Спосіб одержання сечовино-формальдегідної смоли

Спосіб одержання сечовино-формальдегідної смоли конденсацією сечовини і формальдегіду в кілька стадій в середовищі з перемінною кислотністю при нагріванні, який відрізняється тим, що для конденсації з сечовиною використовують карбамідо-формальдегідний концентрат у молярному співвідношенні сечовини до формальдегіду 1:1,85, нагрівають реакційну суміш до 60-70°С у лужному середовищі, доводять рН до 8,2-8,6 і витримують 25-30 хвилин при температурі 70-75°С, потім 20% розчином NH4NO3 доводять рН до 5,2-5,4 і витримують реакційну суміш 25-30 хвилин при 80-82°С, доводять рН до 7,3-7,8, додають сечовину до молярного співвідношення 1:1,2-1,22 і витримують реакційну суміш 30-40 хвилин при температурі 5560°С із наступним зниженням температури до 20°С і доведенням рН до 7,5-8,5. Винахід відноситься до технологій виробництва сечовино-формальдегідних смол, які використовуються для виготовлення деревностружкових ллит, фанери, столярно-будівельних виробів, склеювання деталей меблів. Відомі способи одержання еечовино-формальдегідних смол, технології' яких полягають у проведенні конденсації сечовини і формальдегіду в кілька стадій у середовищі із перемінною кислотністю при нагріванні. В якості вихідної сировини використовуються сечовина і водні розчини формальдегіду. Для регулювання рН використовують водні розчини кислот і лугів. Недоліками відомих способів є багатостадійність процесу конденсації, наявність стічних вод, використання дефіцитних реактивів для плавного регулювання рН [1. Енциклопедія полімерів. Вид "Радянська енциклопедія". Том 2, с 310-315]. Найбільш близьким за технічною сутністю та ефекту, що досягається, є спосіб одержання сечовино-формальдегідної смоли, яка використовується для виготовлення фанери, в якому з метою зниження вмісту вільного формальдегіду в сечовино-формальдегідній смолі змішують сечовину і 40% водний розчин формальдегіду в молярному співвідношенні 1:2 із наступним нагріванням до 80-85°С у лужному середовищі, доводять рН до 7,0-7,4. Проводять конденсацію протягом ЗО хв із наступним зниженням рН до 4,8-5,8 і конденсацією до в'язкості 15-50 МПа, по тім додають сечовину до молярного співвідношення сечовини і формальдегіду 1:1,8-1,9. Конденсацію ведуть у кислому середовищі до досягнення в'язкості 35-80 МПа, рН доводять до 5,3-6,5, додають сечовину до молярного співвідношення до формальдегіду 1:1,0-1,3 Конденсацію ведуть 25 хвилин при температурі 60°С, реакційну суміш випаровують при розрідженні і температурі 54-57°С до 64-67% твердої частини, потім її охолоджують і остаточно установлюють рН 7,0-8,0. Для підтримання кислого середовища використовують розчин мурашиної кислоти [2. Патент SU № 1454254, МКИ C08G12/12, 1984 прототип]. Недоліками зазначеного способу є велика кількість стадій процесу, наявність стічних вод при отриманні смоли, яка відповідає вимогам стандарту по вмісту твердої частини, для підтримання кислого середовища використовується розчин дефіцитної і токсичної мурашиної кислоти, утруднене тонке регулювання рН. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу одержання сечовино-формальдегідної смоли шляхом проведення конденсації суміші сечовини і карбамідо-формальдегідного концентрату (КФК), підбору умов конденсації, які забезпечують зменшення кількості стадій процесу, виключення стічних вод, досягнення більш тонкого регулювання рН, заміну токсичних і дефіцитних реагентів на менш токсичні і дефіцитні. (21)99074224 (22)21.07.1999 (24) 15.03.2001 (46) 15.03.2001, Бюл. № 2, 2001 р. (72) Янковський Микола Андрійович, Степанов Валерій Андрійович, Родигін Михайло Юрійович, Островська Аліна