PL169248B1 - Sposób wytwarzania termoutwardzalnej żywicy mocznikowo-melaminowo-formaldehydowej - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania tennoutwrrdaalnej żywucy mocznikowo-melimiinowo-ibrmaldehydowej w wieloetapowym procesie kondensacji mocznika i melaminy z formaldehydem w obecności katalizatora aminowego przy stosunku molowym składników w granicach 0-- · 1 3-12 · 0,1-2,5 z uwzględnieniem temperatury reakcji w zakresie 80-100°C i okresowym jej obniżaniem w trakcie kolejnych etapów poniżej 60°C, znamienny tym, zc w początkowym etapie mocznik kondensuje się z formaldehydem w obecności kwasu solnego, przy pH = 0,8-1,5 1 stosunku molowym 1 7,0-8,5, w temperaturze 80-100°C, w czasie 30-120 minut, poczym w następnym etapie obniża się temperaturę poniżej 60°C 1 dodaje katalizator będący produktem oksyetylenowama trietanoloaminy do wodorotlenku N,N,N,N-tetra(2-hydroksyetyleno)-amoniowego oraz melaminę w stosunku molowym odpowiednio 0,15-0,8 : 1,1 w przeliczeniu na 1 mol mocznika, podwyższa temperaturę do 85-95°C i prowadzi proces w czasie 125-150 minut, potem w dalszym etapie obniża się temperaturę poniżej 60°C, zobojętnia mieszaninę reakcyjną kwasem solnym do pH = 7,5-8,0 j dalej prowadzi proces w temperaturze 85-95°C, w czasie 90-120 minut, a następnie w etapie końcowym obniża się temperaturę poniżej 60°C, wprowadza mocznik w ilości 0,5-0,7 mola w przeliczeniu na 1 mol meHminn i prowadzi proces addycji w temperaturze 40-60°C, w czasie 20-40 minut, po czym neutralizuje się żywicę kwasem solnym do pH = 7,0-7,5.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania termoutwardzalnej żywicy mocznikowo-melaminowo-formaldehydowej w wieloetapowym procese kondensacji mocznika i melaminy z formaldehydem, przeznaczonej zwłaszcza do produkcji welonu szklanego.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 116 877 sposób otrzymywania żywic melaminowo-mocznikowo-formaldehydowych polega na dwuetapowej kondensacji w środowisku wodnym, o pH = 8-11, mieszaniny melaminy, mocznika, formaldehydu i trietanoloaminy lub dietanoloaminy przy zachowaniu stosunków substratów odpowiednio 1:0-1:3-12: 1-2,5, w temperaturze 80-100°C w ciągu 1-2 godzin. Po obniżeniu temperatury poniżej 60°C mieszaninę reakcyjną zobojętnia się rozcieńczonym kwasem mineralnym, wybranym spośród kwasów solnego, siarkowego, fosforowego lub ich mieszaniny, do pH = 6-8. Proces kontynuuje się w temperaturze 80-100°C w ciągu 0,1-1,0 godziny, po czym wprowadza się 0,1-2,5 mola alkoholu alifatycznego o zawartości 1-3 atomów węgla w cząsteczce, korzystnie alkohol posulfitowy, w przeliczeniu na 1 mol melaminy. Proces prowadzi się do uzyskania żywicy o określonej lepkości, a następnie obniża się temperaturę do 20-30°C i zobojętnia, przy użyciu rozcieńczonego kwasu mineralnego, do pH = 7,0-7,5.

Niekorzystną własnością tych żywic jest brak odporności na działanie niskich temperatur. Poniżej 5°C ulegają one zzelowaniu, przy czym proces ten jest nieodwracalny. Ponadto, w trakcie produkcji welonu szklanego, zawarty w żywicy alkohol alifatyczny emitowany jest do atmosfery i zanieczyszcza środowisko naturalne.

