СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОПИТОЧНЫХ ОЛИГОМЕРОВ
METHOD OF PRODUCING IMPREGNATING OLIGOMERS

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при изготовлении меламинокарбамидоформальдегидных олигомеров, используемых для пропитки декоративной бумаги при отделке древесных плит.
Известен способ изготовления пропиточных олигомеров, при котором процесс получения меламиноформальдегидных олигомеров протекает в несколько стадий, каждая из которых характеризуется своими особенностями. Первую стадию реакции проводят при pH 8,1-8,6 и температуре 70-80°C. После достижения водного числа (водное число характеризуется количеством миллилитров воды, которое необходимо добавить к 1 мл реакционного раствора, чтобы произошло его помутнение) 5-10 реакционный раствор охлаждают до 60°C. Снижают pH до 7,5 и охлаждают раствор до 30-35°C (См. Азаров В.И., Цветков В.Е. Технология связующих и полимерных материалов: учебное пособие для вузов. - М.: Лесн. пром-сть, 1985. - 216 с.; стр.85).
Наиболее близким технологическим решением является способ изготовления пропиточного олигомера СПМФ-4, включающий в себя следующие этапы: в трехгорловую колбу емкостью 500 мл, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают необходимое количество предварительно нейтрализованного раствором едкого натра до pH=9,3-9,4 формалина и включают мешалку и обогрев. По достижении температуры 35-40°C последовательно загружают меламин, капролактам и дистиллированную воду и проводят поликонденсацию при температуре 92-93°C. Через 30-40 минут после растворения меламина проверяют смешиваемость олигомера с водой и продолжают процесс до достижения смешиваемости 1:1000. Пробы отбирают каждые 5 минут. Затем реакционную смесь охлаждают до 88-90°C, загружают необходимое количество карбамида и конденсируют при этой температуре 20 минут до достижении смешиваемости с водой от 1:2 до 1:2,2. Затем олигомер охлаждают (См. В.Е.Цветков, Ю.В.Пасько, К.В. Кремнев, О.П. Мачнева. Полимеры в производстве древесных метериалов: практикум. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2007, стр.25).
Недостатками известных решений является значительный расход меламина.
Задача, решаемая заявленным изобретением, заключается в снижении расхода меламина и уменьшении содержания свободного формальдегида при сохранении технологических показателей пропиточных олигомеров.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе изготовления пропиточных олигомеров, включающем смешивание формалина, доведенного до рабочего значения концентрации ионов водорода, меламина и воды, нагревание смеси, контроль смешиваемости получаемого олигомера с водой, охлаждение, введение карбамида при достижении оптимального значения смешиваемости олигомера с водой, с последующим контролем за смешиваемостью олигомера с водой, после чего при достижении смешиваемости олигомера с водой до рабочего значения смесь охлаждают, доведение формалина до рабочего значения концентрации ионов водорода осуществляют катализатором-модификатором на основе соли полифункциональной кислоты, получаемый путем смешивания едкого натра, лимонной кислоты и воды при соотношении компонентов, мас.ч.
Едкий натр
9-15
Лимонная кислота
16-21
Вода
69-70,
а после охлаждения смеси доводят 33%-ным раствором едкого натра концентрацию ионов водорода смеси до 9,5-10.
Техническая сущность заявленного изобретения заключается в том, что при синтезе меламинокарбамидоформальдегидных олигомеров для нейтрализации формалина используют щелочь, в частности NaOH. Известно, что при этом протекает реакция Каницаро, заключающаяся в восстановлении одной молекулы формальдегида с одновременным окислением другой:
Эта реакция приводит к изменению начального мольного соотношения формальдегида к меламину и карбамиду, повышению содержания метанола и снижению pH реакционной среды в процессе синтеза. Все это в конечном счете приводит к снижению качества облицованных плит.
Предварительная обработка формалина катализатором-модификатором на основе соли полифункциональной кислоты, получаемым путем смешивания едкого натра, лимонной кислоты и воды в оптимальных соотношениях, позволит предотвратить реакцию Каницаро.
Изобретение поясняется следующими примерами.
Пример №1.
Путем смешивания 9 массовых частей едкого натра, 21 массовой части лимонной кислоты и 69 массовой части воды получаем катализатор-модификатор на основе соли полифункциональной кислоты.
Затем в реактор загружают 260 г формалина, 35 г катализатора-модификатора на основе соли полифункциональной кислоты, включают мешалку, затем в реактор загружают 100 г меламина и 5 г этиленгликоля. Включают обогрев и нагревают реактор до 90-95°C. Через каждые 5 минут контролируют смешиваемость с водой, при достижении смешиваемости 1:1000 включают охлаждение. При температуре 70-75°C загружают 60 г карбамида. Затем при достижении смешиваемости олигомера с водой 1:3-1:3,5 смесь охлаждают до температуры 20-30°C, доводят 33%-ным раствором едкого натра pH до 9,5-10,0.
