CH141890A - Verfahren zur Herstellung von Kondensationsprodukten aus Karbamiden und Aldehyden. - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Kondensationsprodukten aus Karbamiden und Aldehyden.

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CH141890A
CH141890A CH141890DA CH141890A CH 141890 A CH141890 A CH 141890A CH 141890D A CH141890D A CH 141890DA CH 141890 A CH141890 A CH 141890A
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      Verfahren    zur Herstellung von Kondensationsprodukten aus     Karbamiden     und Aldehyden.    Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver  fahren zur Herstellung von durchsichtigen  Kondensationsprodukten aus     Karbamiden     und Aldehyden.  



  Bei der     Herstellung    dieser     Kondensa-          tionsprodukte,    zum Beispiel aus. Harnstoff  und Formaldehyd, mindestens teilweise in  saurer Lösung, bat es sich ,gezeigt,     dass    es  unbedingt erforderlich ist, einen anfänglichen  Überschuss an Aldehyd zu verwenden, da  sonst getrübte Produkte entstehen. Als Über  schuss kann ein Verhältnis von mehr als  1     Mol.    Aldehyd auf ein     Mol.    des     Karbamides     bezeichnet werden.

   Die Reaktion erfolgt in  der Weise, dass sich vorerst mit dem über  schüssigen Aldehyd ein labiles Zwischen  kondensationsprodukt bildet, das im weiteren  Verlauf des Prozesses den labil gebundenen  Aldehyd wieder abspaltet und in eine) sta  bilere Form übergeht.         Zwischen    den labilen Kondensationspro  dukten und dem vorhandenen freien Alde  hyd einerseits und den stabileren Formen  der     Zwischenkondensationsprodukte    ander  seits besteht ein Gleichgewichtszustand, der  durch die Anwesenheit von freiem Aldehyd  zu Gunsten der stabileren Formen verscho  ben wird.

   Da es bisher nicht gelungen ist,  den gesamten     abspaltbaren    Aldehyd der  labilen     Zwischenkondensationsprodukte    vor  ihrer     Gelatinierung    und Härtung zu entfer  nen, enthalten die nach den bisherigen Ver  fahren hergestellten gehärteten     Endprodukte     stets eine gewisse Menge an freiem Aldehyd,  der die Bildung der vollständig stabilen,  harten Endprodukte verhindert und die Ur  sache der beim Lagern der Waren sich bil  denden Sprünge und Risse bildet. Der Wert  der nach den bisherigen Verfahren herge  stellten Produkte wird hierdurch natürlich  stark beeinträchtigt.

        Es wurde nun gefunden, dass man bei  diesen bekannten Herstellungsverfahren zu       vollkommen    durchsichtigen (beispielsweise  glasklaren) und unbegrenzt haltbaren End  produkten, die frei von     abspaltbarem    Al  dehyd sind, gelangt, wenn man nach dem  Verfahren gemäss Erfindung das     Karbamid     dem Aldehyd, insbesondere Formaldehyd,  nach und nach und im Verhältnis von we  niger als 2'     Mol.    und mehr als 1     Mol.    Al  dehyd auf 1     Mol.        Karbamid,    zum Beispiel  Harnstoff, mindestens teilweise in saurer  Lösung derart zur Reaktion bringt,

       dass.        in     jeder Phase des Prozesses ein relativer     Mol.-          Überschuss    an freiem Aldehyd in bezug auf  dies, jeweils eingebrachte, noch nicht gebun  dene     Karbamidmenge    vorhanden ist. Dies  geschieht am zweckmässigsten in der Weise,  dass man das     Karbamid    allmählich einer       Aldehydlösung    zusetzt.

   Der Erfindungs  gedanke sei an einem einfachen, allgemein  gehaltenen Beispiel erläutert:  1,5     Mol.    Formaldehyd werden mit 1     Mol.     Harnstoff in der Weise kondensiert, dass man  eine stark angesäuerte     Harnstofflösung    all  mählich in eine, zweckmässig kochende,     For-          maldehydlösung    einfliessen lässt. Hierbei  wird die pro Zeiteinheit zugesetzte Harn  stoffmenge im Verlauf der Reaktion entspre  chend der Abnahme des vorhandenen freien       Formaldehydes    verringert.

