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Verfahren zur Herstellung von harzartigen Kondensationsprodukten aus
Phenolen, Harnstoff und Aldehyden Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Herstellung von harzartigen Kondensationsprodukten durch. gleichzeitige Kondensation
von Phenolen, Harnstoff und Aldehyden, wie Formaldehyd, durch Erhitzen.
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Harnstofformaldehyd- und Phenolformaldehydharze sind bekannt, und
man hat auch Phenol in geringen Mengen als Kondensationsmittel für Harnstoff und
Formaldehyd benutzt.
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Es ist auch vorgeschlagen worden, Phenol in Mengen bis zu 5o % bei
der Herstellung von Harustofformaldehydharzen zu verwenden, um die Wasserfestigkeit
des Harzes zu verbessern. Auch die Herstellung von harzartigen Produkten durch Erhitzen
eines PhenolformaIdehydharzes mit einem Harnstofformaldchydharz ist vorgeschlagen
worden. Das gemäß der Erfindung erhaltene Produkt ist ein neuer Körper, der unterscheidende
Eigenschaften besitzt, die den nach den eingangs erwähnten bekannten Verfahren hergestellten
Erzeugnissen nicht zukommen.
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Gemäß der Erfindung werden bei der Kondensation auf i Mol Harnstoff
i bis 3 Mol Phenol benutzt. Die Menge des Formaldehyds muß dabei je nach den Mengenverhältnissen
zwischen Harnstoff und Phenol gemäß der folgenden Formel' verändert werden.
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Anzuwendendes Volumen der q.ovOlumprozentigen Formaldehydlösung =
X-'-- 2,5 Y, worin X das Gewicht des angewendeten Phenols. und Y das Gewicht des
angewendeten Harnstoffs ist.
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Man kann zwar mehr oder weniger Formaldehyd benutzen, als die Formel
angibt, aber die angeführten Mengen ergeben die besten Resultate und die größte
Ausbeute. Es können gewünschtenfalls Beschleunigungsmittel angewendet werden; in
dem angeführten, vorzugsweise benutzten Beispiel können 5 Raumteile Ammoniak vom
spezifischen Gewicht o,88 benutzt werden.
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Anstatt Harnstoff können innerhalb des Rahmens der Erfindung Thioharnstoff
und dessen Substitutionsprodukte benutzt werden.
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Es liegt auch innerhalb des Rahmens der Erfindung, andere Aldehyde
als Formaldehyd zu benutzen, und man kann gute Ergebnisse unter Verwendung von Acetaldehyd
und Furfuraldehyd erzielen.
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Die Produkte sind infolge ihrer Wasserklarheit und Löslichkeit als
Lacke verwendbar und haben als überzugsmittel ausgesprochene Vorzüge gegenüber denjenigen,
bei denen der Anteil an Phenol geringer ist.
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Überall, wo im nachstehenden Mengen nach Gewichtseinheiten angegeben
sind, müssen für Maßangaben die entsprechenden Einheiten gewählt werden. Wenn also
beispielsweise die
Gewichte in Gramm angegeben sind, werden die
Maße in Kubikzentimeter angegeben.
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Bei Ausführung des Verfahrens können die reagierenden Stoffe in den
angegebenen Mengenverhältnissen gemischt und zusammen erhitzt werden, beispielsweise
unter Rückfluß, vorzugsweise bei dem- Siedepunkt ` der Mischung, und zwar so lange,
daß die Kondensation ohne Verfärbung eintritt, beispielsweise eine halbe bis eine
ganze Stunde. Die Zeitdauer kann indessen je nach den Mengenverhältnissen der benutzten
Stoffe verändert -werden. Die Zeit des Siedens kann über die angegebene Dauer verlängert
werden; man erhält dann aber ein Produkt, das viel dunkler gefärbt- und weniger
löslich ist, weil es in ein Zwischenprodukt zwischen der löslichen und der unlöslichen
Form übergeht.
