SU313362A1 - КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ КАРБАМИДНОЙ СМОЛЫи КРАХМАЛА - Google Patents

Description

1

Известна композици  на основе водорастворимой карбамидной смолы, полученной в щелочной среде при температуре не более 80°С, и крахмала.

Предлагают композицию на основе водорастворимой смолы, полученной совместной конденсацией ацетона и карбамида, ил  этиленкарбамида , или меламина с формальдегидом в присутствии щелочного катализатора при температуре не более 70°С.

Композици  находит широкое применение в качестве средства дл  склеивани  бумажных изделий, таких как гофрированные прессованные бумажные плиты, бумажна  лента (при намотке ее в рулоны), мелованна  бумага дл  высоких гл нцев; а также композици  щироко используетс  дл  нанесени  поверхностных покрытий на различных сортах бумаги, как средство дл  повыщени  механической прочности бумаги различных сортов, и в составе средств дл  аппретировани  текстильных изделий в качестве смолообразующего компонента .

Наличие в составе склеивающего средства сополимера винилацетата с малеиновым ангидридом , а также крахмала оказывает эффективное вл ние на приклеивание гофрированных прессованных бумажных плит и других сортов бумаги в отношении удобства применени  в услови х эксплуатации, прочности склеивани  и стабильности композиции.

Кроме того, добавление к склеивающему средству кетональдегидной конденсационной смолы оказывает весьма эффективное действие дл  придани  водоустойчивости.

По предлагаемому способу ацетон и карбамид или меламин взаимодействуют с формальдегидом при комнатной температуре или при температуре ниже 70°С, в присутствии щелочного катализатора, такого как гидраты окисей или карбонаты щелочных или щелочноземельных металлов (например, гидрат окиси натри , гидрат окиси кали , углекислый барий), или органические основани  (например, метиламин , диэтиламин). По окончании реакции непрореагировавшие вещества отгон ют при пониженном давлении дл  получени  водорастворимой , бесцветной, прозрачной с.молы, к которой подмешивают крахмал и сополимер винилацетата с малеиновым ангидридом. Получают состав, включающий три компонента.

А. Получение щелочной соли сополимера винилацетата и малеинового ангидрида.

20 г винилацетата, 20 г малеинового ангидрида и 400 г бензола помещают в литровую трехгорлую колбу, снабженную мешалкой,

термометром и обратным холодильником. С этой смесью провод т реакцию в течение 2 час при температуре 80±1°С в присутствии 0,2 г перекиси бензола в качестве инициатора полимеризации . По окончанин реакции бензол отфильтровывают и нолученный сополимер высушивают до посто нного веса в вакуум-сушильном шкафу нрн температуре 80-100°С. Выход количественный, равен 40 г. 40 г соиолимера раствор ют в 220 г воды при нагревании . После охлаждени  раствор нейтрализуют растворо.м 14,7 г гидрата окисн натри  в 47,8 г воды, причем получаетс  320 г 15%-иого водного раствора сОПолнмера винилацетата с малеиновым ангидридом.

Б. Получение водорастворимой смолы,  вл юидейс  нродуктом совместной конденсации ацетонкарба.мида (или этиленкарбамида) с формальдегидом.

1)29,0 г (0,5 моль) ацетона и 194,8 г (2,4 моль) 37%-ного раствора формальдегида («формалина) помеш.ают в колбу Эрлепмейера на 500 мл, снабженную тер.мометром, после чего добавл ют 12,0 г (0,2 моль) мочевины. После полного растворени  мочевины постепенно добавл ют 11,0 г 20%-ного водного раствора гидрата окиси натри . Ввиду того, что температура должна новышатьс  по мере хода экзотермической реакции, реакционную смесь, наход щуюс  в колбе, выдерживают при температуре -j-30°C. После прекрандени  тепловыделени  реакционную смесь оставл ют сто ть в продолжение 24 час при комнатной температуре. После окончани  реакции непрореагировавшие вещества отгон ют при температуре ниже 50°С при пониженном давлении . В результате получают 201,9 г водорастворимой бесцветной прозрачной слюлы, содержащей 51,1% твердого вещества.

2)29,0 г (0,5 моль) ацетона и 243,5 г (3,0 моль) 37%-ного мормалина номещают в колбу Эрленмейера на 500 мл, снабженную термо .метром, после чего добавл ют 18,0 г (0,3 моль) карбамида. После полного растворени  карбамида постепенно добавл ют 11,0 г 20%ного водного раствора гидрата окиси натри . Примен   методику, изложенную в нримере 1, получают 243,7 з водорастворимой бесцветной прозрачной с.молы, содержащей 47,5% твердого вещества.

3)29,0 г (0,5 моль) ацетона, 162,3 г (2,0 моль) 37%-ного формалина и 12,0 г (0,2моль) карбамида номещают з трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную мешалкой, термометром и конденсатором с возд;ущным охлаждением . После полного растворени  карбамида добавл ют 5,0 г гидрата окиси кальци . Ввиду того, что температура должна будет пОВышатьс  в результате хода экзотермической реакции, реакционную смесь выдерживают при температуре около 50°С, примен   неоднократное охлаждение водой. После того, как выделение тепла прекратитс , продолжают реакцию, примеп   нагревание на вод ной бане при 50°С в продолжение 2-3 час.

