Способ получения карбамидной смолы

Способ получения карбамидной смолы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБАМИД- НОЙ СМОЛЫ конденсацией мочевины и формальдегида при постепенно уменьшакяцемся рН среды от щелочной до кислой в присутствии аммиака или смеси аммиака и кислоты при нагревании, отличающийся тем, что, с целью улучшения растворимости в воде, повышения механи- .ческой прочности отвержденных материалов, аммиак добавляют к мочевине и конденсацию проводят при молярном соотношении мочевина:формальдегид; аммиак=1:2-2,5:0,25-0/4.

, СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (Я) С 08 (12/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2305671/23-05 (22) 29.12.75 (46) 23.07.83. Бюл. )) 27 (72) А.Н. Пуховицкая, E.Ñ. Потехина, В.П. Пшеницына, Т.Л. Евтюшина и Н.Н. Молоткова (53) 678.65-2(088.8) (56) 1. Темкина Р.3., Синтетические клен в деревообработке, изд. "Лесная промышленность", N., 1971, с. 115.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 451251, кл. С 08 G 13/12, 1974 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБАМИДНОй СМОЛЫ конденсацией мочевины и формальдегида при постепенно уменьшающемся рН среды от щелочной до кислой в присутствии аммиака или смеси аммиака и кислоты при нагревании, отличающийся тем, что, с целью улучшения растворимости в воде, повышения механи.ческой прочности отвержденных материалов, аммиак добавляют к мочевине и конденсацию проводят при молярном соотношении мочевина:формальдегид: аммиак=1:2-2,5:0,25-0,4.

562095

Изобретение относится к области получения карбамйдных смол используемых в качестве связующих и клеев для склеивания древесины, изготовления стержней в литейном производстве, а также для изготовления мине- 5 р ало в а тных и з дел ий .

Известны способы получения карбамидных смол путем конденсации мочевины с формальдегидом при молярных соотношениях 1: 2,5-1:1,1, где для >р установления определенного значения рН при синтезе применяют вещества, играющие роль катализаторов реакции.

Наиболее часто употребляют едкий нат аммиак, гексаметилентетрамин, хлористый цинк и др. f1) .

Прототипом предлагаемого является способ получения карбамидной смолы путем непрерывной конденсации мочевины и формальдегида при молярных соотношениях 1:2,3 — 1:1,5 при постепенно уменьшающемся рН среды от

8,5 до 4,0 в присутствии 0,083 моль аммиака на 1 моль первоначально загруженной мочевины при температуре кипения t2j .

Однако в результате осуществления этих способов получают смолу, плохо растворимую в воде, со значительным содержанием формальдегида и недостаточной механической прочностью. 30

Для повышения растворимости смолы в воде и повышения механической прочности по предлагаемому способу к мочевине рекомендуется добавлять аммиак и проводить конденсацию при молярных соотношениях мочевина: формальдегид:аммиак=1:2-2,5:0,25-0,4 при постепенно уменьшающемся рН сре ды от 8,3 до 4,5 и при температуре кипения реакционной смеси.

Предлагаемый способ заключается в следующем. К 1 моль мочевины добавляют 0,25-0,4 моль аммиака в виде водного раствора и затем вводят (2,0-2,5 моль) водный раствор формаль дегида. При смешении компонентов на- 45 блюдается экэотермическая реакция и температура поднимается до 50-70 С.

О

Нагревают смесь до температуры кипения и выдерживают при этой температуре в течение 1,0-2,5 ч при пос- 5О тепенно уменьшающемся рН среды от

7,2-8,0 до 4,7-5,0 до достижения определенной вязкости. После этого конденсационную смесь нейтрализуют щелочью, охлаждают до 60-70 С и отгоняют воду до требуемой концентрации.

Для ускорения конденсации в реакцию вводят смесь аммиака и 2,5Ъ от веса аммиака кислоты. Для снижения содержания формальдегида в смоле ниже 1В в смолу дополнительно вводят

0,133 моль мочевины от первоначально загруженной.

