Способ получения карбамидоформальдегидных смол Российский патент 2024 года по МПК C08G12/12 

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к области производства синтетических поликонденсационных термореактивных аминоальдегидных смол и связующих предназначенных для применения преимущественно в деревообрабатывающей промышленности, в частности в производстве фанеры.

Известны многочисленные способы получения карбамидоформальдегидных смол, предназначенных для применения в деревообрабатывающей промышленности, в том числе в производстве фанерной продукции (Доронин Ю.Г., Мирошниченко С.Н., Свиткина М.М., «Синтетические смолы в деревообработке», «Лесная промышленность», М., 1987; Вирпша З., Бжезинский Я., «Аминопласты», М., «Химия», 1972.). Однако в связи с регулярным ужесточением требований к санитарно-гигиеническим характеристикам готовой фанеры без снижения ее физико-механических показателей проблема модернизации качества клеевых карбамидоформальдегидных смол, предназначенных для производства фанеры является актуальной и в настоящее время.

Причем, в настоящее время кроме технического формалина, производимого по ГОСТ 1625-2016 содержащего около 37% свободного формальдегида, в промышленности появились и другие формальдегидные сырьевые материалы, предназначенные, в том числе, для применения в производстве карбамидоформальдегидных смол по безотходной, экологически безопасной технологии. К таковым относятся карбамидоформальдегидный концентрат, с содержанием общего формальдегида до 60%, параформ, представляющий собой олигомерный продукт полимеризации формальдегида, а также концентрированный формалин, содержанием около 50% свободного формальдегида.

Известен способ получения карбамидоформальдегидной смолы, предназначенной для применения в деревообрабатывающей промышленности с использованием в качестве формальдегидного сырья карбамидоформальдегидный концентрат (КФК) с содержанием общего формальдегида в количестве (60±3)% (Патент РФ №2305685, C08G 12/12, 2007). К недостаткам данного способа можно отнести:

- сложный контроль за ходом глубины поликонденсации, включающий определение одновременно вязкости, предусматривающий охлаждение пробы до 20°С и смешиваемости с водой, т.к. охлаждение высоковязкой пробы до 20°С требует значительного времени, что не допустимо при контроле глубины кислой конденсации в производственных условиях;

- очень сомнительна необходимость проведения слабощелочной конденсации карбамида с формальдегидом при температурном интервале от 20 до 95°С с точки зрения оптимизации скорости реакции взаимодействия карбамида с формальдегидом.

Известен способ получения карбамидоформальдегидной смолы для склеивания древесины с применением в качестве формальдегид содержащего сырья 35-55%-ного водного раствора формальдегида или карбамидоформальдегидного концентрата с содержанием 45-65% общего формальдегида и 15-25% карбамида (Патент РФ №2059663, C08G 12/12, 1996). Недостатками данного способа являются:

- необходимость проведения 1-й стадии конденсации при температуре 20-80°С в течение 0,5-10 ч;

- необходимость проведения в отдельных случаях стадии упаривания реакционной смеси до содержания сухого остатка смолы до 60-70% с образованием отходов производства (надсмольные воды, содержащие свободный формальдегид и метанол);

- увеличение времени проведения синтеза и роста энергозатрат за счет дополнительной стадии упаривания.

Известен способ получения карбамидоформальдегидной смолы в несколько стадий с применением в качестве формальдегид содержащего сырья карбамидоформальдегидного концентрата при исходном и конечном соотношении карбамида к формальдегиду 1:1,85 и 1:1,2-1,22 в молях, соответственно (Патент РФ №2160744 С1, C08G 12/12, 2000). Однако карбамидоформальдегидная смола, изготавливаемая по данному способу, не обеспечивает производство низкотоксичной фанерной продукции, отвечающей сегодняшним требованиям.

Известен способ получения карбамидоформальдегидной смолы конденсацией карбамида и низкометанольного карбамидоформальдегидного концентрата по общепринятой технологии и рецептуре, отличающийся тем, что предварительно перед началом процесса синтеза в карбамидоформальдегидный концентрат вводят концентрированный формалин 55%-ной концентрации в количестве 10-25 массовых частей на 90-75 массовых частей концентрата (Патент РФ №2619589, C08G 12/12, 2017). Главными недостатками данного способа являются:

- необходимость предварительного выдерживания смеси концентрата и концентрированного (55%-ного) формалина при перемешивании в течение не менее 6 часов;

- концентрированный формалин 55%-ной концентрации может быть использован только на месте его производства в горячем виде, т.к. он при нормальных условиях не транспортабелен для доставки потенциальным потребителям.