   Die Reaktion  geht nun folgendermassen vor sich: Die  zuerst einfliessenden     Harnstoffmengen    er  geben mit dem überschüssigen Formaldehyd  das gewünschte glasklare Zwischenprodukt,  aus welchem durch die vorhandene Säure der  labil gebundene Formaldehyd teilweise wie  der abgespalten     wird.    Hierdurch steigt wie  der durch den     Harnstoffzusatz    anfänglich  verringerte     Formaldehydgehalt    der Konden  sationslösung und die nun neu hinzugefügte,  etwas verringerte     Harnstoffmenge    findet nun  neuerdings den für die Bildung der glas  klaren Produkte erforderlichen Formaldehyd  überschuss     usf.     



  Auf diese Weise erhält man in jeder  Phase des Prozesses einen relativen Über  schuss an freiem Formaldehyd in bezug auf    die jeweils eingebrachte, noch nicht gebun  dene     Harnstoffmenge,    während im Gesamt  verlauf der Reaktion die Menge des vorhan  denen freien     Formaldehyds    immer mehr und  mehr abnimmt, so dass bei Beendigung des  Kondensationsprozesses so gut     wie    kein  Überschuss an freiem Formaldehyd in bezug  auf die eingebrachte     Harnstoffmenge    vor  handen ist.

   Da der sich stetig abspaltende  Formaldehyd immer wieder durch neu hin  zutretende     Harnstoffmengen    gebunden     wird,     verschiebt sich der eingangs erwähnte Gleich  gewichtszustand immer mehr zu Gunsten  der stabilen     Zwischenkondensationsprodukte,     die frei von     abspaltbarem    Formaldehyd sind.

    Durch diese eigenartige Führung des Kon  densationsprozesses erhält man daher am       Schlusse    der Reaktion ein     durchsichtiges          Kondensationsprodukt,    das einem Verhältnis  von     etwa        11/2        11Zol.    Formaldehyd auf 1     Mol.     Harnstoff entspricht:  Aus dem Vorstehenden ist     ersichtlich,     dass sich der Verlauf der Reaktion leicht an  hand( einer Kurve darstellen lässt.

   Bei Ein  setzung der     tatsächlichen    Werte lassen sich  aus dieser Kurve die     günstigsten        Reaktions-          bedinaun.gen    für die Führung des Prozesses  leicht errechnen. Theoretisch müsste eigent  lich die     Reaktion    unendlich lange fortgesetzt  werden, da gegen Ende des Prozesses immer  geringer werdende Bruchteile an Grammen  Harnstoff zugesetzt werden müssten. In der  Praxis wird natürlich eine geeignete untere  Grenze festgesetzt, bei welcher der Rest des  noch einzubringenden Harnstoffes auf ein  mal der     Kondensationslösung    zugesetzt wird.  Eine ungünstige Beeinflussung des Konden  sationsproduktes tritt hierdurch nicht ein.  



  Der allmähliche Zusatz des     Karbamides     kann entweder kontinuierlich, absatzweise,       oderr    tropfenweise mit grösseren oder gerin  geren Unterbrechungen geschehen. Zweck  mässig wird das Tempo des allmählichen       Karbamidzusatzes    entsprechend der gewähl  ten     Säurekonzentration    so geregelt, dass die  gesamte     Karbamidmenge    in     Reaktion    getre  ten ist, noch bevor eine     Gelatinierung    der  Masse erfolgt.      Die allmähliche Zugabe- des     Karbamides     in saurer Lösung kann durch neutrale oder  alkalische Phasen unterbrochen werden.

    Diese Unterbrechungen bieten eine Erleich  terung in der Reaktionsführung, da infolge  der neutralen oder alkalischen Reaktions  unterbrechungen ein Einbringen des     Karba-          mides    in grösseren Portionen auf einmal ohne  Trübung möglich wird. Man kann auch in  der Weise arbeiten, dass man vorerst die  Reaktion in neutraler oder alkalischer Lö  sung durchführt und erst den letzten; Rest  der zur Erreichung des Verhältnisses von  weniger als 2     Mol.    Aldehyd auf 1     Mol.        Kar-          bamid    erforderlichen     Karbamidmengen    all  mählich in die saure Lösung einbringt.  