Celem wynalazku jest opracowanie technologi wytwarzania żywicy moczmkowo-melaminowo-formaldehydowej o znacznie lepszych własnościach użytkowych. Nieoczekiwanie stwierdzono, że wprowadzając do technologii etap kondensacji mocznika z formaldehydem w środowisku kwaśnym, uzyskuje się dużą odporność żywicy na działanie niskich temperatur. Następnie wprowadzając nowy katalizator nieoczekiwanie osiągnięto możliwość obniżenia stosunku molowego melaminy do katalizatora, co z kolei wpływa na większą stabilność żywicy. Natomiast wprowadzany w końcowym etapie procesu suchy mocznik wiąże nadmiar wolnego

169 248 formaldehydu, przy równoczesnym wyeliminowaniu ze stosowania alkoholu alifatycznego zanieczyszczającego środowisko, gdyż otrzymana żywica nie wymaga dodatkowej stabilizacji

Sposób według wynalazku charakteryzuje się czterostopniowym procesem wytwórczym i polega na tym, że mocznik w początkowym etapie kondensuje się z formaldehydem, w obecności kwasu solnego, przy pH = 0,8-1,5 i stosunku molowym 1 : 7,0-8,5, w temperaturze 80-100°C, w czasie 30-120 minut. W następnym etapie obniża się temperaturę poniżej 60°C i dodaje katalizator będący produktem oksyetylenowania trietanoloaminy do wodorotlenku N,N,N,N-tetra(2-hydroksyetyleno)-amomowego oraz melaminę w stosunku molowym odpowiednio 0,15-0,8 · 1,1 w przeliczeniu na jeden mol mocznika, po czym podwyższa się temperaturę do 85-95°C i prowadzi proces w czasie 125-150 minut. W dalszym etapie obniża się temperaturę poniżej 60°C, zobojętnia mieszaninę reakcyjną kwasem solnym do pH = 7,5-8,0 i dalej prowadzi proces w temperaturze 85-95°C, w czasie 90-120 minut, a następnie w końcowym etapie obniża się temperaturę poniżej 60°C, wprowadza mocznik w ilości 0,5-0,7 mola w przeliczeniu na 1 mol melaminy i prowadzi proces addycji w temperaturze 40-60°C, w czasie 20-40 minut, po czym neutralizuje żywicę kwasem solnym do pH = 7,0-7,5 w temperaturze około 25°C.

Otrzymana żywica jest termoutwardzalna, całkowicie rozpuszczalna w wodzie, stabilna w czasie magazynowania oraz odporna na działanie niskich temperatur. Zamarzaniu ulega w temperaturze poniżej -20°C, a po rozmrożeniu uzyskuje pierwotne właściwości. Żywica nie zawiera rozpuszczalnika alkoholowego oraz posiada obniżoną zawartość wolnego formaldehydu - poniżej 1%.

Przebieg procesu praktycznie obrazują przytoczone poniżej przykłady stosowania.

Przykład I. Do reaktora przemysłowego załadowano 2938 kg formaliny o stężeniu 37,2% masowych (m/m) i 300 kg mocznika oraz 27 kg kwasu solnego. Mieszanina reakcyjna posiadała pH = 1,02. Następnie podwyższono temperaturę do 90°C i prowadzono kondensację przez 60 minut, po czym obniżono temperaturę do 50°C i dodano 885 kg katalizatora będącego produktem oksyetylenowania trietanoloaminy do wodorotlenku N,N,N,N-tetra(2-hydroksyetyleno)-amoniowego oraz 682,5 kg melaminy. Kontynuując proces podwyższono temperaturę do 90°C i prowadzono reakcję przez 125 minut. Następnie obniżono temperaturę do 55°C i wdozowano 92 kg kwasu solnego. PH mieszaniny reakcyjnej wynosiło 7,55. Podwyższono temperaturę do 90°C i kontynuowano proces przez 90 minut, po czym obniżono temperaturę do 60°C i wprowadzono 163 kg mocznika. Proces kontynuowano w temperaturze 40-55°C przez 30 minut, potem temperaturę żywicy obniżono do 25°C i wdozowano 201 kwasu solnego.

Żywicę zsyntezowano przy stosunku molowym mocznika do formaldehydu, wodorotlenku N,N,N,N-tetra(2-hydroksyetyleno)-amoniowego i melaminy jak 1 : 7,28 : 0,8 : 1,1. Ilość mocznika dodanego w końcu procesu wynosiła 0,5 mola na 1 mol melaminy. Otrzymano żywicę o następujących właściwościach:

pH zawartość suchej substancji zawartość wolnego formaldehydu rozpuszczalność w wodzie lepkość po syntezie lepkość po 30 dniach magazynowania

- <44,02% (m/m)

- 0,38% -n/m)

- całkowita

- 30 mPa·/,

- 31 mPa·/.

