PL161878B1 - Sposób wytwarzania stabilnych żywic fenolowo«mocznlkowo-formaldehydowych o wysokiej reaktywności - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania stabilnych żywic fenolowo-mocznikowo-formaldehydowych o wysokiej reaktywności, znamienny tym, że kondensuje się fenol z formaldehydem przy stosunku molowym fenolu do formaldehydu od 1:1,2 do 1:3,5 w temperaturze powyżej 60°Ć w środowisku alkalicznym do otrzymania oligomerów fenolowych o stopniu skondensowania określonym tolerancją wodną od 2 do 12, oddzielnie kondensuje się mocznik z formaldehydem przy stosunku molowym mocznika do formaldehydu od 1:1,8 do 1:2,5 w temperaturze wrzenia przy pH początkowo od 7,2 do 9,5, następnie od 4,5 do 5,5, do otrzymania niskoskondensowanej żywicy mocznikowej o stosunku skondensowania określonym tolerancją wodną od 10 do 30, po czym oligomery fenolowe współkondensuje się z niskoskondensowaną żywicą mocznikową, w temperaturze 40-80°C, w czasie od 15 do 90 minut, a następnie odwadnia się tak otrzymaną żywicę do zawartości suchej substancji 60-85%, przy czym stosunek wagowy oligomerów fenolowych do żywicy mocznikowej wynosi od 15 do 85% wagowych w przeliczeniu na zawartość suchej substancji końcowego produktu.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania stabilnych żywic fenolowo-mocznikowo-formaldehydowych o wysokiej reaktywności i małej toksyczności.

Żywice fenolowo-mocznikowo-formaldehydowe mogą być otrzymywane na wiele· znanych sposobów.

Według opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 1 212 757 wysokoreaktywne żywice fenolowo-mocznikowe otrzymuje się przez zmieszanie dwu odrębnie otrzymanych żywic; ciekłej rezolowej żywicy fenolowej, kondensowanej przy stałym stosunku molowym fenolu do formaldehydu oraz żywicy mocznikowej kondensowanej przy zmiennym pH; alkalicznym i kwasowym. Właściwości fizykochemiczne i użytkowe zależą od udziałów wagowych obu żywic w kompozycji. Jednak przy żadnym składzie kompozycji nie osiągnięto jednocześnie wysokiej reaktywności, małej toksyczności i dobrej stabilności żywicy.

Znany jest również sposób otrzymywania żywicy fenolowo- mocznikowo-formaldehydowej przez kondensację fenolu z produktami reakcji mocznika z formaldehydem wytworzonymi w procesie alkalicznej i kwasowej kondensacji (patent belgijski nr 749 230). Tym sposobem nie udaje się jednak osiągnąć małej zawartości toksycznych substancji w końcowym produkcie.

Tak więc w obu znanych sposobach nie otrzymano wysokoreaktywnej żywicy fenolowo-mocznikowo-formaldehydowej, której czas żelowania w temperaturze 150°C byłby niższy niż 300 sekund a jednocześnie zawartość wolnego fenolu w produkcie wynosiła poniżej 1%, wolnego formaldehydu poniżej 2% a wzrost lepkości w ciągu 2 miesięcy magazynowania w temperaturze 15°C nie przekroczył dwukrotnie wartości wyjściowej.

Niespodziewanie okazało się, że taką żywicę można otrzymać w reakcji oligomerów fenolowych (otrzymywanych w alkalicznej jednostopniowej reakcji fenolu z formaldehydem) z niskoskondensowaną żywicą mocznikową otrzymywaną w reakcji z formaldehydem przy zmiennym pH alkalicznym i kwasowym.

Oligomery fenolowe otrzymuje się w środowisku alkalicznym przy stosunku molowym fenolu do formaldehydu od 1:1,2 do 1:3,5 w temperaturze powyżej 60°C a niskoskondensowaną żywicę mocznikową przy stosunku molowym mocznika do formaldehydu od 1:1,8 do 1:2,5 w temperaturze wrzenia przy zmiennym pH; alkalicznym 7,2-9,5; kwasowym 4,5-5,5. Reakcję fenolu z formaldehydem prowadzi się do stopnia skondensowania określonego tolerancją wodną TW 2-12, a mocznika z formaldehydem do stopnia skondensowania TW 10-30.

Kondensacje oligomerów fenolowych oraz niskoskondensowanej żywicy mocznikowej prowadzi się w temperaturze 40-80°C w czasie od 15 do 90 minut ewentualnie z dodatkiem związków zawierających grupy aminowe takich jak mocznik, melamina, dwucjanodwuamid. Stosunek wagowy oligomerów fenolowych do żywicy mocznikowej może wynosić od 15 do 85% wagowych w przeliczeniu na zawartość suchej substancji końcowego produktu.

