Способ получения мочевиноформальде-гидНОй СМОлы Советский патент 1981 года по МПК C08G12/12 

Изобретение касается получения ка бакидных смол конденсацией мачевины и формальдегида при нагревании в присутствии катализаторов конденсации. Известен способ получения мочевиноформальдегидной смолы конденсацией мочевины с формальдегидом при нагревании в присутствии хлористого цинка l , при этом получают пропиточные составы для волокнистых материалов . Известен способ получения мочевиноформальдегидной смолы, применяемой в клеях, конденсацией мочевины и фор мальдегида в присутствии 2-57 вес.ч. ZnClj н.а 100 вес.ч. мочевины 2. Однако смола, получаемая по известным способам, имеет недостаточную скорость отверждения и низкую жизнеспособность. Цель изобретения - получение стабильных быстроотверждаквдихся смол с повышенной жизнеспособностью. Это достигается тем, что катализатор конденсации 2nCl2 вводят в кон денсацию в количестве О ,05-0 ,15 вес.ч на 100 вес.ч. мочевины. Способ осуществляют следующим об,разомл Раствор мочевины в предварительно нейтрализованном формалине подают в реактор, снабх енный мешалкой и-обратным холодильником. Сюда, же дозируют раствор хлористого цинка. Температура процесса 92-100С, рН 4,5-5,5, время пребывания конденсационного раствора в реакторе 20-30 мин. Из реактора конденсационный раствор поступает в аппарат доконденсации куда вводится дополнительное количе-ство мочевины. Проведение стадии доконденсации с мочевиной до процесса сушки позволяет уменьшить потери формальдегида и снизить-содержание его в отгоне с 4-5 до 0,4-0,5%. Предлагаемый процесс не исключает и проведения стадии доконденсации с мочевиной после сушки смолы. Конденсационный раствор после доконденсации с мочевиной сушится в выпарном аппарате при температуре 6. и разрежении до коэффициента рефракции 1,462-1,468, затем охлаждаетсй и отправляется потребителю. Смолы, получаемые предлагаемым способом, имеют пониженное содержание свободного формальдегида.

Пример 1, В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают 405 г 37,0%-ного формалина, неПтрализованного 1 н. раствором NaOH до рН 7,55. Затем добавляют 166,8 г мочвины, рН смеси после растворения мочевины в течение 30 мин при температуре 20°С составляет 7,75. Вводят 0,33 мл 50% раствора ZnCI, при этом рН снижается до 6,74, Подставляют кипящую водяную баню, через 15 мин при 96°С, рН 5,2. Конденсируют в течение 30 мин, рН конденсационного раствора 5,1. Далее охлаждают получетшый конденсационный раствор до 60-70°С, нейтрализуют 1 н, раствором NaOH до рН 6,8/ вводят вторую порцию Мочевины 32,7 г в виде 70%-ного раствора. Отгоняют воду при 65-70°С и разрежении до Кр 1,462.

Анализ смолы дан ниже.

Концентрация водородных

7,25

ионов, рН

Условная вязкость по 31,4

ВЗ-4 при 20°С, сек

Содержание свободного

0,63

формальдегида, %

Содержание метилольных 14,2

групп, %

Содержанке сухих ве65,6 . ществ, %

Вре14Я отверждения при 31

, qeK

Жизнеспособность при 20С, ч

15

Пример 2. в трехгорлую колбу снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают i05 г 37,O.S-Horo формалина, нейтрализованного 1 н. раствором NaOH до рИ 7,6. Затем добавляют 166,8 г мочевины, рП смеси после ее растворения в течение 30 мин составляет 7,7. Вводят 0,33 мл 50%-ного раствора ZnClj , при этом рН снижается до 5:,9. Подставляют кипяьдую баню, через 15 мин температургг смеси , рН 4,85. Конденсацию ве.дуг 30 мни; рН конденсационного paciE. 4,8. Далее охлаждают полученный раствор до 65-70с; нейтра лизуют 1 н, раствором.NaOH до рН 7,4. Отгоняют воду при б5-70 С и разрежения до Кр.1,453. После сушки проводят доконденсацию в течение 20 мин при 65°С,,вводят 32f7 г мочевины в виде 70%-нЬго раствора.

