СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ФОРМАЛЬДЕГИДА В КАРБАМИДОФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ СМОЛАХ
METHOD OF REDUCING FORMALDEHYDE IN UREA-FORMALDEHYDE RESINS

Изобретение относится к актуальной экологической проблеме, связанной с эмиссией формальдегида и готовых изделий, получаемых на основе карбамидоформальдегидных и фенолформальдегидных смол. К таким изделиям относятся древесно-стружечные плиты, древесно-волокнистые плиты, фанера, мебель, теплоизоляционный материал и т.п.
Эмиссия формальдегида обусловлена главным образом тем, что всю перечисленную выше продукцию получают из синтетических смол (СС), содержащих свободный формальдегид. Последний переходит в готовые изделия, а затем в процессе эксплуатации покидает его, постепенно выделяясь в окружающую среду.
Количество свободного формальдегида зависит от условий поликонденсации и характера введенного в технологическом процессе акцептора формальдегида.
Минимум содержания формальдегида в промышленных СС составляет 0,15% (малотоксичные СС). Меньшее содержание формальдегида не допускается, т.к. при этом сокращается время хранения СС, которое и без того слишком мало (от двух недель до шести месяцев.)
Известен способ снижения свободного формальдегида путем введения аминного модификатора (10-60%-ного водного раствора полиамина) в процесс получения модифицированной карбамидоформальдегидной смолы конденсацией формальдегидного компонента с карбамидом в присутствии регулятора вязкости. RU 2223286, МПК C08G 12/40, 10.02.2004
Наиболее близким является способ снижения выделения свободного формальдегида из древесно-стружечных плит при их изготовлении, путем использования модифицирующей добавки, содержащей карбамид. Этот способ предусматривает введение в производство древесно-стружечных плит модифицирующей добавки вместе с введением карбомидоформальдегидной смолы. Процесс ведут при нагревании и выдержке при температуре 40-60°C в течение 30-40 минут. SU 1613332, МПК B27N 3/02, 15.12.1990
Однако в предложенном способе карбамид реагирует с метилольными группами смолы только при нагревании до температуры 40-60°C в течение часа, а уменьшение эмиссии формальдегида (в среднем в 4 раза) происходит через 5 суток после изготовления изделия.
Кроме того, в указанных способах уменьшение свободного формальдегида происходит за счет введения веществ, связывающих формальдегид в процессе изготовления изделий на основе синтетических смол, содержащих формальдегид.
Заявляемое изобретение решает задачу - расширение арсенала способов данного назначения, а именно: создание способа снижения содержания формальдегида в карбамидоформальдегидных смолах до введения их в производство.
Техническим результатом является снижение содержания формальдегида в карбамидоформальдегидной смоле перед введением ее в производство для изготовления изделий на ее основе.
Технический результат достигается тем, что способ снижения содержания формальдегида в карбамидоформальдегидной смоле, включающий обработку карбамидоформальдегидной смолы с pH 7,0-8,5 водным 20-25% раствором сульфита натрия или водным раствором смеси сульфита натрия с бисульфитом в соотношении 3:1, взятых с 10-20% избытком к эквимолярному количеству содержащегося формальдегида.
При этом в способе обработку карбамидоформальдегидной смолы до pH 7,0-8,5 можно провести кислым отвердителем - щавелевой кислотой или хлористым аммонием.
Отличием заявляемого способа от известного является то, что сульфит натрия или смесь сульфита натрия с бисульфитом вводят в предварительно изготовленные карбамидоформальдегидные смолы перед использованием их в производстве. При этом содержащийся в смоле свободный формальдегид полностью связывается в бисульфитное соединение, стабильные в выше указанных условиях. Важным критерием полноты связывания формальдегида является pH смолы.
При pH менее 7,0 возможно разложение бисульфитного соединения и полного устранения свободного формальдегида не происходит. При pH более 8,5 начинается обратная реакция, сопровождающаяся выделением формальдегида; рH 7,0-8,5 являетя оптимальным, при котором качество смолы не меняется, что показано в таблице 1.
Осуществление способа заключается в первоначальной обработке предварительно изготовленной карбамидоформальдегидной смолы кислым отвердителем до pH 7,0-8,5 и последующей обработке смолы 20-25% водным раствором сульфита натрия или смеси сульфита натрия с бисульфитом в соотношении 3:1, взятого с 10-20% избытком к эквимолярному количеству содержащегося в синтетической смоле формальдегида.
