SU806693A1 - Способ получени карбамидной смолы - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к способам получени  карбамидных смол, примен емых дл  изготовлени  древесностружечных плит, фанеры, теплоизол ционных изделий и других назначений.

Известен способ получени  карбамидной смолы конденсацией мочевины с концентрированным формгшьдегидом в среде с переменной кислотностью при нагревании I-,

Однако смола, полученна  известным способом,не достаточно стабильна при хранении.

Цель изобретени  - улучшение регулировани  процесса поликонденсации , устранение образовани  побочных нерастворимых продуктов и повышение стабильности, смол.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе дл  конденсации используют формалин, содержащий 50-70% формальдегида и 2-6% метанола, наход щегос  в рецикле в процессе конденсации и конденсацию ведут до содержани  метанола в смоле 0,2-0,6%.

Конденсацию с рециклом метанола осуществл ют при 80-10О С.

Процесс может быть непрерывным и периодическим.

Получениеразличных типов карбамидных смол на основе концентрированного формалина по этому способу не предусматривает принципиальных

изменений известных мол рных соотношений основных исходных компонен-. тов формальдегида и мочевины.

В зависимости от типа полученной СМО.ЛЫ возможны различные мол рные

соотношени  формальдегида к мочевине: от 1,33:1 (дл  малотоксичных смол) до 2,4:1 (дл  смол неограниченно растворимых в воде).

При непрерывном исполнении процесса рецикл метанола в процессе поликонденсации осуществл етс  путем возврата сконденсированных паров метанола , поступающих в общий холодильник из каскада реакторов, в которых проводитс  поликонденсаци , в первый реактор с доведением содгржани  метанола в смоле до величины 0,2-0,6L.