Указанные недостатки ограничивают возможности применения данного способа в промышленных условиях.

Наиболее близким по технической сути является способ получения карбамидоформальдегидной смолы по патенту РФ №2443721 C08G 12/12, 2012. Способ предусматривает применение в качестве формальдегидного сырья смеси технического формалина (~37%-ной концентрации) и параформа, представляющего собой олигомерный продукт полимеризации формальдегида. По данному способу синтез смолы осуществляется при начальном и конечном мольном соотношениях карбамида к формальдегиду 1 к 1,95-2,1 и 1 к 1,01-1,6 соответственно, по общеизвестной схеме синтеза в среде с переменной кислотностью, сначала в слабощелочной среде (рН=9,0-8,0) с метилолированием карбамида, далее в слабокислой среде (рН=5,8-5,0) и завершением конденсации в слабощелочной среде с введением дополнительной порции карбамида, причем кислую стадию конденсации завершают при появлении «точки помутнения» пробы смолы в воде с температурой 13-15°С.

Способ предусматривает также стабилизацию продукта конденсации с помощью аммиачной воды вводимой как после конденсации в кислой среде, так и после проведения конденсации с дополнительной порцией карбамида.

Основными недостатками способа являются:

- проведение кислой стадии конденсации до появления «точки помутнения» в воде с температурой всего 13-15°С, то есть низкой степени поликонденсации, что свойственно обычно не клеевым, а пропиточным смолам;

- проведение слабокислой стадии конденсации при значениях рН 5,8-5,0, что обычно сопровождается также с образованием в структурах олигомерных молекул диметиленэфирных (-СН₂-О-СН₂-) фрагментов, которые в условиях переработки смолы в кислых средах обычно разлагаются с выделением свободного формальдегида, что нежелательно;

- по способу предусмотрено конечное соотношение в готовой смоле до 1,6 моля формальдегида к 1 молю карбамида, что не может обеспечивать производство древесно-плитных материалов, отвечающих современным санитарно-гигиеническим требованиям.

Предлагаемое изобретение направлено на решение технической задачи, возникшей сегодня в производстве фанерной продукции - снижение эмиссии формальдегида из фанеры в пределах современных требований без снижения сырой липкости смолы и прочности готовой фанеры. Кроме того, в современных условиях в связи с появлением на рынке наряду с общеизвестным техническим формалином новых сырьевых формальдегид содержащих материалов (параформ, карбамидоформальдегидный концентрат) особую актуальность приобретает также технико-экономическая целесообразность их применения в промышленности.

В связи с этим предлагаемый способ предусматривает применение в качестве формальдегидного ингредиента всех известных в настоящее время на рынке сырьевых материалов - карбамидоформальдегидного концентрата, параформа и формалина как в отдельности, так и в различных соотношениях, обеспечивающих заданное общее соотношение карбамида и формальдегида в готовой смоле.

Предлагаемый способ позволяет минимизировать содержание свободного формальдегида в готовой смоле без снижения ее сырой липкости. Способ заключается в проведении поликонденсации карбамида с формальдегидом при начальном и конечном мольном соотношении карбамида к формальдегиду 1:1,9-2,15 и 1:1,05-1,25, соответственно, причем дополнительную порцию карбамида вводят в две стадии, отличающиеся технологическими параметрами (рН среды и температура) проведения. За 5-10 мин до завершения поликонденсации вводят аммиачную воду в количестве 0,01-0,02 моля на 1 моль карбамида для превращения остаточного свободного формальдегида в реакционной среде в гексаметилентетрамин, который в условиях переработки готовой смолы в кислой среде участвует в реакции образования трехмерной полимерной структуры клеевого соединения.

Предлагаемое изобретение иллюстрируются следующими примерами его реализации.

Пример 1.