Анализ смолы приведен ниже.

Концентрация водородных

ионов, рН7,35

Условная вязкость

по ВЗ-4.при 20°С, сек 33,5

Содержание свободного

формальдегида, %0,43

Содержание метилольных групп, %14,0

Содержание сухих

веществ, :;64,5

Время отверждения при 100°С, сек Жизнеспособность при 20°С, ч

Пример 3. В трехгорлую колбу снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают 607,5 г 37,0%-ного формалина и 279 м 72%-ного плава мочевины, рН смеси 5,86. Затем вводят 0,5 мл 50%-ного раствора ZnClg, рН 5,6. Подставляют кипящую водяную баню, через 5-7 мин температура смеси 96-98°С. Конденсируют 30 мин, рН конденсационного раствора 5,02. Далее нейтрализуют.1 н. раствором NaOH до рН 7,18. Отгоняют воду на кипящей водяной бане при разрежении до Кр 1,464. Затем вводят вторую порцию плава мочевины 54,6 мл для доконденсации.

Анализ смолы:

Концентрация водородных

ионов, рН6,64

Условная вязкость по

ВЗ-4 при 20°С, сек23,5

Содержание свободного формальдегида, %0,64

Содержание метилольных

групп, %12,74

Содержание сухих веществ, %64,7

Время отверждения

при 100°С, сек36

Жизнеспособность

при 20°С, ч 12

Пример 4. В трехгорлую колб снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают 607,5 г 37,0%-ного формалина и 279мл 72%-ного плава мочевины, рН смеси 5,78. Затем вводят 0,5 мл 50%-ного раствора ZnCU, рН 5,48. Подставляют кипящую водяную баню, и через 5-7 мин температура смеси 96-98 С. Кденсируют 30 мин, рН конденсационног раствора 5,01. Далее нейтрализуют 1 раствором NaOH до рН 6,96. Вводят втрую порцию плава мочевины 54,6 мл, после чего отгоняют воду на кипящей водяной при разрежения до Кр 1,462,.

Анализ смолы приведен ниже.

