一種兩步法合成脲醛改型呋喃樹脂的方法

2023-05-23 14:59:41

專利名稱：一種兩步法合成脲醛改型呋喃樹脂的方法
一種兩步法合成脲醛改型呋喃樹脂的方法，是一種涉及呋喃樹脂的生產方法，特別是涉及一種以尿素和甲醛以及糠醇為原料合成脲醛改型呋喃樹脂的生產方法，脲醛改型呋喃樹脂是一種有機高分子粘結劑，廣泛應用於造型、防腐等行業的基本粘結材料，屬有機高分子合成樹脂粘結劑生產工藝方法。
呋喃樹脂產品，我國從上世紀七十年代就有研究生產並有一定數量的使用量，後來又陸續研發生產了一系列的改型呋喃樹脂品種，尤其是脲醛改型的呋喃樹脂。這種脲醛改型呋喃樹脂其性能優越，市場前景非常好。現在的生產工藝方法都是一步法合成，其合成工藝方法雖經過眾多有志之士的研究更新，已經達到一定水平但穩定在現有的一步法水平上；各生產廠家產品質量也基本上能滿足使用廠家的具體要求。由於在樹脂合成過程中，樹脂聚合度以及粘度的控制直接影響樹脂產品的質量，目前各生產廠家對樹脂聚合反應的控制方法各有千秋，但穩定性都不是特別理想，一般廠家都以提高原材料消耗而保證質量來滿足用戶的要求，這樣就造成了資源浪費。
本發明的目的是提出一種兩步法合成脲醛改型呋喃樹脂的方法，首先將尿素與甲醛合成相對穩定的適合於改型的脲醛半成品樹脂，再將這種脲醛半成品樹脂與適當比例的糠醇再次聚合合成脲醛改型的呋喃樹脂，其特徵是將整個合成過程分為相對獨立的兩步進行；整個生產工藝過程的可控性非常高，產品質量與質量的穩定性得到了極好的保證；生產工藝操作過程非常簡捷，能耗底、原材料節省、設備生產能力高、安全操作性強；整個生產過程基本上沒有廢料產生，是完完全全的環保清潔工藝。以下結合反應過程、工藝流程和實施例詳述本方法的特徵本法生產工藝分兩個步驟進行第一步尿素與甲醛按一定比例反應合成並樹脂化生成脲醛半成品樹脂。
反應原料摩爾比甲醛∶脲醛＝1.38∶1.0。
反應溫度為50℃-95℃，最好是75℃-85℃；反應時間是1-6小時，最好是2-3小時。
在尿素與甲醛反應過程中加入適量的鹼性物質作為加成反應催化劑，加成反應結束再在酸性聚合催化劑作用下進行樹脂化聚合反應，樹脂化反應結束後，調節體系PH值到中性即為脲醛半成品樹脂。
第二步脲醛半成品樹脂與糠醇按不同質量比例進行聚合反應，並脫去多餘的水份，得到不同型號的脲醛改型的呋喃樹脂。
反應原料質量比脲醛半成品樹脂∶糠醇＝1.0∶0.5-40.0。
反應溫度為50℃-100℃，最好是75℃-85℃；反應時在脲醛半成品樹脂與糠醇聚合反應的過程中，加入適量的有機酸作為聚合反應的催化劑，在聚合反應到一定程度時，可以在進行聚合反應的同時實行減壓脫水的過程，當聚合反應達到要求並脫水達到標準時停止反應與停止脫水。調節物料體系的PH值，根據產品質量要求與物料體系中的殘餘甲醛量，在反應體系中加入適量的游離甲醛捕捉劑，將體系中的殘餘的游離甲醛降低到一定含量以下。這樣就得到了脲醛改型呋喃樹脂。
本發明的反應的步驟過程為原料甲醛在鹼性催化劑作用下與尿素加成反應，加成後的中間體在酸性催化劑作用下聚合反應生成脲醛半成品樹脂；這種脲醛半成品樹脂再在酸性催化劑存在下與糠醇進行聚合反應生成脲醛改型呋喃樹脂，經脫水等工藝過程得到成品樹脂產品。
附圖
為本發明工藝流程圖。
從上述反應步驟和工藝過程中，可以看出本發明的特徵1.將樹脂的合成過程分為兩個相對獨立的步驟進行，工藝控制過程變得極為清晰明了；反應控制方法簡單直接、方便可靠，產品質量非常穩定。
2.節省設備投資，投入產出比非常高，能直接在一步法生產的基礎上提高生產能力50％以上。
3.節省原材料成本，提高產品使用性能，降低使用廠家的消耗，也改善使用廠家生產環境汙染，節約資源。
4.節約能耗，降低勞動強度，實現確實可靠的聚合反應的安全生產操作方案，降低生產成本。
5.整個生產工藝是完完全全的環保清潔工藝；沒有任何三廢排放。