В реактор объемом 6,3 м³ загружают 2300 кг карбамидо-формальдегидного концентрата (здесь и далее КФК-85) содержащего 59,7% общего формальдегида и 24,8% карбамида и при перемешивании 1333 кг воды. Через 3-5 мин в реактор загружают 803 кг карбамида и включают обогрев содержимого реактора. При достижении температуры (20-25)°С при полном растворении карбамида отбирают пробу для определения рН и коэффициента преломления (Кр) реакционной смеси. Далее продолжают нагрев реакционной смеси до температуры (80-84)°С и проводят выдержку при этой температуре в течение 30-35 мин. После 1-й выдержки отбирают пробу и определяют рН и Кр реакционной смеси. Затем с помощь кислотного катализатора (10-20%-ные растворы хлористого аммония, сульфата аммония или муравьиной кислоты) подкисляют реакционную смесь до величины рН 4,7±0,2 и поднимают температуры реакционной смеси до величины (90±2)°С и продолжают выдержку до достижения вязкости горячего реакционного раствора 18-24 сек по вискозиметру ВЗ-246 сопло 4. Далее с помощью раствора щелочи устанавливают величины рН реакционной смеси устанавливают в пределах 7,0±0,2, охлаждают содержимого реактора до (80±2)°С и при этой температуре загружают 2-ю порцию карбамида в количестве 343 кг. При этой температуре проводят выдержку реакционной смеси в течение 35-45 мин. При этом контролируют рН реакционной смеси, поддерживая величины рН в пределах 6,8±0,2. После завершения стадии конденсации со 2-й порцией карбамида рН реакционной смеси устанавливают в пределах 7,6±0,4, охлаждают реакционную смесь до (70±2)°С и загружают 3-ю порцию карбамида в количестве 672 кг. При этом температура реакционной смеси снижается до (60±2)°С. Далее проводят выдержку реакционной смеси при температуре (60±3) и рН реакционной среды в пределах 7,7±0,3 в течение 30-35 мин. За 5-10 мин. до окончания выдержки в реактор загружают 30 кг аммиачной воды концентрации 25%.

Далее содержимое реактора (готовую смолу) охлаждают до (20-28)°С и сливают в емкость готовой смолы.

Показатели готовой смолы приведены в таблице 1.

Пример 2.

В реактор объемом 6,3 м³ загружают 2300 кг КФК-85 содержащего 60,0% общего формальдегида и 25,0% карбамида и при перемешивании 1340 кг воды. Через 3-5 мин в реактор загружают 805 кг карбамида и включают обогрев содержимого реактора. При достижении температуры (20-25)°С при полном растворении карбамида отбирают пробу для определения рН и коэффициента преломления (Кр) реакционной смеси. Далее продолжают нагрев реакционной смеси до температуры (80-84)°С и проводят выдержку при этой температуре в течение 30-35 мин. После 1-й выдержки отбирают пробу и определяют рН и Кр реакционной смеси. Затем с помощью кислотного катализатора (10-20%-ные растворы хлористого аммония, сульфата аммония или муравьиной кислоты) подкисляют реакционную смесь до величины рН 4,7±0,2 и поднимают температуру реакционной смеси до величины (90±2)°С и продолжают выдержку до достижения вязкости горячего реакционного раствора 18-24 сек по вискозиметру ВЗ-246 сопло 4. Далее с помощью раствора щелочи устанавливают величины рН реакционной смеси в пределах 7,0±0,2, охлаждают содержимое реактора до (80±2)°С и при этой температуре загружают 2-ю порцию карбамида в количестве 345 кг. При этой температуре проводят выдержку реакционной смеси в течение 35-45 мин. При этом контролируют рН реакционной смеси, поддерживая величины рН в пределах 6,8±0,2. После завершения стадии конденсации со 2-й порцией карбамида рН реакционной смеси устанавливают в пределах 7,6±0,4, охлаждают реакционную смесь до (70±2)°С и загружают 3-ю порцию карбамида в количестве 575 кг. При этом температура реакционной смеси снижается до (60±2)°С. Далее проводят выдержку реакционной смеси при температуре (60±3)°С и рН реакционной среды в пределах 7,7±0,3 в течение 30-35 мин. За 5-10 мин до окончания выдержки в реактор загружают 40 кг аммиачной воды концентрации 25%.

Далее содержимое реактора (готовую смолу) охлаждают до (20-28)°С и сливают в емкость готовой смолы.

Показатели готовой смолы приведены в таблице 1.

Пример 3.