Концентрация водородных

ионов, рН7,08

Условная вязкость по

ВЗ-4 при 20С, сек28,9

Содержание свободного

формальде.гида, %0,6

Содержание метило.дьных

групп, %11,15

Содержащие сухих веществ, %65,0

Время отверждения

при 100°Сг сек28

Жизнеспособность

при 20°С, ч -13

Пример5. В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром загружают 607,5 г 37,0%-ного формалина и 279 72%-ного плава мочевины, рН смеси 5,93. Затем вводят 0,7 мл 50%-ного раствора ZnCl2, рН смеси 5,42. Под ставляет кипящую водяную баню и че рез 5-7 мин температура смеси 96-9 Конденсируют 30 мин, рН конденсаци ного раствора 4,96. Далее нейтрали ют 1 н. раствором NaOH до рН 6,75 Отгоняют воду .на кипящей водяной б при разрежении до Кр 1,462. Далее конденсируют, добавляя 54,6 мл пла мочевины. Анализ смолы; Концентрация водородных ионов, рН Условная вязкость по ВЗ-4 при 20°С, сек Содержание свободного формальдегида, % Содержание метилольных групп, % Содержание сухих веществ, % Время отверждения при 100°С, сек Жизнеспособность при 20°С, ч Примерб. В трехгорлую кол снабженную мешалкой, обратным холо дильником и термометром загружают 270 г 37%-ного формалина, нейтрали ванного 1 н, раствором NaOH до рН Затем загружгшт 111,2 г мочевины, рН смеси после ее растворения в чение получаса составляет 8,05. Вводят 0,1 г 50%-наго раствора ристого цинка, рН смеси 6,5. Подс ляют кипящую водяную баню, через 15 мин температура смеси 96°С, рН Конденсируют в течение 30 мин; рН Конденсируют в течение 30 мин рН денсационного раствора 4,95. Нейтр лизуют 1 н. раствором МаОН до рН охлаждают до 65°С и вводят вторую цию мочевины 21,8 г в виде 70%-но раствора. Отгоняют воду при 65С и разрежения до Кр 1,460. Анализ смолы представлен Концентрация водородных ионов, рН Условная вязкость по ВЗ-4 при 20°С, сек Содержание свободного формальдегида, % Содержание метилольных групп, % Содержание сухих веществ, % Время отверждения при 100°С, сек Жизнеспособность при 20°С, ч Пример 7.В реактор с ме кой и обратным холодильником загр жают 81,4 кг 34,8%-ного формалина нейтрализованного до рН 7,65. Зат загружают 27 кг мочевины, рН смес осле ее растворения составляет 8,3. атем вводят 50 г 50%-ного раствора лористого цинка и ведут конденсаию при кипении до водного числа 5-8,0. После достижения водного исла конденсационный раствор нейрализуют, отгоняют воду до Кр 1,470 добавляют 7,3 кг мочевины для доонденсации. Анализ смолы дан ниже. Концентрация водородных ионов, рН Условная вязкость по ВЗ-4 при , сек Содержание свободного формгшьдегида, % Содержание метилольных групп, % Содержание сухих веществ, % Время отверждения при , сек Жизнеспособность при 20°С, ч10,5 Пример 8. В трехгорлую колбу с мешалкой, термометром и обратным хоодильником загружают 695 г формалина, нейтрализуют до рН 6 , 5 , добавляют 340 г плава мочевины. Затем вводят 0,47 г твердого хлористого цинка и нагревают раствор до кипения. После этого рН устанавливают на уровне 4,7-5,1 и ведут конденсацию до водного числа 15-8,0. Полученный конденсационный раствор нейтрализуют, отгоняют воду до Кр 1,468 и вводят 97,8 г плава мочевины для доконденсаций. Анализ смолы приведен ниже. Концентрация водородных ионов, рН6,7 Условная вязкость по ВЗ-4 при 20°С,,сек Содержание свободного фор мал ьде гида, % Содер : ание метилольных .групп, % Содержание, сухих веществ, % Время отверждения при , сек Жизнеспособность при 20С, ч11 Пример 9. В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загру}хают 270 г 37%-ного формалина, нейтрализованного 1 н. раствором NaOH до рН 8,0. Затем добавляют 100 г мочевины и 0,285 г 50%-ного раствора хлористого цинка, смесь нагревают до кипения и ведут конденсацию при рН 4,7-5,2 в течение 30 мин. Конденссщионный раствор нейтрализуют до рН 7,2 и отгоняют воду при температуре б5-70°С и разрежении до Кр 1,462. Далее вводят 43 г мочевины для доконденсаций. Анализ смолы представлен ниже. Концентрация водородных

ионов, рН Условная . вязкость по ВЗ-4, сек Содержание свободн формальдегида,% Содержание метилол групп, % . Содержание сухих веществ, % Время отверждения при 100°С, сек

Жизнеспособность при

, ч13

Пример 10. В трехгорлую колбу , снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают 270 г 37%-ного формалина/ нейтрализованного до рН 7,7, 0,285 г 50%-ного раствора хлористого цинка и 140 г 72%-ного плава мочевипы, Смесь нагревают и ведут конденсацию .при- кипении и рН 4,8-5,1 до вязкости по ВЗ-4 14 сек. Конденсационный раствор нейтрализуют, отгоняют воду при температуре и разрежении до Кр 1,463, после чего вводят 65 г плава мочевины для доконденсации.

Анализ смолы приведен ниже.

Концентрация водородных

ионов, рН7f4

Условная вязкость

по ВЗ-4, сек34

Содержание свобод формальдегида, % Содержание мети|лольных групп, % содержание сухих веществ, % Время отверждения при , сек Жизнеспособность при 20°с, ч

Формула изобретения

Способ получения мочевиноформальдегидной смолы конденсацией мочевины с формальдегидом в присутствии хлористого цинка при нагревании, о т л и ч а.ю щ и и с я тем, что, с целью получения стабильных бЫстроотверждающихся смол с повышенной жизнеспособностью, конденсацию ведут в присутствии О, вес.ч. хлористого цийка на 100 вес.ч. мочевины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Шайбер И. Химия и технология нкусственных смол. - М. - Л. Госхимиздат, 1949, с. 276, 282, 289.

2.Патент США № 1992180, кл. 260-69, 1933 (прототип).