МОДИФИКАЦИЯ МОДИФОРМАЛЬДЕГИДНОЙ СМОЛЫ РАСТВОРОМ МЭА, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ В АБСОРБЦИОННОЙ КОЛОННЕ ПРОИЗВОДСТВА АММИАКА

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматривается вопрос химической промышленности имеется ряд отходов органического происхождения, которые могут заменить синтетические полимеры. После обработки этих отходов становится клеевым связующим с хорошими адгезионными свойствами. Связи с этим возникает необходимость изучение данной проблемы, решению которой посвящена статья. Основной целью работы является обосновать и разработать технологии получения поликонденсатов на основе жидких кубовых остатков. В соответствии вышеуказанных основной целью иследования сформированы и решены следующие задачи: Изучено конденсация кубового остатка моноэтаноламина. Изучены химические, физико-механические свойства смолы, применение их в различных отраслях народного хозяйства.

ABSTRACT

This article addresses the issue of the chemical industry there are a number of organic wastes that can replace synthetic polymers. After processing this waste, it becomes an adhesive binder with good adhesion properties. In connection with this, it becomes necessary to study this problem, the solution of which is devoted to the article. The main purpose of the work is to substantiate and develop technologies for the production of polycondensates based on liquid distillation residues. In accordance with the above main goal of the study, the following tasks were formed and solved: Studied the condensation of the VAT residue of monoethanolamine. The chemical, physico-mechanical properties of the resin, their application in various sectors of the national economy have been studied.

Ключевые слова: формальдегидная смола, клеящие композиции, высокомолекулярные вещества.

Keywords: formaldehyde resin, adhesive compositions, high molecular weight substances.

Современные клеящие композиции на основе различных полимеров нашли широкое применение во всех ведущих отраслях промышленности. Областью использования клеев является главным образом склеивание дерева, бумаги, кожи, резины, фарфора, стекла, целлюлозы и некоторых других материалов. В производстве фанеры, мебели, музыкальных инструментов, в переплетном и канцелярском деле, в обувной промышленности, а также в быту для ремонта предметов домашнего обихода использовались клеи на основе веществ природного происхождения - костные, альбуминовые, казеиновые и клеи из натурального каучука [1,2].

Рассматривая связь химического строения и структуры полимеров с их склеивающими свойствами, убеждаешься в подтверждении влияния природы функциональных групп на адгезионные и когезионные свойства моно мерных и полимерных соединений. Разумеется, полимер составляет основу клея и выбор полимера является первым и решающим шагом при создании клея.

На сегодняшний день для производства фанеры марки ФК используют главным образом клеи из карбамидоформальдегидной смолы (КФС), важным компонентом которых являются наполнители. Традиционно принято выделять минеральные и природные наполнители [2], такие как каолин, шунгит, оксид кремния, а также пшеничную, древесную или соевую муку. Их применение позволяет снизить усадку клея, препятствовать проникновению смолы в капилляры древесины и т. д. Однако практически все используемые в настоящее время наполнители инертны по отношению к компонентам КФС [3]

Традиционно реакционноспособными по отношению к компонентам синтетических смол считаются природные наполнители [4, 5], однако непостоянство химического состава и низкая доступность активных центров усложняют их взаимодействие с КФ-олигомерами. Повысить химическую активность некоторых природных наполнителей можно предварительной физико-химической обработкой [6, 7], но это сопряжено с дополнительными энергетическими затратами. Весьма эффективными реакционноспособными наполнителями являются высокомолекулярные соединения, которые могут либо растворяться в воде, либо образовывать с КФС стабильную дисперсионную систему.

В химической промышленности имеется ряд отходов органического происхождения, которые могут заменить синтетический клей. После обработки этих отходов становится клеевым связующим с хорошими адгезионными свойствами. Например, конденсация водных растворов Na-соль карбоксилметилцеллюлозы, ацетонового раствора диацетилцеллюлозы, жидких кубовых остатков моноэтаноламина кубовых остатков регенерации уксусной кислоты и других с формальдегидом [8].