В реактор объемом 6,3 м³ загружают 1620 кг воды и при перемешивании 1440 кг параформа, с содержанием основного вещества 96,1%. Далее величины рН суспензии устанавливают в пределах 7,5-8,0 и включают обогрев содержимого реактора. При достижении температуры в реакторе (25-35)°С в реактор загружают 1384 кг карбамида и продолжают нагрев содержимого реактора. При этом осуществляют контроль за растворением параформа. Полное растворение параформа происходит при температуре (60-75)°С. После полного растворения параформа осуществляют контроль за величиной рН реакционной среды и при необходимости устанавливают величину рН в пределах 7,8-8,6. После достижения температуры реакционной смеси (80±2)°С проводят выдержку при этой температуре в течение 30-35 мин. После выдержки определяют величины рН реакционной среды и подкисляют реакционную смесь до величины рН 4,7±0,2. Затем температуру реакционной смеси поднимают до (90±2)°С и проводят выдержку реакционной смеси до достижения вязкости горячего реакционного раствора 18-24 сек по вискозиметру ВЗ-246 сопло 4. После достижения требуемой вязкости реакционный раствор нейтрализуют до величины рН 7,2-7,6 охлаждают содержимое реактора до (80±2)°С и при этой температуре загружают 2-ю порцию карбамида в количестве 346 кг. При этой температуре проводят выдержку реакционной смеси в течение 35-45 мин. При этом контролируют рН реакционной смеси, поддерживая величины рН в пределах 6,8±0,2. После завершения стадии конденсации со 2-й порцией карбамида рН реакционной смеси устанавливают в пределах 7,6±0,4, охлаждают реакционную смесь до (70±2)°С и загружают 3-ю порцию карбамида в количестве 677 кг. При этом температура реакционной смеси снижается до (60±2)°С. Далее проводят выдержку реакционной смеси при температуре (60±3)°С и рН реакционной среды в пределах 7,7±0,3 в течение 30-35 мин. За 5-10 мин до окончания выдержки в реактор загружают 45 кг аммиачной воды концентрации 25%.

Далее содержимое реактора (готовую смолу) охлаждают до (20-28)°С и сливают в емкость готовой смолы.

Показатели готовой смолы приведены в таблице 1.

Пример 4.

В реактор объемом 6,3 м³ загружают 1700 кг воды и при перемешивании 1400 кг параформа, с содержанием основного вещества 96,1%. Далее величины рН суспензии устанавливают в пределах 7,5-8,0 и включают обогрев содержимого реактора. При достижении температуры в реакторе (25-35)°С в реактор загружают 1378 кг карбамида и продолжают нагрев содержимого реактора. При этом осуществляют контроль за растворением параформа. Полное растворение параформа происходит при температуре (60-75)°С. После полного растворения параформа осуществляют контроль за величиной рН реакционной среды и при необходимости устанавливают величину рН в пределах 7,8-8,6. После достижения температуры реакционной смеси (80±2)°С проводят выдержку при этой температуре в течение 30-35 мин. После выдержки определяют величины рН реакционной среды и подкисляют реакционную смесь до величины рН 4,7±0,2. Затем температуру реакционной смеси поднимают до (90±2)°С и проводят выдержку реакционной смеси до достижения вязкости горячего реакционного раствора 18-24 сек по вискозиметру ВЗ-246 сопло 4. После достижения требуемой вязкости реакционный раствор нейтрализуют до величины рН 7,2-7,6 охлаждают содержимое реактора до (80±2)°С и при этой температуре загружают 2-ю порцию карбамида в количестве 356 кг. При этой температуре проводят выдержку реакционной смеси в течение 35-45 мин. При этом контролируют рН реакционной смеси, поддерживая величины рН в пределах 6,8±0,2. После завершения стадии конденсации со 2-й порцией карбамида рН реакционной смеси устанавливают в пределах 7,6±0,4, охлаждают реакционную смесь до (70±2)°С и загружают 3-ю порцию карбамида в количестве 708 кг. При этом температура реакционной смеси снижается до (60±2)°С. Далее проводят выдержку реакционной смеси при температуре (60±3)°С и рН реакционной среды в пределах 7,7±0,3 в течение 30-35 мин. За 5-10 мин до окончания выдержки в реактор загружают 40 кг аммиачной воды концентрации 25%.

Далее содержимое реактора (готовую смолу) охлаждают до (20-28)°С и сливают в емкость готовой смолы.

Показатели готовой смолы приведены в таблице 1.

Пример 5.

