Спосіб отримання білого органічного наповнювача

Изобретение относится к получению белого органического наполнителя (БОН), применяемого в качестве наполнителя полимерных материалов. Известен способ получения БОН путем конденсации карбамида и формальдегида при их мольном соотношении, равном 1 : 0,5 - 2,5, температуре 0 - 100°C и pH 3,5 - 11 и смешении форконденсата с различными кислотными отвердителями в присутствии 0,1 - 10% защитных коллоидов и ПАВ, нейтрализации полученного геля, измельчения и сушки с последующим размолом (Патент Швейцарии №522007, кл. С08G9/10, 1972; заявка Японии №62 - 232420, кл. С08G12/12, 1986). Быстрое гелеобразование приводит к образованию агрегатов, поэтому для обеспечения высокой дисперсности необходим размол. Близким к решению поставленной задачи является способ, заключающийся в конденсации карбамида и формальдегида при их мольном соотношении 1 : 1 - 2,5 в присутствии добавок к ПАВ в инертной высокодисперсной фракции гидрофильных порошков с размером частиц не более 1мкм в количестве 0,5 - 2,0% от массы карбамида и формальдегида с последующим отверждением и сушкой путем отгонки воды (Патент Украины №2297, кл. С08G12/12, 1994). Способ обеспечивает получение мелкодисперсного продукта. Однако целевой продукт обладает недостаточной термостабильностью, что обусловлено линейной структурой олигомера. В основу изобретения поставлена задача разработать способ получения белого органического наполнителя путем изменения условий отверждения, что позволило бы значительно повысить термостойкость целевого продукта. Поставленная задача решается способом получения белого органического наполнителя путем конденсации карбамида и формальдегида до образования карбамидоформальдегидного олигомера с последующим отверждением в кислой среде и выделением целевого продукта, в котором, согласно изобретению, отверждению подвергают олигомер с разветвленной структурой при температуре 0 - 100°C. При отверждении разветвленного карбамидоформальдегидного олигомера образуется продукт сшитой структуры, что обеспечивает получение БОН с термостойкостью 230 - 240°C. В усло виях заявленного способа получают БОН в виде порошка с дисперсностью от 1 - 2 до 40 - 60мкм, термостойкостью 236 - 240°C. Такие технические характеристики наполнителя позволяют расширить функциональное назначение, а именно, использовать его в качестве вторичного термостабилизатора в ПВХ композициях, сокращая при этом расход стеаратов металлов в два раза. Кроме того, использование БОНа в лакокрасочных композициях позволит на 20 - 30% заменить диоксид титана. Пример 1. В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником загружают 60,05г (1моль) карбамида и 121,2г (4моль) формальдегида при pH 8,5 - 9,5 и температуре 85°C и ведут конденсацию до содержания свободного формальдегида не более 10%, затем к реакционной смеси добавляют 75,06г (1,25моль) карбамида и при pH 8,5 - 9,5 и температуре 85°C конденсируют до содержания свободного формальдегида 0,05%, после чего добавляют 30,3г (0,5моль) карбамида, массу размешивают, разбавляют 100мл воды и снижают pH до 2,2 добавлением концентрированной серной кислоты, выдерживают 30мин при температуре 85°C. Затем массу охлаждают до 30 - 40°C и нейтрализуют гидроксидом бария. Затем целевой продукт отделяют фильтрованием и сушат при температуре 110 - 120°C до содержания влаги не более 1,0%. Выход целевого продукта 267,5г (1,39г карбамида). Пример 2. В трехгорлую колбу, оснащенную мешалкой с электроприводом (n = 150об/мин), термометром, обратным холодильником, загружают 96,2г (3,25моль) формальдегида, 46% - ный р-р едкого натра до pH смеси 8,5, карбамид 195,27г (3,25моль). Реакционную массу нагревают до 100°C. И при данной температуре и pH среды 9,5, которое поддерживается порционной придачей 46% - ного р-ра едкого натра, ведут конденсацию в течение 3,5 - 4 часов по окончании выдержки добавляют 200мл воды. Прибавлением концентрированной серной кислоты до pH 3 ведут отверждение при температуре 100°C в течение 10 - 15мин, после чего реакционную массу нейтрализуют карбонатом кальция. После фильтрования и сушки получают 263,2г БОН (1,25г/г карбамида). Пример 3. В трехгорлую колбу, оснащенную мешалкой с электроприводом (n = 150об/мин), термометром и обратным холодильником загружают 121,4г (4 моля) формальдегида, 46% ный р-р едкого натра до pH среды 9,05 и 204,17г (3,4 моля) карбамида. Реакционную массу нагревают до температуры конденсации 85°C и ведут выдержку в течение 3,5 часов, поддерживая pH среды в пределах 9,0 придачей к реакционной смеси порций 46% - ного раствора едкого натра. Затем к реакционной смеси добавляют 12,02г (0,2 моля) карбамида и дают получасовую выдержку. По окончании выдержки реакционную массу разбавляют 100мл воды и охлаждают до 0°C, после чего добавлением концентрированной серной кислоты снижают pH до 2,5 и выдерживают при этой температуре 60мин. Затем реакционную смесь нейтрализуют гидроксидом бария, фильтруют и БОН сушат при 110 - 120°C. Получают 267,5г целевого продукта (1,39г/г карбамида). Пример 4. В трехгорлую колбу, оснащенную мешалкой с электроприводом (n = 150об/мин), термометром и холодильником, работающим в режиме "обратный" загружают 121,4г (4 моля) формальдегида, 46% - ный р-р едкого натра до pH среды 9,5. Затем загружают 19,8г (0,325моль) карбамида и нагревают до температуры конденсации 85°C. В течение всей выдержки (5 5,5) часов через каждые 30мин ведут загрузку карбамида по 19,8г (0,325 моля) и поддерживают pH среды в пределах 9,5 порционной придачей 46% - ного раствора едкого натра. Отверждение и выдержка целевого продукта ведут аналогично примеру 1. Получают 269г БОН (1,23г) карбамида. Пример 5. Способ осуществляют в условиях примера 1 с той лишь разницей, что к 100мл смолы КФ-410 (ТУ 1332747.004 - 94) добавляют 15,02г (0,25моль) карбамида и 100мл воды. Отверждение и выделение ведут в условиях примера 1. Получают 265г БОН (1,21г/г карбамида). Качество БОН, полученное в примерах 1 - 5, приведено в таблице.