способ получения карбамидо-и/или меламиноформальдегидных смол

Формула изобретения

Способ получения водостойких карбамидо- и/или меламиноформальдегидных смол конденсацией карбамида и/или меламина с формальдегидом при нагревании в среде с переменной кислотностью, с последующим концентрированием и доконденсацией с дополнительным количеством карбамида и/или меламина, отличающийся тем, что процесс проводят в присутствии модификатора - спирта, выбранного из группы, включающей этиленгликоль, фуриловый спирт, глицерин, пентаэритрит, и имеющего температуру кипения выше 100^oС, и крахмала, причем спирт вводят до стадии концентрирования в количестве 0,5 - 6,0% от массы формальдегида, крахмал вводят перед началом доконденсации в количестве 0,5 - 5,0 мас.% от общего количества карбамида и/или меламина и выдерживают при 70 - 90^oС в течение 5 - 20 мин, а конечное мольное соотношение карбамида и/или меламина и формальдегида регулируется в пределах 1 : 0,95 - 1,1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической промышленности и касается технологии получения карбамидо- и/или меламиноформальдегидных, клеящих смол и лакокрасочных материалов.

Известны способы модификации карбамидо- и/или меламиноформальдегидных смол с использованием меламина и/или гликолей (1. Энциклопедия полимеров. Ред. коллегия: В.А.Кабанов и др. Т. 2. - М., "Советская энциклопедия", 1974, с. 310 - 314.; 2. Патент РФ N 2062275 "Способ получения карбамидоформальдегидной смолы).

К недостаткам указанных способов относится образование метилированных смол невысокой молекулярной массы, способных легко разрушаться водой после отверждения, а также выделение в воздух рабочей зоны метанола при переработке готовых смол и увеличение времени их отверждения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения карбамидо- и/или меламиноформальдегидных смол конденсацией карбамида и/или меламина с формальдегидом при нагревании в среде с переменной кислотностью, включающий стадию концентрирования с последующей доконденсацией (Патент US N 4174310, 13.11.1979 г., 6 страниц).

К недостаткам указанного способа относится образование значительного количества метилолмочевины, а следовательно, получение метилированных смол, требующих необходимость проведения концентрирования реакционной смеси до высоких концентраций, обеспечивающих возможное вакуумное испарение метанола, с последующей продолжительной конденсацией продолжительностью до 36 часов и получением готовых смол пониженной вязкости и термореактивности.

Технической задачей изобретения является получение водостойких карбамидо- и/или меламиноформальдегидных смол с содержанием метанола не более 1%, высокой вязкостью, клеящими и технологическими свойствами за счет ускорения времени отверждения для современных линий производства древесно-стружечных плит с короткотактным циклом прессования, а также снижение выделения метанола в воздух рабочей зоны при переработке готовых смол.

Поставленная задача достигается тем, что получение карбамидо- и/или меламиноформальдегидных смол осуществляют в присутствии модификаторов - спирта, выбранного из группы, включающей этиленгликоль, фуриловый спирт, глицерин, пентаэритрит, и имеющего температуру кипения выше 100^oC, и крахмала, причем спирт вводят до стадии концентрирования в количестве 0,5-6,0% от массы формальдегида, крахмал вводят перед началом доконденсации в количестве 0,5-5,0 мас. % от общего количества карбамида и/или меламина и выдерживают при 70-90^oC в течение 5-20 мин, а конечное мольное соотношение карбамида и /или меламина и формальдегида регулируется в пределах 1:0,95-1,1.

Предлагаемый способ позволяет получать карбамидо- и/или меламинформальдегидные смолы повышенной водостойкости, с высокими прочностными показателями клеевых соединений с пониженным содержанием метанола и формальдегида, при этом для их производства можно применять технический формалин с высоким содержанием метанола. В процессе синтеза и переработки смол снижается токсичность производства, а полученная продукция характеризуется высокой экологичностью. Указанные процессы достигаются за счет обеспечения вакуум-отгонки метанола в процессе переэтерификации и последующего взаимодействия метилольных групп производных карбамида и/или меламина с гидроксильными группами и образованием сложных эфиров. Гидроксильные группы крахмала вступают в реакцию взаимодействия с молекулами формальдегида в процессе термогидролиза отверждаемых смол и деструкции метиленэфирных связей. Введение предлагаемого количества крахмала обеспечивает повышение липкости смол к лигноцеллюлозным материалам, обеспечивая высокую технологичность смол при склеивании древесных материалов. Применение кислотных отвердителей для клеящих смол приводит к образованию сложных полиэфиров, повышению вязкости полимеров и способствует ускорению времени отверждения.

Способ получения водостойкой карбамидо- и/или меламиноформальдегидных смол осуществляют следующим образом.

В реактор загружают формалин, карбамид (или его водный раствор концентрацией не ниже 60%) и/или меламин, и принятое количество спирта. При этом осуществляют регулирование щелочным катализатором (раствор NaOH) pH среды на уровне 7,0-8,5. Проводят первую стадию щелочной конденсации при нагревании 70-90^oC в течение 20-60 мин. По окончании щелочной конденсации реакционная смесь переливается в следующий реактор или в принятом реакторе повышают температуру до 85-100^oC с одновременным понижением pH среды с помощью 20%-го раствора NH₄Cl до 4,0-6,0 и проводят в течение 20-60 минут кислую стадию конденсации. На этой стадии происходит образование метиленовых и эфирных связей, низкомолекулярные спирты (метиловый, этиловый) легко замещаются в процессе переэтерификации на более сложные радикалы спиртов. В дальнейшем продукт конденсации подвергают вакуум-сушке, в процессе которой происходит отгонка азеотропных смесей низкомолекулярных и низкокипящих смесей спиртов, повышается сухой остаток смолы, происходит перегруппировка метиленэфирных групп карбамида и/или меламина. Полученный продукт поликонденсации после вакуум-сушки подвергают модификации путем введения расчетного количества крахмала при температуре 70-90^oC и pH среды 7,0-8,0 в течение 5-15 минут, а затем вводят вторую порцию карбамида (или его водного раствора концентрацией не ниже 60%) и/или меламина до мольного соотношения готового продукта карбамид и/или меламин: формальдегид = 1:0,95-1,1 и проводят доконденсацию с карбамидом и/или меламином при температуре 55-75^oC в течение 20-40 минут. Готовую смолу охлаждают и сливают в емкости для хранения.

В аналогичных условиях производили контрольную выработку карбамидоформальдегидной смолы согласно прототипу на основе карбамида и формальдегида. В таблицах 1 и 2 представлены примеры рецептурных составов и свойства готовых смол, полученных соответственно описанию.

Примеры получения карбамидмеламиноформальдегидных и меламиноформальдегидных смол и свойства этих смол, полученных по заявленному изобретению, аналогичны примерам получения и свойствам КФС.