В реактор объемом 6,3 м³ загружают 1638 кг КФК содержащего 60,0% общего формальдегида и 25,0% карбамида и при перемешивании 1386 кг воды. Затем в реактор загружают 410 кг параформа содержанием основного вещества 96,1%. Далее отбирают пробу и определяют величину рН смеси (суспензия), величину рН суспензии устанавливают в пределах 7,5-8,0 и включают обогрев содержимого реактора. При достижении температуры в реакторе (25-35)°С в реактор загружают 1002 кг карбамида и продолжают нагрев содержимого реактора. При этом осуществляют контроль за растворением пара-форма. Полное растворение параформа происходит при температуре (60-75)°С. После полного растворения параформа осуществляют контроль за величиной рН реакционной среды и при необходимости устанавливают величину рН в пределах 7,8-8,6. После достижения температуры реакционной смеси (80±2)°С проводят выдержку при этой температуре в течение 30-35 мин. После выдержки определяют величины рН реакционной среды и подкисляют реакционную смесь до величины рН 4,7±0,2. Затем температуру реакционной смеси поднимают до (90±2)°С и проводят выдержку реакционной смеси до достижения вязкости горячего реакционного раствора 18-24 сек по вискозиметру ВЗ-246 сопло 4. После достижения требуемой вязкости реакционный раствор нейтрализуют до величины рН 7,2-7,6 охлаждают содержимого реактора до (80±2)°С и при этой температуре загружают 2-ю порцию карбамида в количестве 315 кг. При этой температуре проводят выдержку реакционной смеси в течение 35-45 мин. При этом контролируют рН реакционной смеси, поддерживая величины рН в пределах 6,8±0,2. После завершения стадии конденсации со 2-й порцией карбамида рН реакционной смеси устанавливают в пределах 7,6±0,4, охлаждают реакционную смесь до (70±2)°С и загружают 3-ю порцию карбамида в количестве 668 кг. При этом температура реакционной смеси снижается до (60±2)°С. Далее проводят выдержку реакционной смеси при температуре (60±3)°С и рН реакционной среды в пределах 7,7±0,3 в течение 30-35 мин. За 5-10 мин до окончания выдержки в реактор загружают 40 кг аммиачной воды концентрации 25%.

Далее содержимое реактора (готовую смолу) охлаждают до (20-28)°С и сливают в емкость готовой смолы.

Показатели готовой смолы приведены в таблице 1.

Пример 6.

В реактор объемом 6,3 м³ загружают 1290 кг КФК-85 содержащего 59,8,0% общего формальдегида и 24,8% карбамида и при перемешивании 1440 кг воды. Затем в реактор загружают 669 кг параформа содержанием основного вещества 96,1%. Далее отбирают пробу и определяют величину рН смеси (суспензия), величину рН суспензии устанавливают в пределах 7,5-8,0 и включают обогрев содержимого реактора. При достижении температуры в реакторе (25-35)°С в реактор загружают 1086 кг карбамида и продолжают нагрев содержимого реактора. При этом осуществляют контроль за растворением параформа. Полное растворение параформа происходит при температуре (60-75)°С. После полного растворения параформа осуществляют контроль за величиной рН реакционной среды и при необходимости устанавливают величину рН в пределах 7,8-8,6. После достижения температуры реакционной смеси (80±2)°С проводят выдержку при этой температуре в течение 30-35 мин. После выдержки определяют величины рН реакционной среды и подкисляют реакционную смесь до величины рН 4,7±0,2. Затем температуру реакционной смеси поднимают до (90±2)°С и проводят выдержку реакционной смеси до достижения вязкости горячего реакционного раствора 21-25 сек по вискозиметру ВЗ-246 сопло 4. После достижения требуемой вязкости реакционный раствор нейтрализуют до величины рН 7,2-7,6 охлаждают содержимого реактора до (80±2)°С и при этой температуре загружают 2-ю порцию карбамида в количестве 352 кг. При этой температуре проводят выдержку реакционной смеси в течение 35-45 мин. При этом контролируют рН реакционной смеси, поддерживая величины рН в пределах 6,8±0,2. После завершения стадии конденсации со 2-й порцией карбамида рН реакционной смеси устанавливают в пределах 7,6±0,4, охлаждают реакционную смесь до (70±2)°С и загружают 3-ю порцию карбамида в количестве 690 кг. При этом температура реакционной смеси снижается до (60±2)°С. Далее проводят выдержку реакционной смеси при температуре (60±3)°С и рН реакционной среды в пределах 7,7±0,3 в течение 30-35 мин. За 5-10 мин до окончания выдержки в реактор загружают 36 кг аммиачной воды концентрации 25%.

Далее содержимое реактора (готовую смолу) охлаждают до (20-28)°С и сливают в емкость готовой смолы.

Показатели готовой смолы приведены в таблице 1.

Пример 7.