實施例第一步脲醛半成品樹脂的合成。
實施例1 投甲醛(37％)5800kg於8000L的反應釜中，在攪拌下調PH值為7.8-8.0，再投入尿素(含氮量46.3％)1450kg於反應釜中，加熱到75-80℃下反應80分鐘，再次加入1450kg尿素溫度保持在80-82℃下繼續進行加成反應，當尿素與甲醛的加成反應結束經檢測達到終點後，加入酸性聚合反應催化劑，保持在80-85℃下進行脲醛聚合反應，檢測反應聚合度，當聚合達到終點時停止聚合反應，調節反應體系PH值到6.5-7.5即得到脲醛半成品樹脂。
實施例2 投甲醛(37％)5800kg於8000L的反應釜中，在攪拌下調PH值為7.8-8.0，再投入尿素(含氮量46.3％)1450kg於反應釜中，加熱到80-85℃下反應70分鐘，再次加入1450kg尿素溫度保持在80-82℃下繼續進行加成反應，當尿素與甲醛的加成反應結束經檢測達到終點後，加入酸性聚合反應催化劑，保持在80-85℃下進行脲醛聚合反應，檢測反應聚合度，當聚合達到終點時停止聚合反應，調節反應體系PH值到6.5-7.5即得到脲醛半成品樹脂。
實施例3 投甲醛(37％)5800kg於8000L的反應釜中，在攪拌下調PH值為8.0-8.2，再投入尿素(含氮量46.3％)1450kg於反應釜中，加熱到75-80℃下反應70分鐘，再次加入1450kg尿素溫度保持在80-82℃下繼續進行加成反應，當尿素與甲醛的加成反應結束經檢測達到終點後，加入酸性聚合反應催化劑，保持在80-85℃下進行脲醛聚合反應，檢測反應聚合度，當聚合達到終點時停止聚合反應，調節反應體系PH值到6.5-7.5即得到脲醛半成品樹脂。
實施例4 投甲醛(37％)5800kg於8000L的反應釜中，在攪拌下調PH值為8.0-8.2，再投入尿素(含氮量46.3％)1450kg於反應釜中，加熱到80-85℃下反應60分鐘，再次加入1450kg尿素溫度保持在80-82℃下繼續進行加成反應，當尿素與甲醛的加成反應結束經檢測達到終點後，加入酸性聚合反應催化劑，保持在80-85℃下進行脲醛聚合反應，檢測反應聚合度，當聚合達到終點時停止聚合反應，調節反應體系PH值到6.5-7.5即得到脲醛半成品樹脂。
第二步脲醛改型呋喃樹脂的合成。
實施例1 投入糠醇(98％)6000kg於8000L的反應釜中，再投入第一步合成的脲醛半成品樹脂3000kg，加入酸性聚合反應催化劑，加熱到80-82℃下聚合反應50分鐘，再在80℃左右減壓脫水120分鐘，結束脫水與聚合反應；加入鹼液調節PH值到7.0-7.5，再加入適量的游離甲醛吸收劑，冷卻出料。脫水量992kg，出料得脲醛改型呋喃樹脂8011kg。對產品進行性能測試外觀(黃棕色均-透明液體)；密度(1.18kg/L)；粘度(24cpa/20℃)；試樣型砂24小時抗幹拉強度(17.8kg/cm2/1％)；游離甲醛(0.14％)。
實施例2 投入糠醇(98％)6600kg於8000L的反應釜中，再投入第一步合成的脲醛半成品樹脂2000kg，加入酸性聚合反應催化劑，加熱到80-82℃下聚合反應60分鐘，再在80℃左右減壓脫水100分鐘，結束脫水與聚合反應；加入鹼液調節PH值到7.0-7.5，再加入適量的游離甲醛吸收劑，冷卻出料。脫水量664kg，出料得脲醛改型呋喃樹脂7945kg。對產品進行性能測試外觀(黃棕色均一透明液體)；密度(1.16kg/L)；粘度(18cpa/20℃)；試樣型砂24小時抗幹拉強度(16.6kg/cm2/1％)；游離甲醛(0.13％)。
實施例3 投入糠醇(98％)7300kg於8000L的反應釜中，再投入第一步合成的脲醛半成品樹脂1000kg，加入酸性聚合反應催化劑，加熱到80-82℃下聚合反應80分鐘，再在80℃左右減壓脫水80分鐘，結束脫水與聚合反應；加入鹼液調節PH值到7.0-7.5，再加入適量的游離甲醛吸收劑，冷卻出料。脫水量355kg，出料得脲醛改型呋喃樹脂7952kg。對產品進行性能測試外觀(黃棕色均一透明液體)；密度(1.15kg/L)；粘度(15.5cpa/20℃)；試樣型砂24小時抗幹拉強度(15.7kg/cm2/1％)；游離甲醛(0.12％)。
