности смолы и изделий на ее основе, а также повышение стабильности смолы.

Поставленная цель достигается конденсацией мочевины с формальдегидом контактных газов формалинового производства, содержащих 18 — 24/ формальдегида, при нагревании в среде с переменной кислотностью сначала в щелочной среде, затем в кислой среде при рН 4,5 — 5,5 при соотношении мочевины и формальдегида в молях

1:1,8 — 1,95 до образования смоляного раствора с вязкостью 170 — 300 мПа. с с последующим концентрированием в присутствии

0,2 — 2,0 / амина до получения форконденсата с массовой долей сухих вещес; в 61-64/ и конденсацией с дополнительным количеством мочевины в количестве, необходимом для доведения соотношения мочевины и формальдегида в готовой смоле в молях

1:1,1 — 1,25. В качестве аминов применяют аммиак, полиэтиленполиамин, триэтаноламин, моноэтансламин и т.д.

Контактные газы формалинавого производства получают окислением метанола кислородом воздуха на пемза-серебряном

55 катализаторе, Состав основных компонентов контактных газов (объем );

СН О вЂ” 13,5 — 18 (18 — 24 мас. )

СНзОН вЂ” 5 — 10

Содержание формальдегида и метанола определяется рефрактоденсиметрическим методом.

Пример 1, В нижнюю часть колонны непрерывно подают формальдегидсодержащие газы с содержанием формальдегида

18/, в среднюю часть колонны — 50/-ный раствор мочевины с рН 12, установленной введением 4/-го раствора едкого натра.

Температуру в колонне поддерживают в пределах 80 — 85 С, рН 6,9, молярное соотношение мочевины и формальдегида 1:1,85.

Вытекающий из колонны конденсационный раствор с вязкостью 50 мПа с (20 С), массовой долей сухих веществ 54 /, свободного формальдегида 2,8 — 3,0/ непрерывно поступает в первый реактор каскада, куда при температуре 85 — 90 С и перемешивании непрерывно дозируется 1,5 раствор серной кислоты для поддержания рН среды в пределах 5,2 — 5,3. Конденсационный раствор с определенного уровня непрерывно перетекает во второй реактор, где поликонденсация ведется при 85 — 95 С и рН 5,2 — 5,3 до достижения вязкости раствора 250 мПа с (20 С). Далее раствор смолы непрерывнс поступает в третий реактор, где ведут концентрирование смолы в присутствии 0,4/ триэтаноламина при рН 7,2 и температуре

95-105 С до получения форконденсата с массовой долей сухих веществ 63 . Зате смоляной раствор непрерывно поступает е следующий реактор нг конденсацию с дополнительным количеством мочевины пр температуре 40 — 50 до конечного молярно го соотношения мочевины и формальдегид;

1;1,2.

Пример 2, Условия конденсации концентрирования и дополнительной кон. денсации с мочевиной как в примере 1.

Содержание формальдегида в формаль дегидсодержащих газах — 24 /, 60 / раствог мочевины с рН 11 подают в среднюю част колонны, температура в колонне — 80 С, р1

6,8. молярные соотношения мочевины ь формальдегида 1:1,95. Конденсационны раствор с массовой долей свободного фор мальдегида 3,5 — 4,0 и сухих веществ 54ф имеет вязкость 30 мПа с.

Поликонденсацию при рН 5,4 — 5,5 и тем пературе 90 — 95 С ведут до достижения вяз кости 190 мПа с (20 С). Смоляной раство концентрируют в присутствии 0,5 / моно этаноламина до получения форконденсата < массовой долей сухих веществ 61 и пр>

55 — 60 С проводят дополнительную конден

1761763

55 сацию с мочевиной до малярных соотношений мочевины и формальдегида 1:1,25. Готовый продукт стабилизирован 0,1 / тетрабората натрия.

Пример 3. Процесс протекает как в примере 1, Содержание формальдегида в формальдегидсодержащих газах — 20, 50 / раствор мочевины с рН 10, установленной полиэтиленполиамином, подают в верхнюю часть колонны, температура в колонне 85 С, рН

6,3, молярные соотношения мочевины и формальдегида 1:1,8. Вытекающий из колонны конденсационный раствор с вязкостью 70 мПа.с (20 С), массовой долей свободного формальдегида 2,5 — 2,8/, сухого остатка 51 /, поступает на поликонденсацию. Поликонденсацию при рН 4,5 — 4,6 и температуре 80 С ведут до достижения вязкости 200 мПа,с (20 С). Форконденсат концентрируют в присутствии 0,28 о полиэтиленголиамина до получения полупродукта с массовой долей сухих веществ

64 / и при 65,— 70 С проводят дополнительную конденсацию с мочевиной до молярных соотношений мочевины и формальдегида 1:1,1.

Пример 4. Процесс протекает как в примере 1.

Содержание формальдегида в формальдегидсодержащих газах — 20 /, 55 / раствор мочевины с рН 13 подают в среднюю часть колонны, температура в колонне 90 С, рН

7,5, молярные соотношения мочевины и формальдегида 1:1,9, На поликонденсацию поступает конденсационный раствор с вязкостью 60 мПа.с., массовой долей свободного формал ьдегида 3,2 — 3 4 и сухих веществ

53/о. Поликонденсацию при рН 5,1 — 5,2 и температуре 85 — 90 С ведут до достижения вязкости 170 мПа.с. (20 С), Смоляной раствор концентрируют в присутствии 2/ аммиака до получения полупродукта с массовой долей сухих веществ 62/ и при

60 — 65 С проводят дополнительную конденсацию с мочевиной до малярных соотношений мочевины с формальдегидом 1:1,2. Для стабилизации применен тетраборат натрия.

