3.2.2 Получение карбамидо-формальдегидных смол

Типичными представителями искусственных смол являются карбамидо-формальдегидные (мочевино-формальдегидные) смолы, которые образуются в результате реакции поликонденсации, протекающей при взаимодействии молекул карбамида и формальдегида. Свойства образующихся смол зависят от условий проведения процесса и, главным образом, от соотношения исходных веществ, рН, температуры, продолжительности конденсации и условий последующей обработки продуктов.

Характерной особенностью карбамидных смол является их термореактивность. Под влиянием высокой температуры или отверждающих средств, а также при одновременном воздействии этих факторов, клеящие мочевино-формальдегидные смолы переходят в необратимое твердое состояние. Превращение мочевино-формальдегидных смол при определенных условиях в нерастворимые и неплавкие продукты является той основой, на которой базируется их применение в качестве клеящих веществ в деревообрабатывающей и мебельной промышленности.

Карбамидные смолы должны отвечать определенным требованиям, основные из них следующие:

– однородность растворов;

– стабильность состава и консистенции, исключающие возможность расслоения и желатинизации смолы в процессе хранения;

– достаточная вязкость, обеспечивающая равномерное распределение смолы тонким слоем на склеиваемые поверхности и препятствующая глубокому проникновению ее в поры древесины;

– высокая адгезионная способность;

– определенная скорость отверждения в процессе склеивания древесины горячим и холодным способом.

Для характеристики клеящих мочевино-формальдегидных смол определяют рН, вязкость, жизнеспособность, время отверждения, содержание сухих веществ, клеящие свойства и содержание свободного формальдегида.

Получение карбамидных смол в мировой практике осуществляется жидкофазным методам в аппаратах периодического, а также непрерывного действия.

Технологический процесс получения мочевино-формальдегидной смолы заключается в следующем:

Определенное количество раствора мочевины с рН 10-13, создаваемой 4% раствором едкого натра, непрерывно подается в верхнюю часть реакционной колонны. В нижнюю часть колонны подаются контактные газы, полученные в контактном аппарате путем окисления метанола кислородом воздуха на пемзосеробрянном катализаторе и содержащие 14-18% формальдегида. В колонне происходит насыщение раствора мочевины формальдегидом и частичная конденсация мочевины с формальдегидом при температуре 80-87⁰С, вакууме 800мм рт. ст. Образующийся в колонне конденсационный раствор содержит от 7 до 9% свободного формальдегида. Из колонны конденсационный раствор непрерывно поступает на доконденсацию, проводимую в каскаде реакторов. В первый реактор непрерывно подается 5% раствор серной кислоты. Из первого реактора конденсационный раствор непрерывно перетекает в другой реактор, где в течение 20-30 минут происходит дальнейшая конденсация свободного формальдегида с мочевиной при Т=95-98⁰С и нарастание вязкости смолы. Из второго реактора смола непрерывно перетекает в третий реактор, куда дозируется 4% раствор едкого натра для доведения рН до 7.0-8.5. Реакторы оборудованы обратными холодильниками. Процесс доконденсации продолжается в четвертом реакторе в течение 30 минут при Т=60-65⁰С. Затем смола, пройдя холодильники, направляется в стандартизатор для доведения до требований ГОСТа аммиачной водой. Из стандартизаторов смола перекачивается в хранилища. Со склада готовая смола, разлитая в бочки, отправляется потребителю.