PL128167B1 - Method of manufacture of phenol-urea-formaldehyde resins - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania termoutwardzalnych zywic fenolowo-mocz- nikowo-formaldehydowych, stosowanych w postaci roztworów alkoholowych do nasycania nosni¬ ków papierowych, stanowiacych, po utwardzeniu w podwyzszonej temperaturze i pod cisnie¬ niem rdzen plyt dekoracyjnych.Znane jest zastosowanie do tych celów zywic fenolowych typu rezolowego otrzymywanych przy stosunku molowym formaldehydu do fenolu i/lub krezoli jak 1,1 : 1. 60 % roztwory tych zywic w alkoholu zawieraje okolo 15-16 % wagowych wolnych fenoli. Wysoka zawartosc wolnych fenoli stanowi wade tych zywic, gdyz stwarza duze zagrozenie naturalnego srodo¬ wiska podczas jej stosowania i ponadto jest zródlem strat podczas suszenia nasyconych tymi zywicami nosników, gdyz czesc wolnych fenoli odparowujac wraz z rozpuszczalnikiem osadza sie na powierzchniach grzejnych urzedzen powlekajecych. Obnizenie zawartosci wol¬ nych fenoli jest mozliwe przez przedluzenie czasu kondensacji zywicy lub silniejsze ka¬ talizowanie tego procesu. Tak otrzymana zywica ma Jednak wieksze lepkosc i trudniej na¬ syca nosniki, co najwazniejsze, jest mniej stabilna. Znane se równiez rezole otrzymane przy duzym nadmiarze formaldehydu do fenolu. Rezole te charakteryzuje sie niske zawar- toscie wolnych fenoli /4-6 %/, ale Jako zwiezki niskoczesteczkowe nie nadaje sie do wy¬ twarzania warstwowych wyrobów prasowanych.Z literatury patentowej znane se sposoby kondensacji fenolu z formaldehydem i z ami¬ nami, stosowane zwlaszcza dla obnizenia zawartosci wolnego formaldehydu w niskoczestecz- kowych wodorozcienczalnych zywicach. Zywice te stosowane se jako lepiszcze do welny mi¬ neralnej .Znany jest, z francuskiego opisu patentowego nr 2228803, sposób otrzymywania zywicy fenolowo-mocznikowo-formaldehydowej przez dwustopniowe kondensacje, gdzie w pierwszym etapie kondensuje sie fenol z formaldehydem przy stosunku molowym reagentów od 1:1 do 1:2,5 w obecnosci alkalicznego katalizatora w temperaturze 30-70°C, a w drugim etapie kondensuje sie otrzymane zywice fenolowo-formaldehydowe z mocznikiem przy stosunku molo¬ wym mocznika do wolnego formaldehydu od 1:0,8 do 1:2,3 prowadzec kondensacje w tempera¬ turze 30-90°C.2 128167 J Znany Jest równiez, z polskiego opisu patentowego nr 109966, sposób wytarzania zy¬ wicy fenolowo-formaldehydowo-mocznlkowej z zywicy fenolowo-formaldehydowej { mocznika przez dwustopniowe kondensacje. W pierwszy* etapie kondensuje sie fenol z formaldehydem przy stosunku molowym reagentów od 1:2,8 do 1:4,5 w obecnosci tlenku wapnia Jako katali¬ zatora wprowadzonego w ilosci do 0,5 % wagowych w stosunku do substratów. Kondensacje prowadzi sie w temperaturze 70-96°C, a z chwile, gdy zawartosc wolnego formaldehydu w zy¬ wicy fenolowo-formadehydowej spadnie do 1-20 % wagowych wprowadza sie w drugim etapie mocznik w ilosci 5-40 % wagowych w stosunku do masy zywicy. Kondensacje w drugim etapie prowadzi sie az do obnizania zawartosci wolnego formaldehydu ponizej 2 % wekowych, po czym produkt schladza sie ponlzjj 25°C l dodaje kwasu mineralnego lub jago £oli amono¬ wych dla obnizenia pH do 8 - 1. Zywice otrzymane tym sposobem stosuje sie Uko lepiszcze do wlókien mineralnych 1szklanych. / Istota sposobu wytwarzania zywic fenolowo-mocznikowo-formeldehydowych przez dwusto¬ pniowe kondensacje w srodowisku alkalicznym, gdzie w pierwszym etapie kondehsuje sie fenol z nadmiarem formaldehydu, a w drugim etapie do kondensatu