П р и M е р 5. Процесс протекает как в примере 1.

Содержание формальдегида в формальдегидсодержащих газах 19 /, 50 / раствор мочевины с рН 11, установленной введением триэтаноламина, подают в среднюю часть колонны, температура в колонне 80 С, рН 7,0, молярные соотношения мочевины и формальдегида 1:1,85. Поликонденсацию при рН 4,9 — 5,0 и температуре 80-85 С ведут до достижения вязкости 300 мПа.с. (20 С).

Смоляной раствор концентрирует в присут5

50 ствии 1 триэтаноламина до получения продукта с массовой долей сухих веществ

61,5 и при температуре 60 — 65 С проводят дополнительную конденсацию с мочевиной, количество которой обеспечивает молярное соотношения мочевины и формальдегида

1:1,15.

Пример 6 (заграничный), Процесс протекает как в примере 1.

Содержание формальдегида в формальдегидсодержащих газах 20 /, 50/ раствор мочевины с рН 13, установленный введением триэтаноламина, начальные молярные соотношения мочевины и формальдегида

1:1,9. Поликонденсацию при рН 4,9 — 5,1 и температуре 85 — 90 С ведут до достижения вязкости 180 мПа,с, Смоляной раствор концентрируют в присутствии 2,3о триэтаноламина до получения продукта с массовой долей сухих веществ 61,5 и при 60 — 65 С проводят дополнительную конденсацию с мочевиной до молярных соотношений мочевины и формальдегида 1:1,2, Пример 7 (заграничный). Процесс протекает как в примере 1.

Начальные молярные соотношения мочевины и формальдегида 1:1,7. На поликонденсацию поступает раствор с вязкостью 50 мПа.с, с массовой долей свободного формальдегида 2,1 — 2,3 / и сухих веществ 54 /о.

Поликонденсацию ведут при рН 5,1 — 5,2 до достижения вязкости раствора 200 мПа.с.

Смоляной раствор концентрируют в присутствии 0,2/о полиэтиленполиамина до получения полупродукта с массовой долей сухих веществ 63,5 / и при 60-65 С проводят дополнительную конденсацию с мочевиной до малярных соотношений мочевины и формальдегида 1:1,25.

Пример 8 (заграничный).

Условия конденсации, концентрирования и дополнительной конденсации как в примере 1.

Начальные малярные соотношения мочевины и формальдегида 1:1,9. На поликонденсацию поступает раствор с вязкостью 65 мПа.с, массовой долей сухих веществ

53,5/, свободного формальдегида 3,33,5/о. Поликонденсацию проводят при рН

5,2 — 5,3 и температуре 90 — 95 С до достижения вязкости 200 мПа.с (20 С). Смоляной раствор концентрируют в присутствии

0,12 о полиэтиленполиам. на до получения полупродукта с массовой долей сухих веществ 64 и при 60 — 65 С проводят дополнительную конденсацию с мочевиной до молярных соотношений мочевины и формальдегида 1:1,2.

Предлагаемый непрерывный способ получения мочевиноформальдегидных смол

1761763

Значение показателей

Показатель

Известный 2 Г"

2 по примерам

11 (7 8 (5 t 6

Конечное соотноаение мочевыми и формальдегида, моли

1:2 1:1,2"1,55 1:1,2 1:1,25 1:I,l

1:1,2

1:1,15

1;1,2

1:1,25

1:1 ° 2 массовая доля свободного формальдегида,2

0,08

1,5-2 ° 5 0,08-0,50 0,09 0>15

0,06 . 0,11

0 ° 09

0,15

0 ° 10 массовая доля сухих аеместв, 2 н/и 70 65,5-2,0 67,! 65,0 . 68,0

65,6

65,7

66,1

67 ° 0

68,5

Вязкость динамическая, иПа с

500-1300 200-450

400

400

320

350 250 300

350

390

Концентрация водоРодных ионов, рИ

8,5

8,2

8,1

8,5

8,0

8,4

7,5"9,0 7,5-9,0

25 40-50

7,9

7,5

Время мелатинизачии при 100 С

60

56

70

120

Предельная снемиваеность с водой, по объему

112 110 115 111 112 116 18

1:6 полная 1: 8

Срок хранения при температуре не выме 25 С мес.

1 ° 5-2,0 3 2,5 3,5 3 4

26 дней 40 дне!

Выделение формальдегида из ДСтП, иг/100 r плиты (no перФораторному методу) !

6,5 более 80 35"50

9,5

Предел прочности при растямении отвермденной смолы, мПа

85

60

Составитель С. Ерофеев

Техред М.Моргентал Корректор Н.Бучек

Редактор

Заказ 3233 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 позволяет получать смолы с низким содержанием свободного формальдегида в них и высоким сроком хранения (2 — 4 месяца).

Формула изобретения

Способ получения мочевиноформальдегидных смол конденсацией мочевины с формальдегидом контактных газов формалинового производства, содержащих

18 — 247 формальдегида, при нагревании в среде с переменной кислотностью сначала в щелочной среде, затем в кислой среде при рН 4,5 — 5,5 при соотношении мочевины и формальдегида в молях 1;1,8 — 1,95 с дальнейшим концентрированием полученного форконденсата и его конденсацией с дополнительным количеством мочевины в количестве, необходимом для доведения

5 соотношения мочевины и формальдегида в готовой смоле в молях 1 к 1,1 — 1,25, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения токсичности смолы и изделий на ее основе, а также для повышения стабильности смо10 лы, конденсированный на кислой стадии до вязкости 170-300 мПа с, форконденсат концентрируют в присутствии 0,2-2,0% от массы реакционной смеси амина.