Otrzymaną żywicę odwadnia się pod obniżonym ciśnieniem do zawartości suchej substancji od 60 do 85%.

Żywice otrzymane według wynalazku charakteryzują się krótkim czasem utwardzania, małą zawartością lotnych substancji toksycznych a jednocześnie małym wzrostem lepkości w czasie magazynowania, co znacznie ułatwia przetwórstwo tych żywic. Żywice te mogą być stosowane jako spoiwa mas formierskich i rdzeniowych, kleje do drewna, płyt wiórowych i sklejek nadając wodoodpomość spoinie klejowej.

Przykład I. 94g fenolu i 5,4 cm^r20% ługu sodowego ogrzewa się w 40°C przez 20 do 40 minut. Następnie dodaje się 202,7 cm³ 37% formaliny i podnosi temperaturę mieszaniny reakcyjnej do wrzenia. We wrzeniu reakcję prowadzi się do uzyskania stopnia skondensowania określonego tolerancją wodną TW = 5, a następnie chłodzi uzyskany produkt do temperatury co najmniej 60°C.

Przykład Π. 170 cm3 37% formaliny alkalizuje się jedno-noimalnym wodorotlenkiem sodowym do pH 7,2- 8,2, dodaje 60 g mocznika i ogrzewa do wrzenia. Po 20 minutach wrzenia mieszaninę reakcyjną zakwasza się jedno-normalnym kwasem solnym do pH 4,2-5,4 i kondensuje do uzyskania stopnia skondensowania określonego tolerancją wodną TW = 15. Następnie żywicę alkalizuje jedno- normalnym wodorotlenkiem sodowym do pH 7,2 i chłodzi do co najmniej 60°C.

Przykład III. 30g oligomerów fenolowych otrzymanych według przykładu I, 70g żywicy mocznikowej otrzymanej według przykładu II i 7g mocznika kondensuje się w temperaturze 50°C przez 30 minut, a następnie prowadzi odwadnianie pod zmniejszonym ciśnieniem do uzyskania lepkości 800 mPas. Otrzymana żywica zawiera 1,8% wolnego formaldehydu, 0,5% wolnego fenolu, a czas żelowania w temperaturze 150°C wynosi 220 sekund, lepkość po wóch miesiącach przechowywania w temperaturze 15°C nie przekracza 1600 mPas.

Dla celów porównawczych wykonano żywicę fenolowo-mocznikowo-formaldehydową zgodnie z belgijskim opisem patentowym nr 749 230 w sposób następujący: 25 lg mieszaniny zawierającej 42,6% formaldehydu, 29% mocznika i 28,4% wody było ogrzewane pod chłodnicą zwrotną przez 30 minut. Następnie mieszaninę reakcyjną zakwaszano do pH 5,5 kwasem octowym. Mieszaninę ogrzewano przez 30 minut w 80°C a następnie dodano 3,5g 50% wodnego roztworu ługu sodowego, 100 g fenolu i 175 g 37,2% formaliny.

Ogrzewano zawartość reaktora jeszcze 35 minut w 80°C, a następnie podgrzewano do wrzenia. We wrzeniu kondensowano 10 minut, a następnie odwadniano pod zmniejszonym ciśnieniem do lepkości 800 mPas. Produkt zawiera 6% wolnego formaldehydu i 2% wolnego fenolu, a czas żelowania wynosi 170 sek w 150°C.

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

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania stabilnych żywic fenolowo-mocznikowo-formaldehydowych o wysokiej reaktywności, znamienny tym, że kondensuje się fenol z formaldehydem przy stosunku molowym fenolu do formaldehydu od 1:1,2 do 1:3,5 w temperaturze powyżej 60°C w środowisku alkalicznym do otrzymania oligomerów fenolowych o stopniu skondensowania określonym tolerancją wodną od 2 do 12, oddzielnie kondensuje się mocznik z formaldehydem przy stosunku molowym mocznika do formaldehydu od 1:1,8 do 1:2,5 w temperaturze wrzenia przy pH początkowo od 7,2 do 9,5, następnie od 4,5 do 5,5, do otrzymania niskoskondensowanej żywicy mocznikowej o stosunku skondensowania określonym tolerancją wodną od 10 do 30, po czym oligomery fenolowe współkondensuje się z niskoskondensowaną żywicą mocznikową, w temperaturze 40-80°C, w czasie od 15 do 90 minut, a następnie odwadnia się tak otrzymaną żywicę do zawartości suchej substancji 60-85%, przy czym stosunek wagowy oligomerów fenolowych do żywicy mocznikowej wynosi od 15 do 85% wagowych w przeliczeniu na zawartość suchej substancji końcowego produktu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że współkondensację oligomerów fenolowych i niskoskondensowanej żywicy mocznikowej prowadzi się w obecności związków zawierających grupy aminowe, takich jak mocznik, melamina i dwucjanodwuamid.