При конденсации 0,25-0,4 моль аммиака является оптимальным. Прове- 65 дение реакции конденсации мочевины с формальдегидом при добавлении до

0,088 моль аммиака приводит к получению смол с содержанием 18-25% метилольных групп, как в обычных кар бамидных 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 обычными и для карбамидных смол отвердителями.

Пример 1. В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой и термометром, помещают

600 г мочевины (10 моль) и 323 г воды (18 моль). После растворения мо чевины (рН 9,55) вводят 287,5 мл (3,12 моль) 20%-ного водного раствора аммиака (рН 12,35) и 1633 r (20 моль) формальдегида в виде

36,7%-ного водного раствора.

Температура поднимается самопрои з вольно до б 8 С. Реакционную смесь о нагревают до температуры кипения и выдерживают в ней до достижения вязкости 12,0 с по вискозиметру

ВЗ-4, проверяя значения рН через каждые 15 мин.

Время, мин рН

О 7,2

15 6,3

30 5,8

45 5,5

60 5,25

75 5,25

90 5,2

115 5,2

113 5,05

Смолу нейтрализуют введением

8Ъ-ного водного раствора едкого натра до рН 6,65, охлаждают до 60-70 С и отгоняют воду до достижения коэффициента.рефракции 1,475, при этом рН становится равным 8,4.

При 60 С вводят 48 г (0.,13 моль) мочевины и конденсируют 30 мин при этой температуре. Полученную смолу охлаждают до 25оС и сливают.

Пример 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 г (20 моль) формальдегида в виде

36,9%-ного водного раствора. Температура поднимается самопроизвольно до 62 С.

Реакционную смесь нагревают до кипения и конденсируют при кипении до достижения вязкости 12,5 с по вис козиметру В3-4 при 20ОС, проверяя рН через каждые 15 мин.

562095

Время, мин рН

0 8,0

15 7,45

30 7,1

45 6,2

90 6,1

120 6,5

150 5,57

Смолу нейтрализуют введением

8%-ного водного раствора едкого натра до рН 6,63, затем ее охлаждают до 60-70 С и отгоняют воду до досо тижения коэффициента рефракции

1,473 при разрежении. Смолу охлаждают до 25ОС и сливают.

Пример 3. В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой и термометром, помещают 600 г (10 моль) мочевины, 256 мл (3 моль) 24,5%-ного водного аммиака и 1633 r (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 ВЗ-4 при 20 С, проверяя рН через каждые 15 мин.

Время, мин рН

0 7,8

15 7,0

30 6,75

45 6,1

60 5,65

75 5,5

90 5,4

105 5,32

120 5,25

Смолу нейтрализуют введением

8Ъ-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 С и сливают.

Пример 3. В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой и термометром, помещают 600 г (10 моль) мочевины, 323,1 мл (3,2 моль1 18,4 %-ного водного аммиака, содержащего 1,1 мл

85%-ной муравьиной кислоты и 1734 r

Пример 5. В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, помещают 600 г 10 моль) мочевины и

323 r (18 моль) воды; после растворения мочевины при рН 0,01 вводят 273 г (4 моль1 20Ъ-ного водного аммиака (рН 12,8) и 2050 r (25 моль)

30 формальдегида в виде 36,7%-ного водного раствора. Температура поднимается самопроизвольно до 60ОС. Реакционную смесь нагревают до температуры кипения и конденсируют при

35 кипении до достижения вязкости

12,8 с по вискозиметру ВЗ-4 при 20 С

0 проверяя рН через каждые 15 мин.

Время. мин рН

0 7,6

30 7,15

45 6,2

90 5,8

120 5,5

Нейтрализуют смолу введением

8%-ного водного раствора едкого натра до рН 6,63, охлаждают смолу до 60-70 С и отгоняют воду (при разрежении) до достижения коэффициента рефракции 1,471; затем смолу ох50 25 С и сливают.

Свойства смол, полученных по примерам 1-5 приведены в таблице.