В реактор объемом 6,3 м³ загружают 2350 кг КФК-85 содержащего 60,0% общего формальдегида и 25,0% карбамида и при перемешивании 1250 кг воды. Через 3-5 мин в реактор загружают 858 кг карбамида и включают обогрев содержимого реактора. При достижении температуры (20-25)°С при полном растворении карбамида отбирают пробу для определения рН и коэффициента преломления (Кр) реакционной смеси. При необходимости величину рН смеси устанавливают в пределах 8±0,4. Далее продолжают нагрев реакционной смеси до температуры (80-84)°С и проводят выдержку при этой температуре в течение 30-35 мин. После 1-й выдержки отбирают пробу и определяют рН и Кр реакционной смеси. Затем с помощью кислотного катализатора (10-20%-ные растворы хлористого аммония, сульфата аммония или муравьиной кислоты) подкисляют реакционную смесь до величины рН 4,7±0,2 и поднимают температуру реакционной смеси до величины (90±2)°С и продолжают выдержку до достижения вязкости горячего реакционного раствора 18-24 сек по вискозиметру ВЗ-246 сопло 4. Далее с помощью раствора щелочи устанавливают величину рН реакционной смеси в пределах 7,0±0,2, охлаждают содержимое реактора до (80±2)°С и при этой температуре загружают 2-ю порцию карбамида в количестве 316 кг. При этой температуре проводят выдержку реакционной смеси в течение 35-45 мин. При этом контролируют рН реакционной смеси, поддерживая величины рН в пределах 6,8±0,2. После завершения стадии конденсации со 2-й порцией карбамида рН реакционной смеси устанавливают в пределах 7,6±0,4, охлаждают реакционную смесь до (70±2)°С и загружают 3-ю порцию карбамида в количестве 493 кг. При этом температура реакционной смеси снижается до (60±2)°С. Далее проводят выдержку реакционной смеси при температуре (60±3)°С и рН реакционной среды в пределах 7,7±0,3 в течение 30-35 мин. За 5-10 мин до окончания выдержки в реактор загружают 51 кг аммиачной воды концентрации 25%.

Далее содержимое реактора (готовую смолу) охлаждают до (20-28)°С и сливают в емкость готовой смолы.

Показатели готовой смолы приведены в таблице 1.

Пример 8.

В реактор объемом 6,3 м³ загружают 1650 кг воды и при перемешивании 1400 кг параформа, с содержанием основного вещества 96,1%. Далее величины рН суспензии устанавливают в пределах 7,5-8,0 и включают обогрев содержимого реактора. При достижении температуры в реакторе (25-35)°С в реактор загружают 1345 кг карбамида и продолжают нагрев содержимого реактора. При этом осуществляют контроль за растворением параформа. Полное растворение параформа происходит при температуре (60-75)°С. После полного растворения параформа осуществляют контроль за величиной рН реакционной среды и при необходимости устанавливают величину рН в пределах 7,8-8,6. После достижения температуры реакционной смеси (80±2)°С проводят выдержку при этой температуре в течение 30-35 мин. После выдержки определяют величины рН реакционной среды и подкисляют реакционную смесь до величины рН 4,7±0,2. Затем температуру реакционной смеси поднимают до (90±2)°С и проводят выдержку реакционной смеси до достижения вязкости горячего реакционного раствора 18-24 сек по вискозиметру ВЗ-246 сопло 4. После достижения требуемой вязкости реакционный раствор нейтрализуют до величины рН 7,2-7,6 охлаждают содержимое реактора до (80±2)°С и при этой температуре загружают 2-ю порцию карбамида в количестве 336 кг. При этой температуре проводят выдержку реакционной смеси в течение 35-45 мин. При этом контролируют рН реакционной смеси, поддерживая величины рН в пределах 6,8±0,2. После завершения стадии конденсации со 2-й порцией карбамида рН реакционной смеси устанавливают в пределах 7,6±0,4, охлаждают реакционную смесь до (70±2)°С и загружают 3-ю порцию карбамида в количестве 720 кг. При этом температура реакционной смеси снижается до (60±2)°С. Далее проводят выдержку реакционной смеси при температуре (60±3)°С и рН реакционной среды в пределах 7,7±0,3 в течение 30-35 мин. За 5-10 мин до окончания выдержки в реактор загружают 40 кг аммиачной воды концентрации 25%.

Далее содержимое реактора (готовую смолу) охлаждают до (20-28)°С и сливают в емкость готовой смолы.

Показатели готовой смолы приведены в таблице 1.

Пример 9.