Іванівна, Кравченко Борис Васильович, Заугольникова Євгенія Анатоліївна, Золотарьова Тамара Миколаївна, Іванов Юрій Іванович (73) ГОРЛІВСЬКЕ ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "КОНЦЕРН "СТИРОЛ" ф со О» 34949 Поставлена задача досягається тим, що в способі одержання сечовино-формальдепдної смоли конденсацію сечовини » формальдегіду здійснюють в декілька стадій в середовищі з перемінною кислотністю при нагріванні, згідно зі способом для конденсації використовують карбамідоформальдепдний концентрат (КФК) у молярному співвідношенні сечовини до формальдегіду 1 1,85, нагрівають до 60-70°С у лужному середовищі, доводять рН до 8 2-8,6і витримують реакційну суміш 25-30 хв при температурі 70-75°С, потім 20% розчином NH4NO3 доводять рН до 5,2-5,4 і витримують реакційну суміш 25-30 хв при 80-82°С, доводять рН до 7,3-7,8, додають сечовину до молярного співвідношення 1 1,2-1 22 і витримують реакційну суміш 30-40 хв при температурі 55-60°С із наступним зниженням до 20°С і доведенням рН до 7,5-8,5 Використання КФК по ТУ 113-03-469-80, який містить високу концентрацію формальдегіду 54-60% (у відомому 40%) і води 16-26% (у відомому 60%), причому тільки 20% формальдегіду від його загальної КІЛЬКОСТІ знаходиться у вільному вигляді, тому підбором співвідношення сечовини до формальдегіду та умов конденсації досягається зменшення числа стадій процесу, якщо навіть враховувати стадію виготовлення КФК, при конверсії досягається потрібна КІЛЬКІСТЬ твердої частини, що виключає необхідність відгону води та усуває СТІЧНІ води, які забруднені формальдегідом, і досягається низький вміст вільного формальдегіду в смолі, що розширює галузь П застосування Застосування 20% розчину NH4NO3 для створення кислого середовища в процесі конденсації забезпечує плавне регулювання рН реакційного середовища і дозволяє використовувати менш токсичну і більш доступну сировину Пропонований спосіб здійснюють слідуючим чином В реактор із мішалкою завантажують карбамідо-формальдепдний концентрат по ТУ 113-03469-80 із вмістом формальдепда 60% і сечовини 24%, додають знесолену воду і сечовину, суміш перемішують до отримання однорідного розчину, потім суміш нагрівають і додають 10% розчин NaOH до рН 8,6 Конденсацію сечовини і формальдегіду здійснюють у декілька стадій в середовищі із перемінною кислотністю при нагріванні, повільне регулювання рН реакційної середи забезпечують 20% розчином NH4NO3 Приклад 1. Використовують реактор із мішалкою Реакційну суміш перемішують під час конденсації В реактор завантажують 127 л КФК із вмістом формальдегіду 60% і сечовини 24%, додають 62,4 л знесоленої води і 62 кг сечовини, суміш перемішують до одержання однорідного розчину, потім суміш нагрівають до 70°С і додають 10% розчин NaOH до рН 8,6 Конденсацію ведуть 20 хвилин при 75°С, при цьому спостерігається закислення реакційної маси до рН 6,4 Після цього додають 20% розчин NH4NO3 до рН 5,2, суміш нагрівають до 80°С і ведуть конденсацію 25 хвилин Додають 10% розчин NaOH до рН 7,8 і 42 кг сечо вини, охолоджують до 60°С і конденсацію ведуть ЗО хв Додають 10% розчин NaOH до рН 8,5, охолоджують до 20°С Отриманий продукт аналізують Результати наведені в таблиці 2 Приклад 2. Аналогічно прикладу 1 В реактор завантажують 134 л КФК із вмістом формальдегіду 57% і сечовини 22%, додають 54,8 л знесоленої води і 63,4 кг сечовини, суміш перемішують до отримання однорідного розчину, потім суміш нагрівають до 60°С і додають 10% розчин NaOH до рН 8,2 Конденсацію ведуть 30 хвилин при 70°С, при цьому спостерігається зниження до рН 7,0 Після ЦЬОГО додають 20% розчин NH4NO-) до рН 5,4, суміш нагрівають до 80°С і ведуть конденсацію ЗО