z pierwszego etapu dodaje mocznika i kondensuje do uzyskania wymaganej zywicy, wedlug wynalazku polega na tym, ze w pierwszym etapie kondensuje sie formaldehyd z fenolami przy nadmiarze formaldehydu 2,5 do 1,5 mola, korzystnie 1,85 mola, na 1 mol fenoli, do przereagowanla co najmniej 50 % wagowych ale nie wiecej niz 85 % wagowych fenoli, a w drugim etapie do kondensatu z pierwszego etapu dozuje sie 0,5 do 3,0 mola mocznika na 1 mol wolnych fenoli i konden¬ suje dalej w czasie od 20 do 100 minut, przy czym kondensacje w obu etapach prowadzi sie w temperaturze wrzenia mieszaniny reakcyjnej, a otrzymany roztwór zywicy odwadnia sie pod zmniejszonym cisnieniem w temperaturze nie wyzszej niz 85°C.Otrzymana sposobem wedlug wynalazku zywica charakteryzuje sie dobre stabilnoscie w czasie magazynowania, niska lepkosci? pozwalajece na stosowanie roztworów o duzej za¬ wartosci czesci stalych, a tym samym mniejszej zawartosci alkoholu, co zmniejsza straty rozpuszczalnika. Ponadto charakteryzuje sie nlske zawartosci? wolnych fenoli wynoszece 4-6 % wagowych, co równiez wplywa na zmniejszenie strat i zagrozenia srodowiska.Przyklad I. Do 200 g 36 % formaliny /2,40 mola CHJD/, alkelizowenej lugiem sodowym do pH 9,5 - 0,5, dodaje sie 120 g /l,28 mola/ fenolu i ogrzewa do wrzenia. Mie¬ szanine utrzymuje sie w temperaturze wrzenia pod chlodnice zwrotne do chwili osiagniecia w roztworze 11,0 % wagowych wolnego fenolu, co odpowiada przereagowanlu okolo 71 % wago¬ wych pierwotnej ilosci fenolu. W tym samym momencie zawartosc wolnego formaldehydu wyno¬ sila 4,2 % wagowych, co odpowiada przereagowanlu 81 % wagowych pierwotnej ilosci formal¬ dehydu.Do tej mieszaniny reakcyjnej w nastepnym etapie dodaje sie 35 g /O,58 mola/ mocznika i kondensuje dalej w temperaturze wrzenia. Po 45 minutach kondensacji otrzymane zywice odwadnia sie pod zmniejszonym cisnieniem tak, aby temperatura w reaktorze nie przekra¬ czala 85°C. Po odwodnieniu zywice zalewa sie 75 g alkoholu metylowego i schladza miesza¬ jec w ciagu 1 godziny. Otrzymany alkoholowy roztwór zywicy ma lepkosc, oznaczone kubkiem Forda numer 4, w temperaturze 20°C, równe 75 sekund, czas utwardzania w temperaturze 150°C równy 180 sekund, zawartosc suchej substancji 72 % wagowych i zawiera 6 % wagowych wolnego fenolu.Przyklad II. Do 200 g 36 % formaliny /2,4 mola CHgO/, alkalizowanej lugiem sodowym do pH 9,5 i 0,5, dodaje sie 60 g /O,64 mola/ fenolu i 69 g /O,64 mola/ krezoli zawierajecych 36 % wagowych m-krezolu i ogrzewa do wrzenia# Mieszanine utrzymuje sie w temperaturze wrzenia pod chlodnice zwrotne do chwili Osiegniecia zawartosci 8,1 % wa¬ gowych wolnego fenolu co stanowi okolo 79 % wagowych przereagowanla fenoli, po czym w nastepnym etapie do reaktora dodaje sie 17 g /O,28 mola/ mocznika i kondensuje dalej w temperaturze wrzenia przez 30 minut. Po tym czasie zywice poddaje sie destylacji pró¬ zniowej w temperaturze nie wyzszej niz 83°C. Po odwodnieniu, zywice zalewa sie 75 g128 167 3 alkoholu etylowego 1 schladza mieszajac w ciagu 1 godziny. Alkoholowy roztwór zywicy ma lepkosc, oznaczone kubkiem Forda numer 4, w temperaturze 20°C, równe 80 sekund, czas o i utwardzania w temperaturze 150 C okolo 170 sekund, zawiera 5 % wagowych wolnego fenolu i zawiera 71 % wagowych suchej substancji.Przyklad III . Do 200 g 36 % formaliny /2,4 mola CH20/, alkalizowanej lu¬ giem sodowym do pH 9,5 £ 5, dodaje sie 138 g /l,28 mola/ krezoli, zawierajacych 35 % wagowych m-krezolu i ogrzewa do wrzenia pod chlodnice zwrotne* Mieszanine utrzymuje