PL161723B1

PL161723B1 - Method of obtaining urea-formaldehyde-acetone resins

Info

Publication number: PL161723B1
Application number: PL28502790A
Authority: PL
Inventors: Dominik Nowak; Alfons Rataj; Renata Kubica; Boleslaw Lozinski; Mieczyslaw Zawadzki; Lucjan Ratajczak; Krystian Grzywocz; Jan Golebiowski; Stefan Skrobocz
Original assignee: Inst Ciezkiej Syntezy Orga
Priority date: 1990-04-30
Filing date: 1990-04-30
Publication date: 1993-07-30
Also published as: PL285027A1

Abstract

S p o só b o trz y m y w a n ia ż y w ic y m o c z n ik o w o -fo rm a ld e h y d o w o -a c e to n o w e j na d ro d z e k o n d e n sa cji a c e to n u z fo rm a ld e h y d e m , znam ienny ty m , że 150-500 części w a g o w y c h p o lik o n d e n s a tu m o c z n ik o w o fo rm a ld e h y d o w e g o og rze w a się ze 100 częściam i w a g o w y m i a ce to n u i 434 częśc ia m i w a g o w y m i fo r m a lin y 3 6% , a następnie d o d a je się s to p n io w o 10-20 części w a g o w y c h 4 0 % łu g u so d o w e g o ta k , a b y n ie p rz e k ro c z y ć te m p e ra tu ry 5 0 °C , p o c z y m o g rze w a się ca ło ść p o d c h ło d n ic ę z w ro tn ą i u trz y m u je w te m p e ra tu rz e 9 0 -1 0 0 °C p rz e z 1-4 g o d z in i e w e n tu a ln ie zagęszcza d o u z y s k a n ia p r o d u k tu o k o n c e n tra c ji 48-60% .S p o só b o 3 y m y w a n ia y w ic y m o c z n ik o w o -fo rm a ld e h y d o w o-c e n o w e j na d ro d z e k o n d e n sa cji a c e to n u z fo rm a ld e h y d e m, characterized by the fact that 150-500 parts of a h o w c h o n d e n s a tu m o c z n ic o w fo rm a ld e h e d o w e h o w e heated with 100 parts and a h o w o r m a c t o n u and 434 parts o m i o f y o f i fo r m a lin y 3 6%, and then it is delivered 10-20 parts of coal 4 0% e g e g e r e r e r e r e r te m p e ra tu ry 5 0 ° C c h o d n ic e w te m p e ra tu rz e 9 0 -1 0 0 ° C for 1-4 g o d in i e w e n tu a ln ie densifies d o u z y s k a n s p r o d u k tu o n c e n tra tions 48-60%.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania żywicy mocznikowo-formaldehydowoacetonowej, znajdującej zastosowanie, zwłaszcza jako spoiwo materiałów budowlanych w tym głównie mineralnych.The subject of the invention is a method for the production of urea-formaldehyde acetone resin, which is used, in particular, as a binder of building materials, mainly mineral.

Żywice ammowe w najprostszej formie a wi^ęc moczntaowo-formaldehydowe lut» melammowoformaldehydowe mają wiele zalet, ponieważ ulegają procesom polikondensacyjnym tworząc powłoki bezbarwne, twarde, odporne na czynniki atmosferyczne i na rozpuszczalniki. Ich główną wadą jest konieczność stosowania kwaśnych katalizatorów, w skład których wchodzą mocne kwasy lub sole mocnych kwasów i słabych zasad.Resins ammowe in its simplest form and wi ^{o t} o moczntaowo formaldehyde February »melammowoformaldehydowe have several advantages because they are subject polycondensation processes to form a coating of a colorless solid, resistant to atmospheric agents and to solvents. Their main disadvantage is the need to use acid catalysts, which include strong acids or salts of strong acids and weak bases.

