Спосіб одержання карбамідоформальдегідної смоли

1 Спосіб одержання карбамідоформальдепдноі смоли, що включає конденсацію карбаміду з формальдегідом у середовищі з перемінною кислотністю при нагріванні, нейтралізацію одержаної суміші, охолодження, доконденсацію з додатковою КІЛЬКІСТЮ карбаміду, вакуум-сушіння, подальшу доконденсацію суміші з третьою порцією карбаміду, охолодження одержаної смоли у присутності аміаку, який відрізняється тим, що порційне завантаження карбаміду здійснюють до досягнення кінцевого мольного співвідношення карбамід формальдегід 1 1,14-1,15 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що порційне завантаження карбаміду здійснюють у КІЛЬ Запропонована корисна модель відноситься до одержання карбамідоформальдепдних смол, які використовуються у деревообробній промисловості у виробництві деревинностружкових та деревинноволокнистих плит, фанери та інших виробів Відомий спосіб одержання аміноформальдепдних смол з вмістом вільного формальдегіду до 0,4% [1]. Але ці смоли мають недостатню розчинністю у воді Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі є спосіб одержання карбамщоформальдепдної смоли, що включає конденсацію карбаміду з формальдегідом у середовищі з перемінною кислотністю при нагріванні, нейтралізацію одержаної суміші, охолодження, доконденсацію з додатковою КІЛЬКІСТЮ карбаміду, вакуум-сушіння, подальшу доконденсацію суміші з третьою порцією карбаміду, охолодження одержаної смоли у присутності аміаку [2] Готовий продукт - смола має кінцеве мольне співвідношення карбаміду до формальдегіду 1 1,16-1,17 з наступними показниками - вміст вільного формальдегіду 0,08-0,09% (що забезпечує виробництво плит ДСП класу Е-2 з емісією формальдегіду 13-17мг/100г), - часом желатинізації - (50-70)сек, - розчинністю у воді - (1 2-1 10)мас ч ; - сухий залишок - (64±2)мас %, - в'язкість за Вз-4 - (50-80)сек Використання карбамідоформальдепдних смол у деревообробній промисловості обмежується їх токсичністю, тобто наявністю вільного формальдегіду (понад норми до Юмг/ЮОг плити у готовому виробі) - що не прореагував при поліконденсації і утворився внаслідок наявності у смолі великого вмісту метилольних та метиленових груп На підставі існуючого досвіду по застосуванню такого типу смол, відомо, що така смола забезпечує стабільне виробництво деревинностружкових плит класу Е-1 тільки у випадку додаткового введення гранульованого карбаміду у суху стружку середнього шару плити Гранульований карбамід при формуванні килиму просипається у ЗОВНІШНІ шари плити, і тим самим, викликає відшарування плівки при ламінуванні свіжевиготовлених плит Для усунення вказаного дефекта необхідна тривала витримка плит у стопах, що в умовах сучасного виробництва не завжди можливо Також використання смоли з тривалим терміном желатинізації (50-70)сек знижує якість плит на МІЦНІСТЬ середнього шару Для смолоподібних продуктів поліконденсації карбаміду з формальдегідом характерна наявність КОСТІ 100 мас ч з першою порцією, 35 -40 мас ч 3 другою порцією і 30-35 мас ч з третьою порцією на 270 мас ч формальдегіду О) о о 00 Ої 8009 у складі як метилольних груп, так і метиленових. Великий вміст цих груп дуже впливає на швидкість затвердіння (желатинізації), на виділення формальдегіду в процесі затвердіння. В основу запропонованої корисної моделі поставлена задача створення способу одержання карбамідоформальдегідної смоли, в якому шляхом зміни умов проведення процесу, зокрема зміни співвідношення карбаміду до формальдегіду, забезпечується можливість зв'язування вільного формальдегіду, метилольних груп, що дозволяє зменшити кількість вільного формальдегіду у готовому виробі і скоротити час желатинізації. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі одержання карбамідоформальдегідної смоли, що включає конденсацію карбаміду з формальдегідом у середовищі з перемінною кислотністю при нагріванні, нейтралізацію одержаної суміші, охолодження, доконденсацію з додатковою кількістю карбаміду, вакуум-сушіння, подальшу доконденсацію суміші з третьою порцією карбаміду, охолодження одержаної смоли у присутності аміаку згідно з запропонованою корисною моделлю порційне завантаження карбаміду здійснюють до досягнення кінцевого мольного співвідношення карбамід: формальдегід 1:1,14-1,15. Поставлена задача вирішується також тим, що порційне завантаження карбаміду здійснюють у кількості: ЮОмас.ч. з першою порцією, 35-40мас.ч. з другою порцією і 30-35мас.ч. з третьою порцією на 270мас.