40 (20 моль) формальдегида в виде

34,5Ъ-ного водного раствора. Температура смеси при смешении компонентов самопроизвольно поднимается до

52оС (рН 9,0, коэффициент рефракции

1,403) . Смесь нагревают до температуры кипения и конденсируют при кипении до достижения вязкости 12,0 с по вискозиметру ВЗ-4 при 20ОС, проверяя рН при конденсации:

10 Время, мин рН

0 7,75

15 7,2

30 6,5

50 5,7

5 70 5,0

Смолу нейтрализуют 8Ъ-ным водным раствором едкого натра до рН 6 6, охлаждают до 60-70 С и отгоняют воду при разрежении до достижения коэф-, фициента рефракции 1.476. Полученную смолу охлаждают до 25 С и сливают.

562095

«f

Ф «С Х ацх эое

4 Х

1

1 !

1

I

Ф

Е мои охо х

<

A 4Õ

1

I

1

I

ff ах<

4 Осч

Э СOZ х Э о

K x

evzv

Э х х х х я а э

«f f Ц

19 ао ах э ц э х Р\ «!

I

1

I

I

1 х

I Х э -"с

Ц <

Ю

<< < ж а

Cn«f g

Ю

<-<

Ю гЧ

Ю

Ю

О<ОХ оf х Е Х 1сс О О

9 Iffy и

nf e g1 сс! о ц-» а ю

Ю

<-<

Ю

Ю

Ю

<О сО! и<ОХ о с х

ЭО << ОХ

>VI 5f O

М v хааа

1Ю сО

Ю с сО

CO

1

I

I

1

1 .

I

1 «3

xà, ev1хх ! с 9 Х о Е !с< х о Is 9

1 4,ЦХ

I хох аахм

Зох о е

mvs

<< CC с» о оц оо

Е а

9 э v

Х 2

3 с э о

Е E

u,v

I !

1 I

fо! оц

1 K Z 14 f

I хох

Охх

RBX цох ое

СООТГ

1

1

I

1 (I

I

-а,«

Ц L) <

fo o;a х

О4а,4

mooe о х ец

1

<Ф I

М I

Ф I х I х 1

9 1

K 1 а 1

9 1

Ц 1 о 1 и f

I

%-< сО

Ю

<-<

Я <

<О с

Ю

%-< м сО с

l

I

I

1

1 х

I, g

1 х

1 Ф I f

1 5X5«f

<о ка

l 4

Ю

М

Ю

< Ч

Ч-<

М

Ch Р

Ю

I Н 1 х

Ф.о

I 3 f< ff

1ООХ

134

1 Э 9 ! ICf Х

Ю с

<Ч

C) с

<Ч

<О

° <<

<"1

I

1 !

1

1

CO

М

СО

Г »

f х а

- t.

I

1

1

1 м м

М

<с)

<О

1 с ае< оэ ехоох цхХ

8@44é

I х а а Ф р Х

<ч м

I о

g т.<

1 С<<

1 С

ОСОО с» с д а<.!

f fa оею о х<ч

I Х Х

I Э «f Х

ft. o o

1 Х Х С» L

I

1 Х <

I . о о х

1 3 4Х

I «< Э ххК

1 «f ех х

1 к а о ,

ХХАХ!.Ое

A>9ХН ец аofw о

ЕО4- о vO

Ю а Ю Ю

Ю <Ч Ю со

<-< СЧ 01 <<Ч < Ч ч-»

Ю Ю а Ю

GO <

Ю Ю

М

<Л Ъ>

С0 <О

Ю Ю

CO

I 1

I I !

<Ч с-<

М т-« Ч ! т-< сЧ

М М

%-< %

% < \<

Ю Ю

Ю сО

<О О1 со ю

М т-1

<ч м

<О

01 с

< м м

М \

Cn <

\С< <О Ф

562095

Редактор Л. Письман Техред М.Костик

Корректор A. Повх

Заказ 6517/2 Тираж .494 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из таблицы видно, что карбамидные смолы, полученные по предлагаемому способу, стабильны при хранении, неограниченно смешиваются с водой без коагуляции, имеют небольшое содержание метильных групп и повышенную механическую прочность.

Для определения разрушающего напряжения при сжатии отвержденной смо лы 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. Отвержденные образцы вынимают иэ пробирок и нарезают таблетки высотой 10 мм. Полученные образцы испцтывают по

ГОСТ 4651-68.