  Im Verlaufe des sauren Prozesses wird  vorteilhaft dafür Sorge getragen, dass mit  steigendem     Karbamidzusatz    eine steigende       Azidität    der Kondensationslösung eintritt.  Bei dem     vorangeführten    Beispiel     wird    dies  dadurch erreicht, dass die     Harnstofflösung     selbst genügend Säure enthält, so dass in dem  Masse, als der Harnstoff in die Reaktion ein  tritt, auch ein Ansteigen der     Azidität    er  reicht wird.  



  <I>Ausführungsbeispiel 1:</I>  450 Teile Formaldehyd<B>30%</B> werden neu  tral gestellt. Dann fügt man     11/2    Teile Es  sigsäure<B>10%</B> und 90 Teile Harnstoff hinzu  und bringt zum Kochen.  



  Anderseits löst man eine ausreichende  Menge Harnstoff in     einem    gleichen Gewicht  destillierten Wassers auf. Von dieser Lösung  nimmt man 71 Teile, fügt hinzu 1,2 Teile  halbnormaler Schwefelsäure und lässt in obige  kochende Lösung allmählich einfliessen.  Hierauf nimmt man 35,5 Teile der Harn  stofflösung, fügt hinzu 0,75 Teile halbnor  maler Schwefelsäure und lässt allmählich ein  fliessen. Schliesslich nimmt man<B>17,7</B> Teile  obiger     Harnstofflösung,    fügt hinzu 0,52  Teile halbnormaler Schwefelsäure und lässt  allmählich einfliessen.  



  Sobald alles eingegeben ist, kocht man  noch einige Zeit unter     Rückfluss,    neutrali-         siert    die Lösung und destilliert bei niedri  ger     Aussentemperatur    im Vakuum ab. Nach  einiger Zeit     fügte    man 1,8 Teile Essigsäure  10%. in 3,6 Teilen Spiritus hinzu, rührt gut  um     und    destilliert im Vakuum weiter, bis  die Masse die richtige Konsistenz für den  Guss gewonnen hat. Man lässt nun in For  men ab, lässt die Masse     gelatinieren    und kühlt  dann ab. Nun wird die Masse zerkleinert  und hierauf gehärtet.  



  <I>Ausführungsbeispiel 2:</I>  60 Teile     Flarnstoff    werden     in    60 Teilen  Wasser gelöst und mit 0,6 Teilen 10 %     iger          Oxalsäure        angesäuert.    In einem Kolben wer  den 150 Teile     30%iger    neutralisierter For  maldehyd zum Kochen erhitzt. Die saure       Harnstofflösung    wird nun in die kochende       Formaldehydlösung        eintropfen    gelassen, und  zwar werden in Abständen von je zwei Mi  nuten Mengen obiger     Harnstofflösung,    bei  läufig laut nebenstehender Kurve, einge  bracht.  



  Die so erhaltene Kondensationslösung  kann nun in jeder geeigneten     Weise-    weiter  behandelt werden. Wenn die ganze Harn  stoff- und Säuremenge eingebracht ist. wird  beispielsweise mit 10%igem     Na.OH        neutra,-          lisiert,    hierauf mit einer 10 %     igen    Ameisen  säurelösung schwach sauer gemacht und wei  tere 15 Minuten gekocht. Dann wird neu  tralisiert, im Vakuum bei<B>50'</B> C destilliert  bis zur     Syrupdicke,    dann wieder schwach  mit Ameisensäure angesäuert und in einem  Ofen bei<B>60'</B>     gelatinieren    gelassen und hier  auf bei Temperaturen von 60 bis 1.00   ge  härtet.