хвилин Додають 10% розчин NaOH до рН 7,3 і 42 кг сечовини, охолоджують до 55°С і конденсацію ведуть 40 хв Додають 10% розчин NaOH до рН 7,5, охолоджують до 20°С Отриманий продукт аналізують Результати наведені в таблиці 2 Приклад 3. Аналогічно прикладу 1 В реактор завантажують 141 л КФК із вмістом формальдегіду 54% і сечовини 20%, додають 42,8 л знесоленої води і 64,7 кг сечовини, суміш перемішують до отримання однорідного розчину, потім суміш нагрівають до 65°С і додають 10% розчин NaOH до рН 8,4 Конденсацію ведуть 25 хвилин при 75°С, при цьому спостерігається зниження рН 6,8 Після ЦЬОГО додають 20% розчин NH4NO3 до рН 5,3, суміш нагрівають до 80°С і ведуть конденсацію ЗО хвилин Додають 10% розчин NaOH до рН 7Г5 і 42 кг сечовини, охолоджують до 60°С і конденсацію ведуть 35 хв Додають 10% розчин NaOH до рН 8 0, охолоджують до 20°С Одержаний продукт аналізують Результати наведені в таблиці 2 Приклад 4 (контрольний) Аналогічно прикладу З КФК містить формальдегіду 45% і сечовини 18% Готовий продукт містить твердої частини 57% Результати наведені в таблицях 1, 2 Наведені дані показують, що за пропонованим способом процес має чотири стадії і СТІЧНІ ВОДИ відсутні, за відомим способом процес має сім стадій і утворюються стічні води в кількості 45 кг на 1 тонну продукту (див таблицю 1) Якгсть готового продукту (див приклади 1-3, таблиця 2) відповідають вимогам діючих стандартів В той час як у прототипі при виключенні стадії відгону (див приклад 2 прототипу) вміст твердої частини знижується до 50,2%, що нижче вимог стандарту При використанні в способі КФК із вмістом формальдегіду і сечовини, нижче вимог ТУ 113— 03-469-80 (приклад 4), готовий продукт містить твердої частини 57%, що нижче вимог ГОСТ 14231-88 "Смоли карбамідо-формальдепдні", отже, необхідна додаткова стадія відгону і з'являються стічні води Таким чином, пропонований спосіб одержання сечовино-формальдепднаї смоли дозволяє виключити СТІЧНІ води, забруднені формальдегідом, знизити кількість стадій процесу, домогтися тонкого регулювання рН при створенні кислого середовища, використовувати менш токсичну і дефіцитну сировину, отримувати смолу, яка задовольняє вимоги діючих стандартів 34949 Таблиця 1 Порівняльна характеристика параметрів відомого і пропонованого способів одержання сечовино-формальдегідної смоли Параметри способу Стадія Показники по способу: відомому а пропонованому 1:2 1:1,85 молярне співвідношення сечовини і формапьдегіду температура, °С 80-85 60-70 РН 7,0-7,4 8,2-8,6 ЗО 25-30 рН 4,8-5,8 5,2-5,4 температура, °С b 80-85 80-82 25-30 час конденсації, хв с час конденсації, хв 15-50 1:1,8-1,9 1:1,2-1,22 температура, °С 82-83 55-60 РН час конденсації, хв 5,3-6,5 7,3-7,8 30-40 в'язкість, МПа«с 35-80 молярне співвідношення сечовини і формальдегіду 1:1:1,3 6,1 60 в'язкість, Мпа с молярне співвідношення сечовини і формальдегіду СІ є рН f температура, °С 6,1 54-57 7,0-8,0 РН g (відгін) температура, °С Всього РН Кількість стадій, шт. 7 4 40-50 КІЛЬКІСТЬ СТІЧНИХ ВОД, Ю7Т СМОЛИ відсутність Таблиця 2 Порівняльна характеристика властивостей продукту, одержаного відомим і пропонованим способами Властивості N9 Показники по прикладах: п/п 1 2 3 Прототип 1 молярне співвідношення сечовини і формальдегіду 1:1,2 1:1,22 1:1,21 1:1,0-1,3 2 вміст твердої частини, % 67 65 64 64-67,0 3 умовна в'язкість по ВЗ-246А при 20°С, с 35 32 ЗО 4 рН 7,5 8,0 8,5 7,0-8,0 5 вміст вільного формальдегіду, мас.% 0,16 0,11 0,13 0,11-0,14 6 час желатинізації при 100°С, с 100 80 75 250-465 7 руйнівна напруга почклейовому шару зразка після 1,65 1,7 1,6 вимочування у воді протягом 24 годин, МПа Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03