Предложенный способ иллюстрируется примерами с использованием смол карбамидоформальдегидной смолы КФМТ15-ТУ6-06-12-88; КФ-БМ-ТК-ТУ 6-06-209-91.
Пример 1. К 100 г предварительно изготовленной карбамидоформальдегидной смолы (КФС БМТК) с pH 7,0 и содержанием формальдегида 0,14% добавляют 3,25 г 20% раствора сульфита натрия и перемешивают при комнатной температуре 30 минут.
Результаты обработки приведены в таблице 1.
Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Используют смолу КФС БМТК, имеющую pH 7,5, содержащую 0,14% формальдегида. Добавляют 3,25 г 25% сульфита натрия, перемешивают 30 минут при комнатной температуре.
Результаты обработки приведены в таблице 1.
Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Используют смолу КФС КФМТ-15М, имеющую pH 8,9, содержащую 0,14% формальдегида. Проводят обработку смолы кислым отвердителем (10% раствор щавелевой кислоты, 5 мас.ч. на 100 г смолы) до pH 8,5. К смоле добавляют 3,25 г 25% сульфита натрия, перемешивают 30 минут при комнатной температуре.
Результаты обработки приведены в таблице 1.
Пример 4. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Используют смолу КФС КФМТ-15М, имеющую pH 7,9, содержащую 0,12% формальдегида. К смоле добавляют 2,75 г 20% сульфита натрия, перемешивают 30 минут при комнатной температуре.
Результаты обработки приведены в таблице 1.
Пример 5. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Используют смолу КФС БМТК, имеющую pH 8,9 содержащую 0,12% формальдегида Проводят обработку смолы кислым отвердителем (20% раствор хлористого аммония в количестве 1% на 100 г смолы) до pH 7,0. К смоле добавляют 2,75 г 20% сульфита натрия, перемешивают 30 минут при комнатной температуре.
Результаты обработки приведены в таблице 1.
Пример 6. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Берут смолу КФС КМФТ-15М, имеющую pH=7,5 и содержащую 0,12%, формальдегида, добавляют 2,75 г 20% сульфита натрия, перемешивают 10 минут.
Результаты обработки приведены в таблице 1.
Пример 7. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Используют смолу КФС КФМТ-15М, имеющую pH 7,5, содержащую 0,14% формальдегида. К смоле добавляют 3,25 г смеси сульфита и бисульфита натрия, в соотношении 3:1, перемешивают 30 минут при комнатной температуре.
Для приготовления смеси сульфита и бисульфита натрия используют 20% раствор сульфита натрия, к которому добавляют 5% раствор НCl, смесь перемешивают 20-30 минут. Мольное соотношение приготовленного раствора 0,75:0,24 или (3:1)
Результаты обработки приведены в таблице 1.
Пример 8. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Используют смолу КФС БМТК, имеющую pH 9,0, содержащую 0,14% формальдегида Проводят обработку смолы кислым отвердителем (10% раствор щавелевой кислоты, 5 мас.ч. на 100 г смолы) до pH 8,0. К обработанной смоле добавляют 4,18 г смеси сульфита и бисульфита натрия, в соотношении 3:1, перемешивают 30 минут при комнатной температуре.
Результаты обработки приведены в таблице 1.
Пример 9. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Используют смолу КФС КФМТ-15М, имеющую pH 8,5 содержащую 0,14% формальдегида. К смоле добавляют 4,18 г смеси сульфита и бисульфита натрия в соотношении 3:1, перемешивают 30 минут при комнатной температуре.
Результаты обработки приведены в таблице 1.
Таблица
Наименование смолы / пример
Мас.доля сух. ост., %
Мас. доля формальдегида, %
Вязкость, с
рH смолы после обработки
Растворимость в воде
БМТК
Пример 1
65
Отс.
14
7,0
Полная
Пример 2
65
0,03
13
7,5
Полная
Пример 3
65
Отс.
13
8,5
Полная
КФМТ
Пример 4
60
Отс.
17
7.9
Полная
Пример 5
60
0,06
17
7.0
Полная
Пример 6
60
Отс.
16
7,5
Полная
Пример 7
65
Отс.
15
7,5
Полная
Пример 8
65
0,1
15
8,0
Полная
Пример 9
65
Отс.
15
8,5
Полная
Как видно из данных таблицы 1, обработка карбамидоформальдегидных смол с pH 7,5-8,5 20-25% раствором сульфита натрия или смесью сульфита натрия с бисульфитом в соотношении 3:1 не изменяет их свойств и полностью связывает свободный формальдегид.