      <I>Ausführungsbeispiel 3:</I>  60 Teile Harnstoff werden mit 200 Tei  len Formaldehyd     (30%ig)    und 0,2 Teilen       10%iger    Natronlauge aufgekocht. Nach dem  Aufkochen lässt man in die noch kochende  Kondensationslösung eine Lösung von 15  Teilen Harnstoff in 30 Teilen Wasser und  0,45 Teile 10 %     iger        Oxalsäure    innerhalb einer  halben Stunde nach der im Beispiel 1 an  gegebenen Weise     eintropfen.    Dann neutrali-           siert    man die     Oxalsäure,    macht mit einer       10%igen        Ameisensäurelösung    gerade sauer,

    lässt noch eine     Viertelstunde    kochen, neu  tralisiert die Ameisensäure, destilliert neu  tral im Vakuum bei<B>50'</B> bis zur     Syrupdieke     ein, säuert mit Ameisensäure gerade an,  giesst in Formen und härtet.  



  <I>Ausführungsbeispiel</I>     .4     60     'feile    Harnstoff werden in 200 Teilen  30%igem neutralisiertem Formaldehyd ge  löst und aufkochen gelassen. Die kochende  Lösung wird mit 0,5 Teilen     Oxalsäure    ver  setzt und 10 bis 15 Minuten kochen gelas  sen. Nun wird neutralisiert und 5 Teile  Harnstoff in die neutrale Lösung eingebracht,  welche 10 Minuten gekocht wird. Nun wird  noch einmal mit 0,5 Teilen     Oxalsäure    ange  säuert und 10 Minuten sauer gekocht,       worauf    neutralisiert     -wird    und noch einmal  5 Teile Harnstoff zugegeben     -werden.    Nach  her wird 10 Minuten alkalisch gekocht.

   Dann  wird noch einmal mit 0,5 Teilen 10%iger       Oxalsäure    angesäuert und 1/4 Stunde ge  kocht, neutralisiert, im Vakuum bei<B>50'</B> bis  zur     Syrupdicke    eingedampft und mit  10%iger Ameisensäure schwach angesäuert,  in Formen gegossen und gehärtet.  



  <I>Ausführungsbeispiel 5</I>  60 Teile Harnstoff werden in 350 Teile  30%igen Formaldehyd eingetragen und 0,1  Teil konzentrierter     HCl    zugegeben. In diese       kochende(    Lösung wird eine Lösung von 80  Teilen Harnstoff in 80 Teilen Wasser trop  fenweise innerhalb     1i2    Stunde zugegeben.  Nun wird 5 Minuten sauer weitergekocht,  bis zur     Syrupdicke    eingedampft, schwach  angesäuert, in Formen gegossen und ge  härtet.  



  Man kann auch zuerst den Harnstoff dem  Formaldehyd in solcher Menge zusetzen, dass  sieh     Methylolharnstoffe    bilden. Es ist auch       a.uf    diese Weise möglich, das Verhältnis von  Harnstoff zu Formaldehyd     antar    1 :2 zu  bringen. Zu diesem Zwecke kann man sich  sowohl der Methode der abwechselnd alka  lischen oder neutralen in     Kombination    mit    der sauren     Umkochung    als auch der rein  sauren Methode bedienen.  



       Ausführungsbeispiel   <I>6:</I>  30 Teile Harnstoff werden mit 100 Tei  len 30%igem Formaldehyd unter Vermei  dung der infolge der Reaktion anfangs auf  tretenden Erwärmung so lange, eventuell  unter Rühren, sich selbst überlassen, bis der       Dimethylolharnstoff        auskrystallisiert    ist.  Der     Formaldehyd    muss zwecks     Bildung    des       Dim.ethvlols    neutral oder schwach alkalisch  reagieren. Der Kristallbrei wird nun bis zum  Sieden erhitzt, wobei er wieder in Lösung  geht. Die Lösung wird dann     mit    0,6 Teilen  10%iger Ameisensäure eine Viertelstunde  gekocht, hierauf wird neutralisiert und mit  0,2 Teilen 10%iger Natronlauge alkalisch  gemacht.

