Список тематических статей

Мочевино-формальдегидные смолы (карбамидо-формальдегидные смолы, карбамидные смолы)

Синтетические термореактивные олигомерные продукты поликонденсации мочевины с формальдегидом. Образуются в результате поликонденсации первичных продуктов присоединения мочевины и формальдегида – метилмочевин H₂NCONHCH₂OH и СО(КНСН₂ОН)₂ – друг с другом, мочевиной и формальдегидом.

Состав, строение и свойства мочевин-формальдегидных смол зависят от количественного соотношения мочевины и формальдегида и условий синтеза (температура, продолжительность, концентрация исходных соединений, рН реакционной среды).

Мочевин-формальдегидные смолы – смесь олигомеров различной молекулярной массы линейной, разветвленной или циклоцепной структуры, содержащих реакционноспособные амино- и ОН-группы.

В мочевин-формальдегидных смолах линейной и разветвленной структур остатки мочевины связаны метиленовыми и метиленэфирными мостиками; в качестве структурных элементов содержат метилольные и гемиформальные группы. В Мочевин-формальдегидных смолах циклоцепной структуры, помимо указанных выше групп, имеются триазиноновые и уроновые циклы. В состав мочевин-формальдегидных смол входят также свободная мочевина, метиленгликоль, а при избытке формальдегида – олигомерные полиоксиметиленгликоли.

Получают и применяют мочевин-формальдегидные смолы в виде водных преимущественно 40-70%-ных растворов (пожаро- и взрывобезопасны) и порошков.

Технология производства в значительной степени определяется назначением смолы. Так, мочевин-формальдегидные смолы, используемые в качестве связующих и основы клеев, получают по непрерывной схеме следующим образом: в 37%-ном формалине, рН которого водным раствором щелочи доводят до 5,0-6,0, растворяют мочевину, получая конденсационный раствор, имеющий рН 7,0-8,5 при молярном соотношении мочевина: формальдегид 1:(1,9-2,2).

Процесс осуществляют в каскаде реакторов, куда непрерывно подают конденсационный раствор. На первой стадии процесса при 92-98°С происходит постепенное снижение рН до 6,0. На второй стадии рН конденсационного раствора снижают до 4,5-5,0 с помощью водного раствора кислоты и завершают конденсацию после достижения заданных свойств смолы. Затем доводят рН до 7,0-8,0 водным раствором щелочи и при 80-90°С и пониженном давлении осуществляют концентрирование реакционной массы, после чего вводят оставшуюся часть мочевины и проводят конденсацию при 60°С.

Полученную смолу охлаждают. При использовании на первой стадии аммиака вместо щелочи отпадает необходимость введения на второй стадии кислоты, так как требуемый диапазон рН 4,5-5,8 достигается самопроизвольно.

Технология получения таких смол периодическим методом аналогична. Мочевин-формальдегидных смол для аминопластов получают растворением мочевины в 37%-ном формалине, рН которого водным раствором щелочи доводят до 6,6-7,0, с последующей конденсацией при 40-50°С и охлаждением полученного продукта.

Порошкообразные мочевин-формальдегидные смолы получают сушкой (главным образом распылительной) их водных растворов в условиях, практически исключающих поликонденсацию.

Отверждаются мочевин-формальдегидные смолы при нагревании (120-140°C) или комнатной температуре в присутствии соединений преимущественно кислотного характера, например фосфорной, соляной, щавелевой, фталевой кислот, их солей (АlСl₃, ZnCl₂).

Получаемые в результате отверждения сетчатые полимеры бесцветны, светостойки, устойчивы в органических растворителях и маслах, легко окрашиваются, однако имеют ряд недостатков – пониженная водостойкость, хрупкость, низкую устойчивость к деструктивным воздействиям, выделение свободного формальдегида и других.

С целью устранения этих недостатков, а также придания требуемых свойств, например способности растворяться в органических растворителях, увеличения гидрофобности и адгезии, мочевин-формальдегидные смолы модифицируют либо при синтезе путем замены части мочевины на модифицирующий агент, либо уже готовый олигомер (например, частичной этерификацией метилольных групп).

В зависимости от заданных свойств для модификации используют преимущественно одно- и многоатомные спирты (бутиловый, фурфуриловый, гликоли, глицерин), амины, амиды и другие производные карбоновых кислот, дициандиамид, меламин, гуанамины, а также различные высокомолекулярные соединения.

Применяют мочевин-формальдегидные смолы в основном как связующие в производстве древесностружечных плит и аминопластов, основу клеев для производства фанеры и различных деревянных конструкций.

Смолы используют также в производстве декоративных бумажно-слоистых пластиков и синтетического шпона, влагостойкой бумаги, карбамидо-формальдегидных пенопластов, в текстильной промышленности для аппретирования тканей с целью придания им несминаемости.

Мочевин-формальдегидные смолы, модифицированные бутиловым спиртом, используют для получения мочевино-алкидных лакокрасочных материалов, смолы, модифицированные фурфуриловым спиртом (а также немодифицированные мочевин-формальдегидные смолы) – как связующие в литейном производстве при получении отливок из чугуна, стали и алюминия.

В качестве пигментов в производстве бумаги, добавок для эластомеров, адсорбентов различных масел и органических продуктов применяют полиметиленмочевину – аморфный или кристаллический нерастворимый порошкообразный продукт белого цвета, образующийся в сильнокислой среде при взаимодействии мочевины и формальдегида (молярное соотношение 1:1).

Первые продукты конденсации мочевины с формальдегидом получены в 1896, производство смол налажено лишь в 1920-21 годах.

Гладкова Наталья