Substancjami bardziej aktywnymi od prostych żywic mocznikowo-formaldehydowych są żywice mocznikowo-formaldehydowo-acetonowe, ponieważ ulegają procesom polikondensacyjnym zarówno w środowisku mocnych kwasów jak też w środowisku czynników alkalicznych. Ich dobra przyczepność do kruszyw mineralnych pozwoliła na ich zastosowanie, głównie jako spoiwa w budownictwie.Urea-formaldehyde-acetone resins are more active than simple urea-formaldehyde resins because they undergo polycondensation processes both in the environment of strong acids and in the environment of alkaline factors. Their good adhesion to mineral aggregates allowed for their use, mainly as a binding agent in construction.

Znany jest sposób otrzymywania żywicy mocznikowo-formaldehydowo-acetonowej z opisu patentowego RFN nr 1 247 017, według którego żywice otrzymuje się z mocznika, formaldehydu i acetonu w ten sposób, że najpierw otrzymuje się kondensat w środowisku słabo alkalicznym potem w środowisku słabo kwaśnym z 1 mola mocznika i z 1,5-2,5 mola formaldehydu po czym dalej kondensuje się z 0,05 do 0,5 molami acetonu przy pH = 7,5-8,5, w temperaturze 50-85°C. Tak otrzymany kondensat mocznikowo-formaldehydowo-acetonowy zagęszcza się do wymaganego stężenia.There is known a method of obtaining urea-formaldehyde-acetone resin from German Patent Specification No. 1,247,017, according to which the resins are obtained from urea, formaldehyde and acetone in such a way that first a condensate is obtained in a slightly alkaline environment, then in a slightly acidic environment with 1 moles of urea and 1.5-2.5 moles of formaldehyde and then further condensation with 0.05 to 0.5 moles of acetone at pH = 7.5-8.5 at a temperature of 50-85 ° C. The urea-formaldehyde-acetone condensate thus obtained is concentrated to the required concentration.

Według opisu patentowego RFN nr 1 247017 w procesie zagęszczania żywicy do koncentracji 63-67% powstaje od 500-800 g destylatu na 1 kg żywicy. Wspomniany destylat zawiera głównie wodę a także aceton, formaldehyd i metanol a więc jest to destylat wodny silnie skażony.According to the German patent specification No. 1 247017, in the process of thickening the resin to a concentration of 63-67%, 500-800 g of distillate per 1 kg of resin is produced. The aforementioned distillate mainly contains water, as well as acetone, formaldehyde and methanol, so it is a highly contaminated water distillate.

W adą opisanego sposobu jest więc powstawanie znacznych ilości wody skażonej na jednostkę produktu, zanieczyszczonej substancjami stosunkowo mocno toksycznymi i trudnymi do ich wydzielania z powstającego wodnego destylatu.The disadvantage of the described method is therefore the formation of significant amounts of contaminated water per product unit, contaminated with relatively highly toxic substances and difficult to separate them from the resulting aqueous distillate.

Istota wynalazku polega na tym, ze 150-500 części wagowych polikondensatu mocznikowoforma!dehydowego ogrzewa się ze 100 częściami wagowymi acetonu i 434 częściami wagowymi formaliny 36% a następnie dodaje się stopniowo 10-20 części wagowych 40% ługu sodowego tak aby nie przekroczyć temperatury 50°C, po czym ogrzewa się całość pod chłodnicą zwrotną i utrzymuje w temperaturze 90-100°C przez 1-4 godzin i ewentualnie zagęszcza do uzyskania produktu o koncentracji 48-60%.The essence of the invention lies in the fact that 150-500 parts by weight of urea-dehydrate polycondensate is heated with 100 parts by weight of acetone and 434 parts by weight of 36% formalin, and then 10-20 parts by weight of 40% sodium hydroxide solution are added gradually so as not to exceed the temperature of 50 ° C, then it is heated under reflux and kept at the temperature of 90-100 ° C for 1-4 hours and optionally concentrated to obtain a product with a concentration of 48-60%.

Sposób według wynalazku umożliwia wyeliminowanie procesu zagęszczania powstałej żywicy mocznikowo-formaldehydowo-acetonowej lub w przypadku jego powstawania można jego ilość poważnie zmniejszyć, średnio do 150 g na 1 kg produktu finalnego o koncentracji 58%.The method according to the invention makes it possible to eliminate the thickening process of the resulting urea-formaldehyde-acetone resin or, in the event of its formation, its amount can be significantly reduced, on average to 150 g per 1 kg of the final product with a concentration of 58%.