При периодическом исполнении

процесса рецикл метанола в процессе поликоиденсации - осуществл етс  путем возврата сконденсированных в холодильнике паров метанола, выдел ющихс  иэ реакционной смеси, в реактор , где проводитс  поликонденсаци , с доведением содержани  метанола в смоле до величины 0,2-0,6%. Процесс поликонденсации с рецик метанола осуществл етс  при температуре 80-100®. При этом основна часть метанола вступает в реакцию с образованием метоксильных групп. Присутствие нахол щегос  в рецикле Метанола в реакционной смеси обеспечивает м гкое протекание про цесса поликонденсации, устранение побочных реакций с образованием нераствориьвдх продуктов и создает возможность хорошего регулировани  процесса, ,Получаема  таким путем смола, содержаща  несколько процен тов метоксильных групп и 0,2-0,6% свободного метанола характеризуетс как установлено, повышенной стабильностью при хранении (более 3-х мес. при 20°С и более 20 сут. при ).. . Способ может быть осуществлен как с использованием сухой мочевин так н.концентрированных растворов мочевины (плава мочевищл) . Предлагаемый способ получени  смолы иллюстрируетс  примерами. П р и м е р 1. Концентрированн формалин, содержащий 60,2% формаль дегида и 4,6% метанола, предварительно нейтрализованный сначала 10%-ным раствором едкого натра до рН 5,2, а затем 25%-ной аммиачной водой до рН 6,85, непрерывно подаетс  в первый реактор, снабженный мешалкой и паровой рубашкой и соединенный с обратным холодильником, общим дл  каскада из двух реакторо со скоростью, обеспечивающей пребы ние реакционной смеси в реакторе в течение 30 мин. В этот же реакто непрерывно Дозируетс  80%-ный раст вор мочевины. Дозировка осуществл етс  .таким образом, чтобы на 100 вес.ч. 80%-н го раствора мочевины приходилось 132,9 вес.ч. 60,2%-ного формалина. В первый- реактор также непрерывно ввод т 10%-ный раствор едкого натра количестве, обеспечивающем величину рН наход щегос  в реакторе продукта, равной 5,6. Температуру в реакторе поддерживают в пределах 92-93°С. Полученный в первом реакто продукт конденсации через гидрозатвор поступает на второй реактор, оборудованный так же,как первый реактор . Также во второй реактор пода етс  10%-ный раствор едкого натра в количестве, обеспечивающем достижен в зкости 50 с по вискозиметру ВЗ-4 Врем  пребывани  в этом реакторе 30 мин. Температуру в реакторе поддерживают в пределах 97-98,С. Пары метанола и водыиз обоих реакторов поступают в общий холодильник, весь |конденсат возвращаетс  в первый реактор. Из второго реактора продук непрерывно через гидрозатвор поступает в третий реактор. Перед поступлением в третий реактор продукт в линии подачи непрерывно нейтрализуетс  10%-ным-раствором едкого натра до рН 7,4. Третий реак;тор снабжен мешалкой и вод ной рубашкой . В этот же реактор непрерывно дозируетс  суха  гранулированна  мочевина в количестве 50% от мочевины, подаваемой в первый реактор. Температура реакционной смеси в третьем реакторе составл ет 63-64С, а врем  пребывани  в этом реакторе - 30 мин. Из третьего реактора смола через гидрозатвор непрерывно насосом подаетс  в трубчатый теплообменник, где охлаждаетс  захоложенной водой до З0с и поступает в складские емкости . Выход смолы 229 вес.ч. на 100 вес.ч. мочевины. Полученна  смола характеризуетс  следующими показател ми: Содержание сухого остатка ,%66,1 Условна  в зкость по вискозиметру ВЗ-4 при , сек в момент изготовлени 32 через 90 сут хранени  при 20°С 144 через 20 сут хранени  при 146 Содержание свободного формальдегида,%0,24 Содержание свободного метанола, % 0,42 Врем  желатинизации при , с. 46 Жизнеспособность при 20С, ч 9 Смешиваемость смолы с водой при соотношении не менее 2:1 Полна  Концентраци  водородных ионов, рН 7,2 Предел прочности при скалывании в воде в течение 24 ч. кгс/см 24 Пример 2. Концентрированный формалин, содержащий 50% формальдегида и 6% Метанола, предварительно нейтрализованный 10%-ным раствором едкого натра до рН 6,4,непрерывно одаетс  в первый реактор, снабженый мешалкой и паровой рубашкой соединенный с обратным холодильниом , общим дл  каскада из двух реакоров , со скоростью, обеспечивающей ребывание реакционной смеси в реакоре в течение 30 мин. В этот же еактор непрерывно дозируетс  граулирован а  мочевина. Дозировка существл етс  таким образом, чтобы а 100 вес.ч. мочевины приходилось 10 вес.ч. 50%-ного формалина. Темературу в реакторе при перемешиваии поддерживают в пределах 80-81 СПолученный в первом реакторе продукт конденсации через гидрозатвор- поступает во. второй реактор, оборудованный так же, как первый реактор. Также во второй реактор непрерывно ввод т 1%-ный раствор серной кислоты в количестве, обеспечивающем величину рН наход щегос  в реакторе проjDiyKTa , равной 5,2. Температуру в реакторе поддерживают в пределах 97-98°С. Врем  пребывани  в этом реакторе 25 мин. Пары метанола и воды из обоих реакторов поступают в общий холодильник, весь конденсат возвращаетс  в первый реактор. Из второго реактора продукт непрерывно через гидрозатвор поступает в третий реактор. Перед поступлением в третий реактор продукт в линии подачи не прерывно нейтрализуетс  10%-ным .. раствором едкого натра до рН 7,5. Третий реактор снабжен мешалкой ивод ной рубашкой. В этот же реактор непрерывно дозируетс  мочевина в количестве 25% от мочевины, подававмой в первый реактор. Температура . в реакционной смеси в третьем реакторе составл ет 62-6З С, а врем  пребывани  в этом реакторе - 30 мин. Из третьего реактора смола через гидрозатвор непрерывно насосом подаетс  в трубчатый.теплообменник, где охлаждаетс  захбложенной водой до и поступает в складские . емкости.

Выход смолы 272 вес.ч. на 100 вес.ч. мочевины.

Полученна  смола характеризуетс  . следующими показател ми:

Содержание сухого

62,4

остатка, %

Условна  в зкость по

вискозиметру ВЗ-4 при

20°С, сек в мрмент

37,0 изготовлени 

через 90 сут хранени 

при 20°С 142

через 20 сут хранени 

при 30°С 146.

Содержание свободного 0/7

формальдегида,%

Содержание свободного 0,52

метанола, %

Врем  желатинизации при

, с 26

Жизнеспособность при

20°С, .4

Смешиваемость смолы с

водой при соотношении

по массе 2;1

Полна 

Концентраци  водородных

7,4

ионов, рН

Предел прочности при .

