PL165437B1 - Sposób utwardzania żywic mocznikowo-formaldehydowych - Google Patents

Abstract

1. Sposób utwardzania żywic mocznikowo-formaldehydowych za pomocą pochodnych kwasu fenolosulfonowego, znamienny tym, żejako katalizator utwardzania używa się fenolosulfonian melaminy lub mieszaninę produktów kondensacji kwasu fenolosulfonowego z formaldehydem i melaminy lub mieszaninę produktów reakcji melaminy z formaldehydem i kwasu fenolosulfonowego lub mieszaninę produktów reakcji z formaldehydem kwasu fenolosulfonowego i melaminy.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób utwardzania żywic mocznikowo-formaldehydowych, zmniejszający wydzielanie się z nich formaldehydu i nadający się do zastosownia w żywicach o bardzo małej zawartości wolnego formaldehydu.

Znany jest sposób utwardzania żywic mocznikowo-formaldehydowych przy pomocy chlorku amonu jako utwardzacza, zarówno w temperaturze pokojowej jak i podwyższonej (Wirpsza, Brzeziński, Aminoplasty, WNT, Warszawa, 1970). Chlorek amonu uaktywnia się reagując z wolnym formaldehydem obecnym w żywicy i uwalniając przy tym chlorowodór. Aby zmniejszyć wydzielenia formaldehydu z utwardzanej żywicy wprowadza się do niej obok chlorku amonu amoniak, mocznik, melaminę i inne związki zdolne do reakcji z formaldehydem. Amoniak jednak alkalizuje żywicę i utrudnia jej utwardzenie, a wiązanie przezeń formaldehydu jest odwracalne w kwaśnym środowisku. Wiązania formaldehydu przez mocznik jest reakcją równowagową, a ilość mocznika, którą można wprowadzić do żywicy jest ograniczona przez zmniejszenie szybkości utwardzania i pogorszenie właściwości utwardzonej żywicy. Melamina bardzo zmniejsza szybkość utwardzania żywicy mocznikowej.

Znane jest stosowanie kwasu fenolosulfonowego lub otrzymywanych z niego żywic, jako katalizatorów utwardzania żywic fenolowych (opis patentowy ZSRR nr 1 407 938). Szybkość utwardzania żywicy mocznikowej wobec silnego kwasu fenolosulfonowego lub jego pochodnych jest jednak tak duża, że katalizator ten nie nadaje się do utwardzania klejowych żywic mocznikowych, których mieszanka z utwardzaczem musi mieć żywotność dostateczną do przeprowadzenia wszystkich niezbędnych operacji związanych z klejeniem.

Istotą wynalazku jest użycie fenolosulfonianu melaminy lub mieszaniny produktów kondensacji kwasu fenolosulfonowego z formaldehydem i melaminy lub mieszaniny produktów reakcji melaminy z formaldehydem i kwasu fenolosulfonowego lub mieszaniny produktów rakcji z formaldehydem kwasu fenolosulfonowego i melaminy jako katalizatorów utwardzania żywic mocznikowo-formaldehydowych, zmniejszających wydzielanie się z nich wolnego formaldehydu. Kwas fenolosulfonowy działa tu jednocześnie jako kwasowy katalizator utwardzania, związek wiążący wolny formaldehyd, związek wbudowujący się do polimeru jako jego integralny składnik i zwiększający wytrzymałość mechaniczną utwardzonej żywicy. Tworząca z nim sól melamina lub jej pochodne również działa wielokierunkowo: jako zasada zobojętniająca kwas i zwiększająca żywotność mieszanki z katalizatorem oraz również jako środek wiążący formaldehyd w żywicy. Fenolosulfonian melaminy może zapewnić żywicy mocznikowej czas żelowania rzędu 1 minuty w temperaturze 100°C przy żywotności mieszanki z katalizatorem w temperaturze pokojowej do 24 godzin, co jest bardzo korzystne w warunkach przetwórstwa. Ponadto, aktywność katalizatorów według wynalazku nie zależy od zawartości wolnego formaldehydu w żywicy mocznikowej, można je więc stosować do utwardzania żywic mocznikowych o znikomej zawartości wolnego formaldehydu, który nie daje się utwardzać przy pomocy chlorku amonu.

165 437

Ilość użytego katalizatora zależy od szybkości utwardzania żywicy mocznikowej jaką chcemy uzyskać, do utwardzania w temperaturze 100°C wystarcza zwykle 0,5-2,0% fenolosulfonianu melaminy w stosunku do masy żywicy.