Uzyskany sposobem według wynalazku produkt ma postać cieczy o wyglądzie emulsji, koloru żółtego do pomarańczowego, zawiera 44-67% substancji żywicznej i do 2% formaldehydu, jest stabilny w czasie magazynowania, po zmieszaniu z ługiem lub substancjami zasadowymi ulegaThe product obtained by the process of the invention is in the form of a liquid with the appearance of an emulsion, yellow to orange in color, contains 44-67% of resin substance and up to 2% of formaldehyde, is stable during storage, after mixing with alkali or alkaline substances, it is

161 723 procesom polikondensacyjnym tworząc twardą, spoistą masę. Nawet niewielki dodatek produktu otrzymanego sposobem według wynalazku wprowadzony łącznie z wodorotlenkiem wapnia do piasku powoduje powstanie silnie zbrylonej masy.161 723 polycondensation processes creating a hard, cohesive mass. Even a small addition of the product obtained according to the invention together with calcium hydroxide into the sand results in a very lumpy mass.

Przykład I. 100g acetonu, 434g formaliny 36% i 250g polikondensatu mocznikowoformaldehydowego załadowuje się do kolby, ogrzewa do temperatury 35°C, dodaje ług sodowy o koncentracji 40% w ilości 1,5 g, następuje wzrost temperatury do 45°C. Aby zapobiec przekroczenie tej temperatury włącza się chłodzenie i dodaje stopniowo dalsze ilości ługu sodowego łącznie 14 g w czasie 60 minut. Następnie ogrzewa się całość do 95°C i utrzymuje w tej temperaturze pod chłodnicą zwrotną w ciągu 180 minut uzyskując 780 g produktu o koncentracji 47%. Produkt zawiera 1,2% CH2O, ma lepkość 14 sekund na kubku Forda nr 4, dobrze rozpuszcza się w wodzie, po zmieszaniu z ługiem sodowym ulega zestaleniu tworząc twardą substancję mocno przylegającą do szkła, metalu, drzewa, papieru.Example 1: 100 g of acetone, 434 g of 36% formalin and 250 g of urea-formaldehyde polycondensate are charged to a flask, heated to 35 ° C, 1.5 g of 40% sodium hydroxide solution is added, the temperature is increased to 45 ° C. To prevent this temperature from being exceeded, cooling was started and further amounts of sodium hydroxide, a total of 14 g, were gradually added over a period of 60 minutes. Then it was heated to 95 ° C and kept at this temperature under reflux for 180 minutes, giving 780 g of product with a concentration of 47%. The product contains 1.2% CH2O, has a viscosity of 14 seconds on a Ford No. 4 cup, dissolves well in water, after mixing with soda lye, it solidifies forming a hard substance that adheres strongly to glass, metal, wood, paper.

Przykład II. 100g acetonu i 434g formaliny 36% i 450g polikondensatu mocznikowoformaldehydowego załadowuje się do kolby, ogrzewa do temperatury 37°C. Do mieszaniny tej wpro wadza się 1,6 g ługu sodowego o koncentracji 40%, temperatura mieszaniny wzrasta do 42°C, włącza się chłodzenie i dozuje dalszą ilość ługu sodowego łącznie 16 g. Całość ogrzewa się do 95°C 1 utrzymuje w tej temperaturze pod chłodnicą zwrotną przez 120 minut. Powstaje 980 g produktu o koncentracji 49%. Produkt zawiera 1,0% CH2O, lepkość na kubku Forda nr 4 wynosi 17 sekund. Produkt ulega polikondensacji po dodaniu ługu sodowego o stężeniu 20%.Example II. 100 g of acetone and 434 g of 36% formalin and 450 g of urea formaldehyde polycondensate are charged to the flask and heated to 37 ° C. 1.6 g of sodium hydroxide with a concentration of 40% are introduced into this mixture, the temperature of the mixture rises to 42 ° C, cooling is started and a further amount of sodium hydroxide solution is added, a total of 16 g. The whole is heated to 95 ° C and kept at this temperature. under reflux for 120 minutes. 980 g of product with a concentration of 49% are obtained. The product contains 1.0% CH2O, the viscosity on a Ford No.4 cup is 17 seconds. The product polycondensates after adding 20% sodium hydroxide solution.