После окончани  реакции катализатор отдел ют путем фильтровани . Пе вошедщее в реакцию вещество, содержащеес  в фильтрате, отгон ют при те.лтературе ниже при попиженном давлении, получают 182,3 г водорастворимой бесцветной нрозрачной смолы, содержащей 57,2% твердого вещества.

4) 29,0 г (0,5 моль) ацетона, 194,8 г (2,4 моль) 37%-пого фор.малина и 18,3 г (0,2моль)

этиленкарбамида со степенью чистоты 94% помегцают в колбу ЭрлеНМейера на 500 мл, снабжешдю термометром. После полного растворени  этиленкарбамида добавл ют 11,0 г 20%-ного водиого раствора гидрата окиси натри . Последующие операции провод т, как указано в при.мере 1. В результате получают 200,5 г водорастворимой, бледно-желтой или же бесцветной прозрачной смолы, содержащей 58,9% твердого вещества.

5) 29,0 г (0,5 моль) ацетона, 243,5 г (3,0 моль) 37%-ного формалина и 27,5 г (0,3моль) этиленкарба.мида со степенью чистоты 94% помеща от в колбу Эрлен.мейера е.мкостью 500 мл. Колба Эрленмейера снабжена термометром . После полного растворени  этиленкарбамида добавл ют 11,0 г 20%-ного водного раствора гидрата окиси натри . Далее постунают , как указано в примере 1. Получают 198,9 г водорастворимой, желтоватой или бесцветной нрозрачной смолы, содержащей 51,27о твердого вещества.

6) 29,0 г (0,5 моль) ацетона; 194,8 г (2,4 моль) 37%-ного формалина и 25,8 г (0,2моль) маламина помещают в четырехгорлую колбу

емкостью 500 мл, снабженную мешалкой, термоментром , канельной вороикой и обратным холодильником. К указанной смеси добавл ют по капл м 11,0 г (0,55 моль) 10%-ного водного раствора гидрата окиси натри . Ввиду

повьинени  температуры в результате экзотермической реакции колбу охлаждают водой несколько раз с таким расчето.м, чтобы те.мнература не поднималась выше -f-70°C. После прекращени  тепловыделени  реакцию продолжают , подогрева  смесь на вод ной бане при температуре в течение 30 мин. Реакционна  система, нервоначально содержаща  белую взвесь нерастворившегос  мела.мина, но мере хода реакции становитс  прозрачной,

приобрета  слегка желтоватый оттенок, за счет умсньгиенн  количества меламипа, не вон1едшего в реа1щию. По окончании реакции отгон ют незначительное количество непрореагировавщего формальдегида coBiMecTHO с

водой при температуре ниже 50°С при пониженном давлении. В результате получают 207,0 г водорастворимой, слегка желтоватой, прозрачной смолы, содержащей 51,2% твердого вещества. В отличие от известных в насто щее врем  меламинформальдегидных смол, смола, полученна  в соответствии с описанным выше процессом, имеет весьма продолжительный прСхТельный срок хранени  и iie измен ет сколько-нибудь значительно и поПри получении указанных выше водорастворимых смол,  вл ющихс  продуктами совместной конденсации ацетонкарбамида (или этиленкарбамида, или меламина) с формальдегидом , карбамид, этнленкарбамид и меламин могут примен тьс  раздельно или же в сочетании из двух или трех названных продуктов с целью получени  гомолога. Предпочтительно примен ть карбамид (или этиленкарбамид , или меламин, а также их смеси) в количестве , меньшем чем 1 моль по отношению к 1 моль ацетона. Далее рекомендуют, чтобы пропорциональное соотношение между суммарным количеством ацетона и карбамида (или этиленкарбамида, меламина или смеси их) по отношению к альдегиду было 1 моль к 2-6 моль. Температуру реакции нужно регулировать с таким расчетом, чтобы она не превышала 70°С, лучше чтобы она выбиралась в пределах между код натной и +70°С. Если температура реакции будет превышать -f 70°С, молекул рный вес полученной смеси чрезмерно возрастает. Это приводит к ухудшению растворимости смолы в воде и, как следствие, эффективность в части придани  во.доустойчивости снижаетс . Количество водорастворимой смолы,  вл ющейс  продуктом совместной конденсации и добавл емой к крахмалу, желательно поддерживать в пределах 0,5-5 ч. по весу в пересчете на содержание твердого вешества на 100 ч. крахмала.

В. Стандартные составы крахмальной пасты, примен емой дл  приклеивани  гофрированных прессованных бумажных плит.

Крахмальна  паста, примен ема  в приводимых ниже стандартных составах, дана в том виде, в каком она обычно примен етс  изготовител м-и гофрированных прессованных бумажных плит.