sie w temperaturze wrzenia do chwili osiagniecia zawartosci 15,8 % wagowych wolnych krezoli, co stanowi okolo 55 % wagowych pierwotnej ilosci krezoli. Równoczesna analiza wykazala, ze roztwór zawiera 8,5 % wagowego wolnego formaldehydu. Do tej mieszaniny reakcyjnej w nastepnym etapie dodaje sie 60 g /l mol/ mocznika i kondensuje dalej w temperaturze wrzenia przez 20 minut. Otrzymane zywice odwadnia sie przez destylacje prózniowa, nie przekraczajec temperatury 80°C« Odwodniona zywice zalewa sie*75 g alkoholu metylowego.Alkoholowy roztwór zywicy ma lepkosc, oznaczona kubkiem Forda numer 4, w temperaturze 20 C, równe 90 sekund, zawiera okolo 7 % wagowych wolnych krezoli i 75 % wagowych suchej substancji oraz ma czas utwardzania w temperaturze 150°C 180 sekund.Przyklad IV. Do 250 g 36 % formaliny /3,0 mola CH20/, alkalizowanej lu¬ giem sodowym do pH 9,5 i 0,5, dodaje sie 60 g /0,64 mole/ fenolu i 78 g /0,64 mola/ ksy- lenoli, zawierajecych 20 % wagowych 3,5 ksylenolu 1 ogrzewa do wrzenia. Mieszanine utrzymuje sie w temperaturze wrzenia do przereagowania'58,2 % wagowych fenoli, to jest do chwili gdy ich stezenie w roztworze wyniesie 14,8 % wagowych. W nastepnym etapie do mieszaniny dodaje sie 95 g /l,6 mola/ mocznika i kondensuje w temperaturze wrzenia przez 45 minut. Otrzymane zywice odwadnia sie przez destylacje pod zmniejszonym cisnieniem w temperaturze nie wyzszej niz 85°C. Po odwodnieniu zywice zalewa sie 80 g acetonu i schladza. Acetonowy roztwór zywicy ma lepkosc, oznaczone kubkiem Forda numer 4, w tem¬ peraturze 20°C, równe 100 sekund, czas utwardzania w temperaturze 150°C 200 sekund i za¬ wiera 9,5 % wolnych fenoli i 75 % wagowych suchej substancji.Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania zywic fenolowo-mocznikowo-formaldehydowych przez dwustopniowe kon¬ densacje w srodowisku alkalicznym, gdzie w pierwszym etapie kondensuje sie fenol z nad¬ miarem formaldehydu, a w drugim etapie do kondensatu z pierwszego etapu dodaje sie mocz¬ nik 1 kondensuje do uzyskania zywicy, znamienny tym, ze w pierwszym etapie kondensuje sie formaldehyd z fenolami przy nadmiarze formaldehydu 2,5 do 1,5 mola, ko¬ rzystnie 1,85 mola na 1 mol fenoli do przereagowania co najmniej 50 % wagowych ale nie wiecej niz 85 % wagowych fenoli a w drugim etapie do kondensatu z pierwszego etapu do¬ zuje sie 0,5 do 3,0 mola mocznika na mol wolnych fenoli i kondensuje dalej w czasie 20-100 minut przy czym kondensacje w obu etapach prowadzi sie w temperaturze wrzenia, a otrzymany roztwór zywicy odwadnia sie pod zmniejszonym cisnieniem w temperaturze nie wyzszej niz 85°C. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania zywic fenolowo-mocznikowo-formaldehydowych przez dwustopniowe kon¬ densacje w srodowisku alkalicznym, gdzie w pierwszym etapie kondensuje sie fenol z nad¬ miarem formaldehydu, a w drugim etapie do kondensatu z pierwszego etapu dodaje sie mocz¬ nik 1 kondensuje do uzyskania zywicy, znamienny tym, ze w pierwszym etapie kondensuje sie formaldehyd z fenolami przy nadmiarze formaldehydu 2,5 do 1,5 mola, ko¬ rzystnie 1,85 mola na 1 mol fenoli do przereagowania co najmniej 50 % wagowych ale nie wiecej niz 85 % wagowych fenoli a w drugim etapie do kondensatu z pierwszego etapu do¬ zuje sie 0,5 do 3,0 mola mocznika na mol wolnych fenoli i kondensuje dalej w czasie 20-100 minut przy czym kondensacje w obu etapach prowadzi sie w temperaturze wrzenia, a otrzymany roztwór zywicy odwadnia sie pod zmniejszonym cisnieniem w temperaturze nie wyzszej niz 85°C. PL