Исходные продукты

Основными видами сырья для получения амидоальдегидных смол являются карбамид и формальдегид.

Карбамид (мочевина) СО(NH₂)₂  диамид угольной кислоты, представляет собой белые кристаллические гранулы с температурой плавления 132,7°С и плотностью 1330 кг/м³.

Водные растворы карбамида имеют нейтральную реакцию на лакмус, но наличие МН₂-групп обусловливает слабый основной характер органические и неорганические кислоты образуют с ним соли.

Анилин (С₆Н₅NH₂) маслянистая жидкость с температурой кипения 184С, токсичен, плохо растворим в воде является слабым основанием, с кислотами образует соли.

Формальдегид (муравьиный альдегид) СН₂ О  газообразное вещество со своеобразным острым запахом. Формальдегид легко растворяется в воде (растворы называются формалином) и спиртах.

Гексаметилентетрамин ГМТА (уротропин, гексамин) (СН₂)₆Н₄  белый кристаллический порошок, легко растворяющийся в воде. ГМТА  слабое органическое основание, но более сильное, чем мочевина; с кислотами образует соли.

Карбамидоформальдегидные смолы. В щелочной среде (рН 11-13) из карбамида и формальдегида независимо от соотношения компонентов образуется монометилолкарбамид:

В случае проведения реакции в нейтральной или слабощелочной среде (рН 7-8) карбамид с формальдегидом в зависимости от исходного соотношения компонентов и температуры также образует моно- и диметилолкарбамид.

При 20-50 °С и мольном отношении карбамид: формальдегид = 1:1 образуется монометилолкарбамид, который при более высокой температуре превращается в смолу линейного строения. При 20-75 °С и мольном отношении карбамид: формальдегид = 1:2 образуется диметилолкарбамид:

Процесс протекает в две стадии: сначала из карбамида и формальдегида получается монометилолкарбамид, а затем более медленно присоединяется вторая молекула формальдегида и образуется диметилолкарбамид.

Монометилолкарбамид — белое кристаллическое вещество, плавящееся после перекристаллизации из спирта при 111 С. Оно растворяется в холодной воде и метиловом спирте.

Диметилолкарбамид после перекристаллизации из 80 %-ного спирта плавится при 126 С. При 137-138 С расплавленный продукт отщепляет воду и формальдегид и затвердевает, превращаясь в аморфное вещество, разлагающееся без плавления при 260 °С. Диметилолкарбамид хорошо растворяется в воде и при нагревании в метиловом и этиловом спиртах.

Отверждение КФС происходит лишь в том случае, если они содержат свободные метилольные группы. Процесс взаимодействия молекул сопровождается выделением воды и формальдегида и образованием поперечных связей между молекулами. Чем больше метилольных групп в смоле, тем выше плотность сшивки молекул и лучше качество отвержденного продукта.

Образование сшитых КФС можно представить схемой:

49 Производство олигомерных карбамидоформальдегидных смол (КФС), свойства и применение КФС

В промышленности из карбамида и формалина готовят конденсационные растворы, водные растворы смол и сухие смолы.

Конденсационные растворы. Это растворы в воде смесей моно- и диметилолкар-бамида, которые получают в слабощелочной среде (рН 7-8) при невысокой температуре (15-40°С) Конденсационные растворы при рН 7 могут выдерживать сравнительно длительное хранение

Растворы смол. Перевод метилольных производных карбамида в смолу осуществляется при нагревании до 70-100°С или при понижении рН до 5-6.

Немодифицированные и неотвержденные КФС растворяются в воде и в низших спиртах; после модификации, например этерификацией, они становятся растворимыми в неполярных органических растворителях. Смолы, растворимые в воде, получают как из карбамида и формальдегида по реакции поликонденсации, так и при нагревании метилольных производных карбамида в присутствии катализаторов: кислот и оснований.

Водные растворы КФС получают периодическим и непрерывным методами. Процесс может быть осуществлен в слабокислой (рН 5,0-6,5) или в слабощелочной (рН 7-8) среде при температурах 70-100С в течение 10 мин - 3 ч в зависимости от марки смолы и технологического оформления процессов.

Технологический процесс производства конденсационных растворов и смол периодическим методом состоит из следующих стадий: подготовка и загрузка сырья, приготовление и слив раствора смолы.

КФС получают также непрерывными методами, позволяющими повысить производительность оборудования, автоматизировать процесс и интенсифицировать его в 8-10 раз. По одному из вариантов КФС непрерывным методом производят следу­ющим образом .