Носитель, г

омпонент, г

96Крахмал

163Вода

2,9Едкий натр

Вода

Пример 1. 30%-пый водный ра-створ водорастворимой смолы Б смешивают с сополимером винилацетата с малеиновым ангидридом в соотношении 4:6 по весу, после чего смесь добавл ют к крахмалу в количестве 15% (около 2,6%, счита  па пасту) дл  получени  желаемого состава.

Пример 2. Можно приготовить состав Б (3) с тем отличием, что примен ют 30%-ный водный раствор водорастворимой смолы Б (4),  вл юцд,ейс  продуктом совместной конденсации ацетона, этиленкарбамида и формальдегида .

Пример 3. Можно приготовить состав Б (3) с тем отличием, что иримен ют 30%-ный водный раствор водорастворимой смолы Б (6),  вл ющейс  продуктом совместной конденсации ацетона, меламина и формальдегида.

Подготавливают участок дл  скле11вани  площадью 1 ,i(.uX15 мм (основной материал-

фирма «Хонсю пейпер мэнифекчюринг компани лимитед, плотностью 240 гофрирующий материал - той же фирмы, плотностью 140 глг); склеивают материал с применением составов, описанных в приводимых выше примерах , причем соблюдают нижеуказанные услови  дл  склепвани . Устойчивость к воздействию влаги у пластин из гофрированной прессованной бумаги исследуют так: упом нутую пластину нагружают грузом, равным 100 г, и

дают ей плавать в воде, заполн ющей ванну термостата, имеющей температуру +20°С; затем определ ют промежуток времени до погружени  листа в воду. Из результатов, приведенных в табл. 1  сно видна замечательна 

устойчивость. По сравнению с крахмальной пастой, не содержащей добавок, а такл-се с из12 ,8 вестными смолами отмечают сокращение вре232 ,8 мени, необходимого дл  склеивани : процесс 1,9 сгклеивани  можно осуществл ть при более 93,2

низких температурах.

Таблица 1

Условные обозначени : X-образец погружаетс  на 10 сек в ванну дл  испытани  водостойкости; А-погружаетс  на 1 час (плоха  характеристика); О - погружаетс  на 24 час (хороша  характеристика); 0 - не погружаетс  за врем , превышаюшее 24 час (превосходны; i.oiiaa).

Состав В - водный раствор частично алкплироранной мел а ГУ; инфорл альдегидной смолы (мстилольна  группа частично зтерифицирована этанолом). Показатели: пнешиий вид-бссцвет1а  прозрачна  жидкость; «NN 39,3%; в зкость 8,95 спуаз (вискозиметр тииа Брукфильда , 25°С); удельный вес I.101 (25°С).

Состав Г - водный раствор смеси ;.п.монпевой соли смолы,  вл ющейс  продуктом предварительной конденсации винилацетата, малеинового ангидрида и ацетопформальдегида.

Показатели; внешний вид - в зка  жидкость оранжевого цвета; водородный показатель рН 7,3; в зкость 1760 ст/аз (вискозиметр №. 2 Брукфильда, 25°С). «NN 31,8,

Примечание: 1. Прочность склеивани  измер ют с помощью прибора по Пайну после того, как один из испытуемых образцов вЫдТ,ерн;ан в атмосфере с относительной влажностью-90% при40°С. Водоустойчивость определ ют по отношению к гофрированному ; атериалу на основе прессованной бумаги после погружени  в воду, имеющую температуру 20°С, на 24 час.

2. X .............,.....

Далее, двойную гофрированную пластипу из ирессованной бумаги покрывают склеивающей пастой, состав которой приведен в примере 1, после чего прочность склеивани  определ ют с помощью испытательного прибора по Пайну. Результаты определений приведены в табл. 4.

Плита из прессованной бумаги, покрыта  гофрироваппым материалом с одной стороны (плотность такого материала мар-ки «SCP 140 г/м, изготовление фирмы «Хоншу пейпер мэиифскчюринг компани  лимитед) и прокладочный материал (RB-300 г/м ), изготовление фирмы «Ренге Шикл комиани лимитед ) покрыты пастой, состав которой приведен в примере 1, и высушены при 130°С за 5 сек. По сравнению с известными склеивающими средствами, как это следует из табл. 2, добавление небольшого количества состава обеспечивает повышенную .прочность склеивани  при воздействии высокой температуры и высокой влажности. Одновременно достигаетс  лучша  водоустойчивость.

Таблица 2

Таблица 3

Скорость .действи  машины, об/мин (м/мин): 800 (68). Упругость паров ) обогрев;:имцей пластины, атм: 7,5. Концентраци  крахчальной иасты, %;

при одностороннем нанесении20

при двустороннем нанесении21,3.

Примечание: испытуема  проба D: 50 -«.и X 50 мм (5-.6 гофров), Е: 31 (12-13 гофров).

Предмет изобретени 

Композици  на основе карбамидной смолы и крахмала, например, дл  проклейки бумаги, отличающа с  тем, что в композицию введен сополимер винилацетата и малеинового анТаблица 4

мм X 81 мм

гидрида, и в качестве смолы использована смола, полученна  путем совместной конденсации ацетона и карбамида, или этиленкарбамида , или меламина с формальдегидом в присутствии щелочного катализатора при температуре не более 70°С.