ч. формальдегіду. Запропонований спосіб забезпечує значні зниження вільного формальдегідуі швидкості затвердіння (желатинізації) за рахунок більш глибокої поліконденсації конденсаційного розчину з карбамідом внаслідок чого протікають паралельні реакції приєднання метилольних груп, в результаті чого у смолі знижується вміст метилольних груп. У запропонованому способі в порівнянні з прототипом вміст формальдегіду знизився на 0,10,08%, час желатинізації скоротився на 4-5сек. Запропонований спосіб включає наступні стадії: - конденсації карбаміду (перша порція) з попередньо нейтралізованим водним розчином аміаку формальдегідом у середовищі з переміною кислотністю при нагріванні; - нейтралізації одержаної суміші 44%-м розчином їдкого натру до рН7,5; - охолодження до 70°С; - деконденсація з додатковою кількістю карбаміду (друга порція); - вакуум-сушіння при температурі 65-68°С; - доконденсація суміші з третьою порцією карбаміду з витримкою 25-30 хвилин при температурі 65-70°С; - охолодження одержаної смоли у присутності аміаку; - зливу готового продукту. Запропонований спосіб пояснюється наступними прикладами. Приклад 1. У тригорлу колбу, оснащену мішалкою, термометром і зворотним холодильником завантажують 270г 37% водного розчину формальдегіду з показником рНЗ,3, 11г 25% водного розчину аміаку, після 8-10 хвилинного перемішування встанов люється рН7,7-7,9 і в одержаний розчин завантажують 100г карбаміду (перша порція). Після повного розчинення карбаміду рН становиться рівним 9,2-9,4, коефіцієнт заломлення 1,407-1,409. Реакційну масу нагрівають до температури 70°С і закисляють масу 1-2 краплями мурашиної кислоти з наступною витримкою при температурі 89-90°С до досягнення в'язкості конденсаційного розчину до 22сек за віскозиметром Вз-4 (сопло діаметром 4мм). Далі нейтралізують одержаний конденсаційний розчин водним розчином 44% їдкого натру до рН-7,5 і охолоджують до 70°С. Далі завантажують другу порцію карбаміду у кількості 40г і проводять конденсацію при температурі 70-75°С на протязі ЗО хвилин, після цього піддають вакуум-сушінню при температурі 65-68°С до досягнення коефіцієнту заломлення 1,460. Далі проводять доконденсацію шляхом введення третьої порції карбаміду у кількості 32г з витримкою на протязі 30-40 хвилин при температурі 65-67°С. Далі одержану смолу охолоджують до 30-35°С і доводять до рН-7,5-7,7 25%-м водним розчином аміаку. При цьому кінцеве мольне співвідношення карбамід : формальдегід складає 1:1,14. Приклад 2. Приготування конденсаційного розчину, завантаження першої порції карбаміду, нагрів до 70°С, витримку проводять аналогічно прикладу 1 до в'язкості 23сек за віскозиметром Вз-4. Нейтралізацію, охолодження проводять аналогічно прикладу 1. Далі завантажують другу порцію карбаміду у кількості 37г і проводять конденсацію при температурі 70°С ЗО хвилин. Після цього піддають вакуумсушінню аналогічно прикладу 1 до досягнення коефіцієнту заломлення 1,464. Далі проводять доконденсацію шляхом введення третьої порції карбаміду у кількості 35г з витримкою на протязі ЗО хвилин при температурі 65°С. Охолодження ведуть аналогічно прикладу 1. При цьому кінцеве мольне співвідношення карбамід : формальдегід 1:1,14. Приклад 3. Приготування конденсаційного розчину і першу конденсацію ведуть аналогічно прикладу 1 до досягнення в'язкості 24сек по Вз-4. Нейтралізацію ведуть аналогічно прикладу 1. Далі завантажують другу порцію карбаміду в кількості 35г і проводять конденсацію при температурі 70-75°С на протязі ЗО хвилин, цього піддають вакуум-сушінню при температурі 65-68°С до досягнення коефіцієнта заломлення 1,458. Доконденсацію, охолодження ведуть аналогічно прикладу 2. При цьому кінцеве мольне співвідношення карбамід: формальдегід 1:1,15. Приклад 4. У тригорлу колбу з мішалкою, термометром і зворотним холодильником завантажують 234г 37% водного розчину формальдегіду з показником рН3,4, 11г 25% водного розчину аміаку, після 10хвилинного перемішування встановлюється рН7,7-7,9 і в одержаному розчині розчиняють першу порцію карбаміду у кількості 90г. Після повного розчинення карбаміду рН дорівнює 9,4-9,6 і коефіцієнт заломлення 1,410-1,411. Реакційну масу нагрівають до температури 70°С, проводять закислення маси мурашиною кислотою (1-2 краплі) з 8009 наступною витримкою при температурі 88-93°С до досягнення в'язкості 22-24 за віскозиметром Вз-4 Далі нагріту суміш нейтралізують 44% водним розчином їдкого натру до рН-4,5 і проводять охолодження до 75-70°С Далі завантажують другу порцію карбаміду в КІЛЬКОСТІ 16Г І проводять конденсацію при температурі 70-75°С на протязі 30-40 хвилин Далі проводять вакуум-сушіння при температурі 65-68°С до досягнення коефіцієнта заломлення 1,453-1,460 Далі завантажують третю порцію карбаміду в КІЛЬКОСТІ 45Г І ведуть доконденсацію аналогічно прикладу 1 При цьому кінцеве мольне співвідношення карбамід формальдегід складає 1 1,16 Аналіз фізико-хімічних показників якості КФМТ- смол, одержаних за запропонованим способом (приклади 1-3), виконано згідно з ТУ-605761672 186-2000 Комп ютерна верстка В Мацело Як витікає із наведених прикладів, запропонований спосіб дає можливість одержувати малотоксичну карбамідоформальдепдну смолу типу КФМТ з масовою часткою сухого залишку 65,0-66,3%, в'язкістю за віскозиметром Вз-4 - 64-76с, часом желатинізації (при 100°С) - 46-50 с, масовою часткою вільного формальдегіду в готовому виробу 0,05-0,07%, розчинністю у воді - (1 3)масч і концентрацією водневих ІОНІВ (од РН)-7,5-7,8 В'язкість смоли після гарантованого терміну зберігання 150-180сек Джерела інформації 1 RU 2045541, 1995г 2 Технологический регламент №158 производства карбамидоформальдегидных смол цеха производных винилацетата и формалина СГПП «Объединение Азот», 2000г с изм и дополн утв 02 01 2002г стр 6-22 Підписне Тираж 28 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності вул Урицького 45 м Київ, МСП, 03680, Україна ДП 'Український інститут промислової власності вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601