скалывании по клеевому

слою фанеры после вымачи- вани  в воде в течение

24 ч кгс/см 21

Пример 3, Концентрированный формалин, содержащий 0% формальдегида и 2% метанола, предварительно нейтрализованный до рН 5,2 непрерывно подаётс  в первый реактор,снабженный меШсшкой и паровой р/башкой и соединенный с обратным XOJJдильникoм, общим дл  каскада из двух реакторов, со скоростью, обеспечивающей пребывание реакционной смеси в реакторе в течение 30 мин. В этот же реактор непрерывно дозируетс  плав мочевины, с содержанием последней 76,8%. До0 зировка осуществл етс  таким образом, чтобы на 100 вес.ч, плава мочевины приходилось 110 вес.ч. 70%-ного формалина . В первый реактор также непрерывно вводитс  10%-ный раствор

5 едкого натра в количестве, обеспечивающем величину рН наход щегос  в реакторе продукта равной 5,6. Температура в реакторе поддерживаетс  в пределах 92-93с. Полученный

0 в первом реакторе продукт конденсации через гидрозатвор поступает во второй реадтор, оборудованный так же, как первый реактор. Также во второй реактор подаетс  10%-ный раствор .едкого натра в количестве,

5 обеспечивающем достижение в зкости 52 с по вискозиметру ВЗ-4. Температура в реакторе поддерживаетс  в пределах 99-100°.С. .Врем  пребывани  в этом реакторе 30 мин. Пары метанола

0 и воды из обоих реакторов поступают . в общий холодильник. Вс-сь конденсат возвращаетс  в первый реактор. Из второго реактора пг эдукт .непрерывно через гидрозатвор поступает

5 в третий реактор. Перед поступлением в третий реактор продукт в линии подачи непрерывно нейтрализуетс  10%-нйм раствором едкого натра до рН 7,5. Третий реактор

0 снабжен мешалкой и вод ной рубашкой . В этот же реактор непрерывно дозируетс  плав мочевины в количестве 50% от подаваемого в первый реактор . Температура реакционной смеси в третьем реакторе составл ет 645 65°С, а врем  пребывани  в этом реакторе - 30 мин. Из третьего реактора смола через гидрозатвор непрерыв ,но насосом подаетс  в трубчатый теплообменник, где охлаждаетс  за0 холоженной водой и поступает в склгщские емкости.

Выход смолы 227 вес.ч. на 100 вес.ч. мочевины.

5

Полученна  смесь характеризуетс  следующими показател ми:

Содержание сухого

остатка, %65,7

Условна  в зкость по

вискозиметру ВЗ-4,с

О

в момент изготовлени  32

через 90 сут хранени 

при 20С - 136

через 20 сут хранени 

при

148 / Содержание свободного формальдегида,% Содержание свободного метанола,% Врем  желатиниэации при , с Жизнеспособность при 20°С, ч Смешиваемость смолы с водоа при соотношении по массе 2 lПолна  Концентраци  водородных ионов, рН7,2 Предел прочности при скалывании по клеевому слою фанерыпосле вымачивани  в воде в течение 24 ч кгс/см 21 П- р и м е р 4, Концентрированн формалин, содержащий 55,4% формаль дегида и 5% метанола,, предварител но нейтрализованный 10%-ньии раство ром едкого натра до рН 7,5 непреры но подаетс  в первый реактор, снаб женный метаалкой и паровой рубашкой и соеддиненный с обратным холодильн ком, общим дл  каскада из двух реакторов , со скоростью, обеспечиваю щей -пребывание реакционной смеси в реакторе в течение 25 мин, В этот реактор непрерывно дозируетс  гранулированна  мочевина . Дозировка осуществл етс  таким образом, чтоб на 100 вес.ч. мочевины приходилось 189,6 вес,ч. 55,4%-ного формальдегида . Температура в реакторе при перемешивании поддерживаетс  .в пределах 94-95°С, Полученный в пер реакторе продукт конденсации .через гидрозатвор поступает во второй реактор, .оборудованный так же, как первый реактор. Также во второй ре актор непрерывно вводитс  30%-ный раствор бензосульфокислоты в количестве , обеспечивающем величину рН наход щегос  в реакторе продукта, равной 5,2, Температура в реакторе поддерживаетс  в пределах ЭЭ-ЮО С Врем  пребывани  в этом реакторе 25 мин. Пары метанола и воды из обоих реакторов поступают в общий холодильник, весь конденсат возвра щаетс  в первый реактор. Из второго реактора продукт непрерывно через ,гидрозатвор поступает в третий реактор. Перед поступлением в третий реактор продукт в линии подачи непрерывно нейтрализуетс  10%-ным раствором едкого натра до рН 7,5, Третий реактор снабжен мешалкой, паровой рубашкой и обратн холодильником. В этот же реактор непрерывно дозируетс  концентрированный формалин, нейтрализованный 10%-ным раств.ором едкого натра до рН 7,5 в количестве,обеспечивающем содержание формальдегида в продук-. те, выход щем из реактора, равным 5%. Температура реакционной смеси в третьем реакторе составл ет 99ЮО с , а врем  пребывани  в этом реакторе 15 мин. Из третьего реактора смола через х идрозатвор непрерывно насосом подаетс  в трубчатый теплообменник, где охлаждаетс  захоложенной водой до стабилизируетс  в линии 25%-ной аммиачной водой до достижени  величины рН 8,1 и поступает в складские емкости. Выход смолы 319 вес,ч, на 100 вес. ч, мочевины. Полученна  смола характеризуетс  следующими показател ми: Содержание сухого остатка, %62,7 Смешиваемость с водой Неограниченна  Условна  в зкость по вискозиметру ВЗ- при ,с в момент изготов.пени 12,4 через 170 сут хранени  27,5 Концентраци  водородных ионов, рН8,1 Содержание свободного формальдегида,%4,26 Содержание свободного метанола, % 0,6 Пример 5, В реактор, снабж .енный обратным холодильником, мешалкой и- паровод ной рубашкой,загружаетс  188,3 вес,ч, концентрированного формалина, содержащего 53,1% формальдегида и 4,9% метанола . Введением 10%-ного раствора едкого натра формалин нейтрализуетс  до рН 7,5,. после чего в реактор вводитс  100 вес,ч, гранулированной мочевины. Содержимое реактора нагреваетс  до 95-96С и при этой температуре проводитс  конденсаци  в течение 30 мин. При этом пары метанола и воды, конденсиру сь в холодильнике, возвращаютс  обратно в .реакционную массу. Введением 1%-ного раствора серной кислоты рН реакционной смеси доводитс  до 5,3, после чего конденсаци  в кислой среде при температуре 95-9бс проводитс  в течение 30 мин. Введением в реактор 10%-ного раствора едкого натра рН доводитс  до величины 7,5. Продукт поликонденсации охлаждаетс  до . В реактор вводитс  50 вес.ч. гранулированной мочевины и проводитс  дополнительна  конденсаци  с мочевиной при 62-63С в течение 30 мин. После этого смола охла кдаетс  в реакторе до 30°С и сливаетс  в складские емкости. Выход смолы - 340 вес,ч. Полученна  характеризуетс  следующими показател ми: Содержанй е сухого остатка, %67,2