В реактор объемом 6,3 м³ загружают 1650 кг воды и при перемешивании 1370 кг параформа, с содержанием основного вещества 96,1%. Далее величины рН суспензии устанавливают в пределах 7,5-8,0 и включают обогрев содержимого реактора. При достижении температуры в реакторе (25-35)°С в реактор загружают 1317 кг карбамида и продолжают нагрев содержимого реактора. При этом осуществляют контроль за растворением параформа. Полное растворение параформа происходит при температуре (60-75)°С. После полного растворения параформа осуществляют контроль за величиной рН реакционной среды и при необходимости устанавливают величину рН в пределах 7,8-8,6. После достижения температуры реакционной смеси (80±2)°С проводят выдержку при этой температуре в течение 30-35 мин. После выдержки определяют величины рН реакционной среды и подкисляют реакционную смесь до величины рН 4,7±0,2. Затем температуру реакционной смеси поднимают до (90±2)°С и проводят выдержку реакционной смеси до достижения вязкости горячего реакционного раствора 18-24 сек по вискозиметру ВЗ-246 сопло 4. После достижения требуемой вязкости реакционный раствор нейтрализуют до величины рН 7,2-7,6 охлаждают содержимое реактора до (80±2)°С и при этой температуре загружают 2-ю порцию карбамида в количестве 382 кг. При этой температуре проводят выдержку реакционной смеси в течение 35-45 мин. При этом контролируют рН реакционной смеси, поддерживая величины рН в пределах 6,8±0,2. После завершения стадии конденсации со 2-й порцией карбамида рН реакционной смеси устанавливают в пределах 7,6±0,4, охлаждают реакционную смесь до (70±2)°С и загружают 3-ю порцию карбамида в количестве 810 кг. При этом температура реакционной смеси снижается до (60±2)°С. Далее проводят выдержку реакционной смеси при температуре (60±3)°С и рН реакционной среды в пределах 7,7±0,3 в течение 30-35 мин. За 5-10 мин до окончания выдержки в реактор загружают 28 кг аммиачной воды концентрации 25%.

Далее содержимое реактора (готовую смолу) охлаждают до (20-28)°С и сливают в емкость готовой смолы.

Показатели готовой смолы приведены в таблице 1.

Пример 10.

В реактор объемом 6,3 м³ загружают 775 кг КФК-85 содержащего 60,0% общего формальдегида и 25,0% карбамида и при перемешивании 2480 кг формалина с концентрацией 37%. Через 5-7 мин перемешивания величину рН смеси с помощью раствора щелочи устанавливают в пределах 7,5-8,5. Далее в реактор загружают 1188 кг карбамида и включают обогрев реактора. При достижении температуры (20-25)°С отбирают пробу и определяют рН и коэффициент преломления реакционного раствора. Далее продолжают нагрев реакционной смеси до температуры (80±2)°С и при этой температуре проводят выдержку в течение 30-35 мин. После завершения выдержки определяют величину рН реакционной смеси и подкисляют реакционную смесь до величины 4,7±0,2. Затем температуру реакционной смеси поднимают до (90±2)°С и проводят выдержку реакционной смеси до достижения вязкости горячего реакционного раствора 18-24 сек по вискозиметру ВЗ-246 сопло 4. После достижения требуемой вязкости реакционный раствор нейтрализуют до величины рН 7,2-7,6 охлаждают содержимое реактора до (80±2)°С и при этой температуре загружают 2-ю порцию карбамида в количестве 347 кг. При этой температуре проводят выдержку реакционной смеси в течение 35-45 мин. При этом контролируют рН реакционной смеси, поддерживая величины рН в пределах 6,8±0,2. После завершения стадии конденсации со 2-й порцией карбамида рН реакционной смеси устанавливают в пределах 7,6±0,4, охлаждают реакционную смесь до (70±2)°С и загружают 3-ю порцию карбамида в количестве 675 кг. При этом температура реакционной смеси снижается до (60±2)°С. Далее проводят выдержку реакционной смеси при температуре (60±3)°С и рН реакционной среды в пределах 7,7±0,3 в течение 30-35 мин. За 5-10 мин до завершения выдержки в реактор загружают 40 кг аммиачной воды концентрации 25%.

Далее содержимое реактора (готовую смолу) охлаждают до (20-28)°С и сливают в емкость готовой смолы.

Показатели готовой смолы приведены в таблице 1.

Пример 11.