Kation i anion fenolosulfonianu melaminy lub jej pochodnych mogą być wprowadzane oddzielnie do żywicy mocznikowej. W takim przypadku korzystnie jest najpierw do żywicy mocznikowej wprowadzić melaminę lub produkty jej reakcji z formaldehydem, a następnie dopiero kwas fenolosulfonowy lub produkty jego reakcji z formaldehydem, aby zapobiec przedwczesnemu zżelowaniu mieszanki.

Żywice utwardzane według wynalazku są szczególnie przydatne do klejenia drewna i materiałów drewnopochodnych, zwłaszcza płyt wiórowych. Sposób postępowania według wynalazku zilustrowano na przykładach jego wykonania.

Przykład I. Do 100g 60% roztworu wodnego klejowej żywicy mocznikowo-formaldehydowej otrzymanej przy stosunku molowym formaldehydu do mocznika 1,5:1,0, zawierającej 0,09% wolnego formaldehydu dodano 1 g melaminy, ogrzano do temperatury 75°C mieszając do rozpuszczania, po czym natychmiast schłodzono żywicę do temperatury pokojowej, dodano 1 g kwasu fenolosulfonowego i dokładnie wymieszano. Taka mieszanka żelowała w ciągu 60 sekund w temperaturze 100°C, a dopiero po 24 godzinach w temperaturze 20°C. Całkowite wydzielenie formaldehydu podczas utwardzania w temperaturze 100°C wynosiło 1,75%. W obecności samego kwasu fenolosulfonowego, użytego w ilości (0,6%), która zapewnia czas żelowania 60 sekund w temperaturze 100°C wydzielenie formaldehydu wynosiło 2,45%, a czas żelowania w temperaturze 20°C tylko 25 minut.

Przykład II. Do 100g 65% roztworu wodnego klejowej żywicy mocznikowej, otrzymanej przy stosunku molowym formaldehydu do mocznika 1,3:1,0, zawierającej 0,05% wolnego formaldehydu dodano 1,72 g fenolosulfonianu melaminy i wymieszano aż do rozpuszczenia. Taka mieszanina żywicy z utwardzaczem żelowała w ciągu 62 sekund w temperaturze 100°C, a w ciągu 18 godzin w temperaturze pokojowej. Całkowite wydzielenie formaldehydu podczas utwardzania w temperaturze 100°C wynosiło 1,86% w porównaniu do 2,50% w obecności 0,55% samego kwasu fenolosulfonowego, zapewniającego czas żelowania 63 sekundy w temperaturze 100°C, ale tylko 30 minut w temperaturze 20°C.

Przykład III. Do 100g 60% roztworu wodnego żywicy mocznikowo-formaldehydowej, otrzymanej przy stosunku molowym formaldehydu do mocznika 1,5:1,0, zawierającej 0,09% wolnego formaldehydu dodano 0,75 g melaminy, ogrzano mieszając do rozpuszczenia, po czym schłodzono do temperatury pokojowej. Oddzielnie wymieszano 1 mol (174 g) kwasu fenolosulfonowego z 0,5 mola formaldehydu w postaci 41,7 g 36% formaliny, kondensowano 30 minut w temperaturze 60°C, po czym schłodzono do temperatury pokojowej. 1,25 g tego roztworu dodano do żywicy mocznikowej zawierającej rozpuszczoną melaminę i dokładnie wymieszano. Czas żelowania takiej mieszanki w temperaturze 100°C wynosił 55 sekund, a w temperaturze pokojowej 20 godzin. Całkowite wydzielenie formaldehydu podczas utwardzania w temperaturze 100°C wynosiło 1,80% w porównaniu do 2,46 wobec takiej ilości kondensatu kwasu fenolosulfonowego, która zapewniała ten sam czas żelowania w temperaturze 100°C.

Utwardzanie żywicy mocznikowej zawierającej poniżej 0,1% wolnego formaldehydu wobec chlorku amonu praktycznie nie zachodziło. Aby uzyskać czas żelowania rzędu 1 minuty trzeba było użyć ponad 10% chlorku amonu, zaś wydzielenie formaldehydu podczas utwardzania przekraczało wówczas 6%.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz Cena 10 000 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób utwardzania żywic mocznikowo-formaldehydowych za pomocą pochodnych kwasu fenolosulfonowego, znamienny tym, że jako katalizator utwardzania używa się fenolosulfonian melaminy lub mieszaninę produktów kondensacji kwasu fenolosulfonowego z formaldehydem i melaminy lub mieszaninę produktów reakcji melaminy z formaldehydem i kwasu fenolosulfonowego lub mieszaninę produktów reakcji z formaldehydem kwasu fenolosulfonowego i melaminy.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że melaminę lub produkty jej reakcji z formaldehydem rozpuszcza się uprzednio w żywicy mocznikowo-formaldehydowej, do której następnie wprowadza się kwas fenolosulfonowy lub produkty jego reakcji z formaldehydem.