Условна  в зкость по

вискозиметру ЙЗ-4

при с в момент

34

изготовлени 

через 90 сут хранени 

при 148

через 20 сут хранени 

при 150 0,24

Содержание свободного

формальдегида,% .

Содержание свободного

метанола,% 0,52

Врем  желатинизации при

, с 42 10

Жизнеспособность при

20С, Ч

Смешиваемость смолы с

водой при соотношении по массе 2:1

Полна 

Концентраци  водород7 ,6 ных ионов, рН

Предел прочности при

скалывании по клеевому

слою фанеры после вымачивани  в воде;в течение.

кгс/см . 21

Как видно из приведенных в примерах 1-5 данных, предлагаемый способ .обеспечивает в процессе взаимодействи  мочевины с концентрированным формалином четкое регулирование процесса поликонденсации, проведение ее в м гких услови х, исключающих образование побочных нерастворимых продуктов, что находит свое пр мое про вление в высокой стабильности получаемых смол при хранении (более 3 мес при 20с и более 20 су при ). При этом высока  концентраци  реагирующих веществ и мала  производительность технологического оборудовани  - более чем в 1,5 раза выше, чем в существующих

производствах. Стади  сушки смол в предлагаемом способе полностью отсутствует , соответственно сокращаютс  энергозатраты, а главное отсутствуют и характерные дл  производства карбамидных смол сточные воды , содержащие значительные количества формальдегида и метанола, процесс получени  карбамидных смол по предлагаемому способу  вл етс  Поностью бессточным, что очень важно как с точки зрени  экономической, (так и с точки зрени  охраны окружающей среды.

Claims (2)

1.Способ получени  карбамидной смолы конденсацией мочевины с концентрированным формальдегидом в среде с переменной кислотностью при нагревании, отличающийс  тем, что, с целью четкого регулировани  процесса конденсации, устранени  образовани  побочных нерастворимых продуктов и повышени  стабильности смол при хранении, используют формалин, содержащий 50-70% формальдегида и 2-6% метанола, наход щегос  в рецикле в процессе конденсации, и конденсацию ведут до содержани  метанола в смоле 0,2-0,6%.

2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что процесс конденсации с рециклом метанола осуществл ют при 86-100 С.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по за вке 2159428/23-05, 0 кл, С 08 G 12/12, 1975.