В реактор объемом 6,3 м³ загружают 2560 кг технического формалина содержащего 37,0% формальдегида. Далее формалин нейтрализуют до величины рН 7,5-8,5 и в реактор при перемешивании загружают 512 кг параформа, содержанием основного вещества 96,1%. Включают обогрев содержимого реактора и при достижении температуры (25-30)°С в реактор загружают 1440 кг карбамида. Далее продолжают нагрев реакционной смеси до температуры (80±2)°С и при этой температуре проводят выдержку в течение 30-35 мин. После завершения выдержки определяют величину рН реакционной смеси и подкисляют реакционную смесь до величины 4,7±0,2. Затем температуру реакционной смеси поднимают до (90±2)°С и проводят выдержку реакционной смеси до достижения вязкости горячего реакционного раствора 18-24 сек по вискозиметру ВЗ-246 сопло 4. После достижения требуемой вязкости реакционный раствор нейтрализуют до величины рН 7,2-7,6 охлаждают содержимое реактора до (80±2)°С и при этой температуре загружают 2-ю порцию карбамида в количестве 360 кг. При этой температуре проводят выдержку реакционной смеси в течение 35-45 мин. При этом контролируют рН реакционной смеси, поддерживая величины рН в пределах 6,8±0,2. После завершения стадии конденсации со 2-й порцией карбамида рН реакционной смеси устанавливают в пределах 7,6±0,4, охлаждают реакционную смесь до (70±2)°С и загружают 3-ю порцию карбамида в количестве 704 кг. При этом температура реакционной смеси снижается до (60±2)°С. Далее проводят выдержку реакционной смеси при температуре (60±3)°С и рН реакционной среды в пределах 7,7±0,3 в течение 30-35 мин. За 5-10 мин до завершения выдержки в реактор загружают 40 кг аммиачной воды концентрации 25%.

Далее содержимое реактора (готовую смолу) охлаждают до (20-28)°С и сливают в емкость готовой смолы.

Показатели готовой смолы приведены в таблице 1.

Изобретение относится к способу производства карбамидоформальдегидных смол, предназначенных для применения в деревообрабатывающей промышленности, преимущественно в производстве фанерной продукции и может применяться как в химической, так и в деревообрабатывающей промышленности. Способ заключается в получении карбамидоформальдегидных смол поликонденсацией карбамида с формальдегидом в среде с переменной кислотностью сначала в слабощелочной или нейтральной, а затем в кислой и слабокислой средах при нагревании с введением дополнительной порции карбамида при начальном и конечном соотношениях карбамида и формальдегида 1:1,9-2,15 и 1:1,05-1,25 в молях, соответственно, при этом в целях сохранения высокой сырой липкости готовой смолы с низким содержанием общего формальдегида дополнительную порцию карбамида вводят в два приема, сначала вводят часть дополнительной порции карбамида до соотношения карбамида к формальдегиду 1 к 1,50-1,70 в молях и продолжают процесс при температуре 65-80°С и рН реакционной среды в пределах 6,20-6,90 в течение 30-60 мин, далее вводят остаточную часть дополнительного карбамида и продолжают синтез при температуре 55-65°С и рН реакционной среды в пределах 7,50-8,50 в течение 35-45 мин, причем за 5-10 мин до завершения синтеза вводят аммиачную воду в количестве 0,01-0,02 моля на моль карбамида. Технический результат изобретения заключается в обеспечении способа получения карбамидоформальдегидных смол, который позволяет минимизировать содержание свободного формальдегида в готовой смоле без снижения ее сырой липкости. 1 табл., 11 пр.

Способ получения карбамидоформальдегидных смол поликонденсацией карбамида с формальдегидом в среде с переменной кислотностью сначала в слабощелочной или нейтральной, а затем в кислой и слабокислой средах при нагревании с введением дополнительной порции карбамида при начальном и конечном соотношениях карбамида и формальдегида 1:1,9-2,15 и 1:1,05-1,25 в молях, соответственно, отличающийся тем, что в целях сохранения высокой сырой липкости готовой смолы с низким содержанием общего формальдегида дополнительную порцию карбамида вводят в два приема, сначала вводят часть дополнительной порции карбамида до соотношения карбамида к формальдегиду 1 к 1,50-1,70 в молях и продолжают процесс при температуре 65-80°С и рН реакционной среды в пределах 6,20-6,90 в течение 30-60 мин, далее вводят остаточную часть дополнительного карбамида и продолжают синтез при температуре 55-65°С и рН реакционной среды в пределах 7,50-8,50 в течение 35-45 мин, причем за 5-10 мин до завершения синтеза вводят аммиачную воду в количестве 0,01-0,02 моля на моль карбамида.