Сравнительные свойства пропиточных олигомеров приведены в таблице 1.
Пример №2.
Путем смешивания 15 массовых частей едкого натра, 16 массовых частей лимонной кислоты и 70 массовых частей воды получаем катализатор-модификатор на основе соли полифункциональной кислоты.
Затем в реактор загружают 260 г формалина, 35 г катализатора-модификатора на основе соли полифункциональной кислоты, включают мешалку, затем в реактор загружают 125 г меламина и 5 г этиленгликоля. Включают обогрев и нагревают реактор до 90-95°C. Через каждые 5 минут контролируют смешиваемость с водой, при достижении смешиваемости 1:1000 включают охлаждение. При температуре 70-75°C загружают 48 г карбамида. Затем при достижении смешиваемости олигомера с водой 1:3-1:3,5 смесь охлаждают до температуры 20-30°C, доводят 33%-ным раствором едкого натра pH до 9,5-10,0.
Сравнительные свойства пропиточных олигомеров приведены в таблице 1.
Пример №3.
Путем смешивания 13 массовых частей едкого натра, 19 массовых частей лимонной кислоты и 69,5 массовых частей воды получаем катализатор-модификатор на основе соли полифункциональной кислоты.
Затем в реактор загружают 260 г формалина 50 г катализатора-модификатора на основе соли полифункциональной кислоты, включают мешалку, затем в реактор загружают 150 г меламина и 5 г этиленгликоля. Включают обогрев и нагревают реактор до 90-95°C. Через каждые 5 минут контролируют смешиваемость с водой, при достижении смешиваемости 1:1000 включают охлаждение. При температуре 70-75°C загружают 37,5 г карбамида. Затем при достижении смешиваемости олигомера с водой 1:3-1:3,5 смесь охлаждают до температуры 20-30°C, доводят 33%-ным раствором едкого натра pH до 9,5-10,0.
Сравнительные свойства пропиточных олигомеров приведены в таблице 1.
Пример №4.
Путем смешивания 10 массовых частей едкого натра, 16 массовых частей лимонной кислоты и 69 массовых частей воды получаем катализатор-модификатор на основе соли полифункциональной кислоты.
Затем в реактор загружают 260 г формалина, 35 г катализатора-модификатора на основе соли полифункциональной кислоты, включают мешалку, затем в реактор загружают 125 г меламина. Включают обогрев и нагревают реактор до 90-95°C. Через каждые 5 минут контролируют смешиваемость с водой, при достижении смешиваемости 1:1000 включают охлаждение. При температуре 70-75°C загружают 48 г карбамида. Затем при достижении смешиваемости олигомера с водой 1:3-1:3,5 смесь охлаждают до температуры 20-30°C, доводят 33%-ным раствором едкого натра pH до 9,5-10,0.
Сравнительные свойства пропиточных олигомеров приведены в таблице 1.
Пример №5.
Путем смешивания 13 массовых частей едкого натра, 19 массовых частей лимонной кислоты и 69,5 массовых частей воды получаем катализатор-модификатор на основе соли полифункциональной кислоты.
Затем в реактор загружают 260 г формалина, 50 г катализатора-модификатора на основе соли полифункциональной кислоты, включают мешалку, затем в реактор загружают 150 г меламина. Включают обогрев и нагревают реактор до 90-95°C. Через каждые 5 минут контролируют смешиваемость с водой, при достижении смешиваемости 1:1000 включают охлаждение. При температуре 70-75°C загружают 37,5 г карбамида. Затем при достижении смешиваемости олигомера с водой 1:3-1:3,5 смесь охлаждают до температуры 20-30°C, доводят 33%-ным раствором едкого натра pH до 9,5-10,0.
Сравнительные свойства пропиточных олигомеров приведены в таблице 1.
Таким образом, изобретение позволяет уменьшить расход дорогостоящего меламина, уменьшить содержание свободного формальдегида при сохранении технологических свойств пропиточного олигомера.
Таблица 1
Сравнительные свойства пропиточных олигомеров
Свойства олигомеров
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Пример 5
Ближайший аналог
Содержание сухого остатка при 105°C, %
59
58
58
58
59
58±1
Водородный показатель, ед. pH
9,9
9,8
9,9
9,9
9,8
9,0
Вязкость условная по ВЗ-4 при 20°C
13,8
13,5
14,0
13,5
14,0
16,5
Смешиваемость смолы с водой, мл/мл
1:2,5
1:2,5
1:2,5
1:2,5
1:2,5
1:2
Содержание свободного формальдегида, %
0,25
0,3
0,21
0,3
0,21
0,5
Время пенетрации, сек
1,5
1,8
1,6
1,4
1,7
5
Жизнеспособность смолы при 5-23°C, сутки
24
26
30
27
30
6-8
Расход меламина кг/тонну
200
250
300
250
300
400