   In die heisse Lösung werden 7,5  Teile Harnstoff eingebracht, worauf gekocht  wird. Dann wird die Lösung mit 0,6 Teilen  1.0 %     iger    Ameisensäure kurze Zeit sauer ge  kocht. Hierauf wird die Lösung wieder neu  tralisiert und mit 0.2 Teilen 10 %     iger    Na  tronlauge alkalisch gemacht. Der alkalischen  Lösung werden 2,4 Teile Harnstoff zuge  fügt, dann wird aufgekocht und wieder mit  0,6 Teilen 10%iger Ameisensäure kurze Zeit  gekocht. Nun     wird    die Lösung im Vakuum  bei<B>50'</B> C bis zur     Syrupdicke    neutral ab  destilliert und mit 0,1 Teilen 10 %     iger    Amei  sensäure gerade angesäuert, dann in Formen  gegossen und gehärtet.  



       Azcsf        ülar-tcngsbeispiel   <I>7:</I>  In eine wie oben hergestellte kochende       Dimethylollösung        wird    eine Lösung von 9,9  Teilen Harnstoff in zirka 9,9 Teilen Wasser,  die mit 0,4 Teilen     10%iger        Oxalsäure    ver  setzt ist,     eintropfen    gelassen. Die Lösung  wird dann neutral bis zur     Syrupdicke    im  Vakuum bei<B>50'</B> C eingedickt, mit 0,1 Tei  len     10%iger    Ameisensäure angesäuert, in  Formen gegossen und gehärtet.  



  Die Reaktion gemäss der Erfindung kann  natürlich im Rahmen der Erfindung in  jeder beliebigen Weise abgeändert und mit  andern Verfahrensweisen kombiniert werden.      An Stelle des in den obigen Beispielen  verwendeten Harnstoffes können andere ge  eignete     Karbamide,    zum Beispiel     Thioharn-          stoff    oder Mischungen solcher, in sinngemä  sser Weise Verwendung finden. Den gewähl  ten Ausgangsmaterialien und den gewünsch  ten Endprodukten müssen die einzelnen Re  aktionsbedingungen,     sowie    eventuelle son  stige geeignete Zusätze an anorganischen  oder organischen Stoffen, entsprechend an  gepasst werden.  



  Mit Hilfe des     vorliegenden    Verfahrens  gelingt es zum erstenmal glasklare Konden  sationsprodukte bei einem Ausgangsverhält  nis von weniger als 2     Mol.    Aldehyd auf  1.     Mol.    Harnstoff zu erhalten und gleichzei  tig     sind    die so erhaltenen Kondensations  produkte praktisch     bezw.    vollkommen frei  von labil gebundenem Aldehyd, so dass sie  eine unbegrenzte Haltbarkeit aufweisen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung unbegrenzt haltbarer, durchsichtiger Kondensationspro dukte aus Karbamiden und Aldehyden, da durch gekennzeichnet, dass das Karbamid dem Aldehyd nach und nach und im;
    Ver hältnis von weniger als 2 Mol. und mehr als 1 Mol. Aldehyd auf 1 Mol. Karbamid zugesetzt wird und beide mindestens teil weise in saurer Lösung derart zur Reaktion gebracht werden, dass in jeder Phase des Prozesses ein. relativer Molüberschuss an freiem Aldehyd in bezug auf die jeweils eingebrachte, noch nicht gebundene Kar- bamidmenge vorhanden ist. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1.
    Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die pro Zeiteinheit zugesetzte Karbamidmenge im Verlauf der Reaktion entsprechend der Abnahme des vorhandenen freien Aldehydes verrin gert wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tempo des allmählichen Kar bamidzusatzes entsprechend _ der gewähl ten Säurekonzentration so geregelt wird, dass die gesamte Karbamidmenge in Re aktion getreten ist, bevor eine GelatiDie- rung der Masse erfolgt. 3.
    Verfahren nach Patentanspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kompo nenten in saurer Lösung zur Reaktion gebracht werden, welche Reaktion durch nicht saure Phasen unterbrochen wird. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine nicht saure Phase der Reaktion in saurer Lösung vorgeschal tet wird.
CH141890D 1927-12-05 1928-11-13 Verfahren zur Herstellung von Kondensationsprodukten aus Karbamiden und Aldehyden. CH141890A (de)

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