Przykład III. 100g acetonu, 434g formaliny 36% i 250g polikondensatu mocznikowofor^m^ak^ehydowego jak w przykładzie I załadowuje się do kolby i ogrzewa do temperatury 35°C poczem dodaje 1,2 g ługu sodowego o koncentracji 40%, następuje wzrost temperatury do 45°C, przy włączonym chłodzeniu dodaje się dalsze ilości ługu sodowego łącznie 12 g w czasie 90 minut nie przekraczając temperatury 45°C. Następnie ogrzewa się całość do 95°C w czasie 60 minut i prowadzi destylację uzyskując 666 g produktu o koncentracji 55% i 125 g destylatu. Produkt główny zawiera 1% CH2O ma lepkość 21 sek na kubku Forda nr 4. Produkt ulega polikondensacji po dodaniu ługu sodowego o stężeniu 15%.Example III. 100 g of acetone, 434 g of 36% formalin and 250 g of urea polycondensate as in example 1 are charged to the flask and heated to 35 ° C, then 1.2 g of 40% sodium hydroxide solution is added, the temperature rises to 45 [Deg.] C, with the cooling switched on, further amounts of sodium hydroxide solution in total are added 12 g within 90 minutes, without exceeding the temperature of 45 [deg.] C. Then it is heated to 95 ° C over 60 minutes and distilled to obtain 666 g of product at a concentration of 55% and 125 g of distillate. The main product contains 1% CH2O and has a viscosity of 21 sec. On a No. 4 Ford cup. The product polycondensates after adding 15% sodium hydroxide solution.

Przykład V. 100g acetonu, 434g formaliny 36% i 200g polikondensatu mocznikowoformaldehydowego załadowuje się do kolby i ogrzewa do 38°C, po czym dodaje l,2g ługu sodowego o koncentracji 40% następuje wzrost do temperatury 43°C. Przy intensywnym chłodzeniu kolby dodaje się stopniowo dalsze ilości ługu sodowego łącznie 12 g w ciągu 90 minut nie przekraczając temperaturę mieszaniny reakcyjnej powyżej 45°C. Następnie ogrzewa się całość do temperatury 95°C i utrzymuje w tej temperaturze pod chłodnicą zwrotną przez 90 minut, uzyskując 730 g produktu o koncentracji 45%. Produkt zawiera 1,4% CH2O i ma lepkość 13 sekund na kubku Forda nr 4. Produkt ulega polikondensacji po dodaniu ługu sodowego o koncentracji 20%.EXAMPLE 5 100 g of acetone, 434 g of 36% formalin and 200 g of urea formaldehyde polycondensate are charged to a flask and heated to 38 ° C, then 1.2 g of 40% sodium hydroxide solution are added to the temperature of 43 ° C. With vigorous cooling of the flask, further amounts of sodium hydroxide, a total of 12 g, were gradually added over the course of 90 minutes, without exceeding the temperature of the reaction mixture above 45 ° C. Then it was heated to 95 ° C and kept at that temperature under reflux for 90 minutes, giving 730 g of product with a concentration of 45%. The product contains 1.4% CH2O and has a viscosity of 13 seconds on a # 4 Ford cup. The product polycondensates on adding 20% sodium hydroxide solution.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Department of Publishing of the UP RP. Circulation of 90 copies

Cena 10 000 złPrice: PLN 10,000

Claims

Patent claim

The method of obtaining urea-formaldehyde-acetone resin by condensing acetone with formaldehyde, characterized in that 150-500 parts by weight of urea-formaldehyde polycondensate are heated with 100 parts by weight of acetone and 434 parts by weight of 36% formalin, and then gradually 10-20 parts are added. parts by weight of 40% sodium hydroxide, so as not to exceed the temperature of 50 ° C, then it is heated under reflux condenser and kept at the temperature of 90-100 ° C for 1-4 hours, and optionally thickened to obtain a product with a concentration of 48-60% .