實施例4 投入糠醇(98％)7650kg於8000L的反應釜中，再投入第一步合成的脲醛半成品樹脂500kg，加入酸性聚合反應催化劑，加熱到80-82℃下聚合反應100分鐘，再在80℃左右減壓脫水40分鐘，結束脫水與聚合反應；加入鹼液調節PH值到7.0-7.5，再加入適量的游離甲醛吸收劑，冷卻出料。脫水量178kg，出料得脲醛改型呋喃樹脂7977kg。對產品進行性能測試外觀(黃棕色均一透明液體)；密度(1.14kg/L)；粘度(9.8cpa/20℃)；試樣型砂24小時抗幹拉強度(15.2kg/cm2/1％)；游離甲醛(0.10％)。
實施例5 投入糠醇(98％)5000kg於8000L的反應釜中，再投入第一步合成的脲醛半成品樹脂4000kg，加入酸性聚合反應催化劑，加熱到80-82℃下聚合反應30分鐘，再在80℃左右減壓脫水145分鐘，結束脫水與聚合反應；加入鹼液調節PH值到7.0-7.5，再加入適量的游離甲醛吸收劑，冷卻出料。脫水量1334kg，出料得脲醛改型呋喃樹脂7677kg。對產品進行性能測試外觀(黃棕色均-透明液體)；密度(1.21kg/L)；粘度(28cpa/20℃)；試樣型砂24小時抗幹拉強度(16.5kg/cm2/1％)；游離甲醛(0.18％)。
實施例6 投入糠醇(98％)4000kg於8000L的反應釜中，再投入第一步合成的脲醛半成品樹脂5000kg，加入酸性聚合反應催化劑，加熱到80-82℃下聚合反應10分鐘，再在80℃左右減壓脫水170分鐘，結束脫水與聚合反應；加入鹼液調節PH值到7.0-7.5，再加入適量的游離甲醛吸收劑，冷卻出料。脫水量1662kg，出料得脲醛改型呋喃樹脂7351kg。對產品進行性能測試外觀(黃棕色均一透明液體)；密度1.24kg/L；粘度(36cpa/20℃)；試樣型砂24小時抗幹拉強度(15.8kg/cm2/1％)；游離甲醛(0.2％)。
權利要求
1.一種兩步法合成脲醛改型呋喃樹脂的方法，首先將原料甲醛在鹼性催化劑作用下與尿素加成反應，加成後的中間體在酸性催化劑作用下聚合反應生成脲醛半成品樹脂；這種脲醛半成品樹脂再在酸性催化劑存在下與糠醇進行聚合反應生成脲醛改型呋喃樹脂，經脫水等工藝過程得到樹脂產品。
2.根據權利要求1所述兩步法合成脲醛改型呋喃樹脂方法，其特徵是將整個合成工藝分為兩個相對獨立的步驟進行，第一步合成脲醛半成品樹脂，第二步再合成脲醛改型呋喃樹脂。
3.根據權利要求1所述脲醛中間體樹脂的合成，其特徵是首先尿素與甲醛在鹼性催化劑作用下加成，再在酸性催化劑作用下聚合。
4.根據權利要求1所述脲醛中間體樹脂與糠醇合成脲醛改型呋喃樹脂，其特徵是反應投料質量比是脲醛半成品樹脂∶糠醇＝1.0∶0.5-40.0。
全文摘要
一種涉及兩步法合成脲醛改型呋喃樹脂的方法，是一種以尿素和甲醛以及糠醇為原料合成脲醛改型呋喃樹脂的工藝方法，首先將尿素與甲醛合成相對穩定的適合於改型的脲醛半成品樹脂，再將這種脲醛半成品樹脂與適當比例的糠醇再次聚合合成脲醛改型的呋喃樹脂，其特徵是將整個合成過程分為相對獨立的兩步進行；整個生產工藝過程的可控性非常高，產品質量與質量的穩定性得到了極好的保證；生產工藝操作過程非常簡捷，能耗低、原材料節省、設備生產能力高、安全操作性強；整個生產過程基本上沒有廢料產生，是完完全全的環保清潔工藝。
文檔編號C08G65/36GK1854168SQ20051001858
公開日2006年11月1日 申請日期2005年4月21日 優先權日2005年4月21日
發明者李寬義, 曾雯娟 申請人:李寬義