Przykład Π. Do reaktora szklanego zaopatrzonego w mieszadło mechaniczne i chłodnicę zwrotną wprowadzono 724g formaliny o stężeniu 36,8% (m/m), 66g mocznika i 7g kwasu solnego. PH mieszaniny reakcyjnej wynosiło 0,90. Podwyższono temperaturę mieszaniny reakcyjnej do 98°C i prowadzono kondensację przez 30 minut. Obniżono temperaturę do 60°C i wdozowano 155g katalizatora będącego produktem oksyetylenowania trietanoloaminy do wodorotlenku N,N,N,N-tetra(2-hydroksyetyleno) amoniowego oraz 149g melaminy. Całość ogrzano do temperatury 85°C i prowadzono reakcję przez 150 minut, obniżono temperaturę do 55°C i dodano kwas solny w ilości 20g do pH = 8. Ponownie podwyższono temperaturę do 85°C i kontynuowano proces przez 120 minut. Mieszaninę reakcyjną ochłodzono do temperatury 50°C i wdozowano 35,5g mocznika. Proces addycji prowadzono w temperaturze 50-60°C, w czasie 25 minut. Potem obniżono temperaturę do 25°C i wdozowano 35g kwasu solnego.

169 248

Żywicę otrzymano przy stosunku molowym mocznika do formaldehydu, wodorotlenku N,N,N,N-tetra(2-hydroksyety,leno)-amoniowego i melaminy jak 1 : 8,06 : 0,64 : 1,1. Ilość mocznika dodanego w końcu· procesu wynosiła 0,7 mola na 1 mol melaminy. Otrzymana żywica

posiadała następujące właściwości: pH zawartość suchej substancji zawartość wolnego formaldehydu rozpuszczalność w wodzie lepkość po syntezie lepkość po 30 dniach magazynowania w temperaturze 18-20°C odporność na zamarzanie

-7,2 - 44,9% (m/m) - 0,72% (m/m) - całkowita, - 311 mPa-s - 45 mPa-s, - do

Przykład III. Zsyntezowano żywicę, podobnie jak w przykładzie II, przy stosunku molowym mocznika do formaldehydu, wodorotlenku N,N,N,N-tetra(2-hydroksyetyleno)-amoniowego i melaminy jak 1 : 8,6 : 0,15 : 1,1. Ilość mocznika dodanego w końcu procesu wynosiła 0,7 mola na 1 mol melaminy. Otrzymana żywica posiadała następujące właściwości:

pH zawartość suchej substancji zawartość wolnego formaldehydu rozpuszczalność w wodzie lepkość po syntezie stabilność żywicy

-7,0 - 45,8% (m/m) - 0,83% (m/m) - całkowita -185 mPa-s - przez 7 dni.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz

Cena 2,00 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób wytwarzania termoutwardzalnej żywicy mocznikowo-melaminowo-formaldehydowej w wieloetapowym procesie kondensacji mocznika i melaminy z formaldehydem w obecności katalizatora aminowego przy stosunku molowym składników w granicach 0-1 :1 : 3-12: 0,1-2,5 z uwzględnieniem temperatury reakcji w zakresie 80-100°C i okresowym jej obniżaniem w trakcie kolejnych etapów poniżej 60°C, znamienny tym, że w początkowym etapie mocznik kondensuje się z formaldehydem w obecności kwasu solnego, przy pH = 0,8-1,5 i stosunku molowym 1 : 7,0-8,5, w temperaturze 80-100°C, w czasie 30-120 minut, po czym w następnym etapie obniża się temperaturę poniżej 60°C i dodaje katalizator będący produktem oksyetylenowania trietanoloaminy do wodorotlenku N,N,N,N-tetra(2-hydroksyetyleno)-amoniowego oraz melaminę w stosunku molowym odpowiednio 0,15-0,8 : 1,1 w przeliczeniu na 1 mol mocznika, podwyższa temperaturę do 85-95°C i prowadzi proces w czasie 125-150 minut, potem w dalszym etapie obniża się temperaturę poniżej 60°C, zobojętnia mieszaninę reakcyjną kwasem solnym do pH = 7,5-8,0 i dalej prowadzi proces w temperaturze 85-95°C, w czasie 90-120 minut, a następnie w etapie końcowym obniża się temperaturę poniżej 60°C, wprowadza mocznik w ilości 0,5-0,7 mola w przeliczeniu na 1 mol melaminy i prowadzi proces addycji w temperaturze 40-60°C, w czasie 20-40 minut, po czym neutralizuje się żywicę kwasem solnym do pH = 7,0-7,5.