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Nach der Erhitzung wird das Kondensationsprodukt entwässert, beispielsweise
indem man es in einem offenen Gefäß zum Sieden erhitzt oder durch Verdampfung im
Vakuum. Wenn. die Masse in einem offenen Gefäß zum Sieden erhitzt wird, so wird
der Überschuß an Wasser und Feuchtigkeit entfernt, bis die ?Masse zähflüssig oder
harzartig ist, je nach den Erfordernissen der benutzten Formel und den Mengenverhältnissen
der reagierenden Stoffe. Wenn die Masse einen zähflüssigen, sirupartigen Zustand
oder bei fortgesetzter Behandlung die Form eines harten Harzes annimmt, ist sie
vollkommen durchsichtig und nahezu -wasserhell. In der zähflüssigen Form ist- die
Masse löslich in Lösungsmitteln, wie o-Toluidin, Pyridin, Anilin und anderen Aminokörpern,
oder in Lösungsmitteln aus Chlorsubstitutionsprodukten, wie Tetrachloräthan, oder
in Äthyllactat und deren Äquivalenten. Wenn die Masse im Vakuum entwässert wird,
so wird ihr Übergang in den unlöslichen Zustand verzögert und ein löslicher Körper
erhalten. Wenn die Entwässerung der -blasse bis zur Wasserfreiheit und der Erzielung
einer dicken sirupartigen Form getrieben wird, ist das Produkt löslich in Alkohol,
Aceton, Butylalkohol und anderen ähnlichen Lösungsmitteln der Fettreihe. Wenn man
den Körper in denaturiertem Spiritus oder anderen farblosen Lösungsmitteln löst,
so ist die Lösung vollkommen farblos und -wasserhell, durchsichtig und klar. Jedes
der zähflüssigen, sirupartigen Entwässerungsprodukte wird beim Erhitzen schnell
in die unlösliche und unschmelzbare Form übergeführt, die vollkommen hart ist und
in keinem Lösungsmittel gelöst werden kann und die gleichzeitig vollkommen undurchlässig
für Wasser oder Feuchtigkeit und farblos ist. Beispiel i oo Gewichtsteile Phenol,
6o Gewichtsteile Harnstoff, 25o Raumteile ¢oo/oige Formaldehydlösung werden ohne
Zusatz eines Beschleunigers gemischt und am Rückflußkiihler etwa, i Stunde erhitzt.
Man erhält eine schwäch zähflüssige Flüssigkeit, die dann in ein offenes Gefäß gebracht
und bis zur Entwässerung er;hitzt wird. Es bleibt ein dickes, sirupartiges Produkt
zurück, das nur löslich in o-Toluidin, Pyridin, Anilin und anderen Aminoverbindungen
oder in Lösungsmitteln. aus Chlorsubstitutionsprodukten, wie Tetrachloräthan, oder
in Athyllactat und deren Äquivalenten ist. Bei weiterem Erhitzen dieser Produkte
auf I21° werden sie in eine harte, sehr schwach gefärbte klare Masse umgewandelt,
die in allen Lösungsmitteln, Wasser, Alkali, verdünnten Säuren und auch in den vorher
erwähnten Lösungsmitteln, unlöslich ist.
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Das Verfahren kann indessen etwas abgeändert werden, indem man nach
der Rückflußerhitzung die Flüssigkeit in einen Vakuumkessel bringt und im Vakuum
vollständig entwässert. Hierdurch kann man die Masse bei viel niedrigeren Temperaturen
wasserfrei machen mit dem Ergebnis, daß das dicke sirupartige Produkt sehr viel
leichter löslich: in gewöhnlichen Lösungsmitteln ist, wie Methylalkohol, Aceton,
Butylalkohol und ähnlichen Lösungsmitteln der Fettreihe. Bei weiterem Erhitzen auf
121° wird die Masse indessen vollständig in den unlöslichen Körper verwandelt, der
genau dieselben Eigenschaften -wie nach dem ersten Verfahren hat.