Основами клеевых смол являются вещества, получаемые методом полимеризации и поликонденсации на основе активных бифункциональных соединений. Полимеры образуются из многих простых молекул (мономеров) путем полимеризации, т.е. соединением молекул без одновременного открепления каких-либо его частиц. Если соединение молекул мономеров в макромолекулу сопровождается выделением воды, аммиака или других веществ, то такой способ получения высокомолекулярных веществ называют поликонденсацией. К первой группе полимеров относятся полиэтилен, полистирол, полиметилметакрилат, поливинилхлорид, полибутадиен, поливинилацетат, политетрафторэтилен, полиизабутилен, полихлорипрен бутадиен нитрильного, бутадиен -стерильного каучука и др. Ко второй - мочевина - формальдегидные, фурфурольно-ацетоновые, фенолоформальдегидные, полиаминные, полиэфирные, полиамидные, полисульфидные и другие [9].

 Термореактивные высокомолекулярные соединения при нагревании необратимо изменяют свои свойства, обычно делятся неплавкими и нерастворимыми (например: резолы, анилино и мочевиноформальдегидные /1,2/ эпоксидные, полиэфирные смолы и др). На основе этих высокомолекулярных веществ получают клей обыкновенный, Клей, расплав, конструкционный клей, используемые во многих отраслях народного хозяйства для склеивания материалов, не металлических материалов «древесины, пластмасс, резины, кожи, стекла и др.) [10].

Для клея, полученных на основе с использованием растворителей, необходима длительное время для их отвердения. Когда были синтезированы впервые эпокондние смолы удивительные адгезионные характеристики этих продуктов вызвали сенсацию даже за переделами ограниченного круга специалистов. Сразу выявились новые возможности использования особенное областях самолетов, автомобилестроения, а именно, минимальный вес и максимальная прочность в условиях вибрация. В дальнейшем, помимо эпоксидных смол, были газработаны другие синтетические материалы, используемые главным образом как клей, входящие в несущую конструкцию и названные по этому конструкционным клеем. Конструкционный клей имеет высокую адгезию к самым различным материалам, обладает высокой сопротивляемостью к разрыву и непрерывным нагрузкам, стойкостью к действию различных химических веществ, выдерживает изменения температуры [11, 12]. Конструкционный клей подразделяется на: структурный клей, отверждающиеся при окружающей температуре и является двухкомпонентным один из компонентов играет роль катализатора отверждения), термореактивный клей является однокомпонентным. С помощью последних получаются соединения, прочность которых иногда превышает прочность соединяемых материалов [13]. Для производства мочевино-формальдегидных олигомеров в качестве сырья применяют мочевину и формальдегид в виде его водного раствора - формалина. Мочевина в чистом виде представляет собой бесцветные длинные призматические кристаллы. Опыт произведен в трехгорлой круглодонной колбе, снабженной термометром, обратным холодильником, и ловушкой Дин-Старкса. Для выделения воды из реакционной зоны, установили вакуум насос к обратному холодильнику. Для равномерного поднятия температуры использована электрическая плита. Все устройства собрано на столе. В трехгорлую колбу, снобженную капельной воронкой, обратным холодильником термометром загружают 60 мл (1моль) карбамида, 30г (1моль) формальдегида и перемешаем магнитной мешалкой. 10-15 минут дополного растворения карбамида и выдерживаем при этой температуре в течение 60 мин. По истечение 60 мин определяют pH концентрированного раствора, который должен быть в пределах 6,5-7,5 ед. pH. Непрерывна перемишаем и добовляем 4 мл 4% ную серную кислоту и рН реакционной массы доводим до 5.2-0.2. После этого добавляем 183гр кубового остатка МЭАи продолжаем перемишавание. Выдержку при температуре 90+5 проводят в течение 50 мин.Полученную смолу охлаждаем до 20-30 ⁰С и измеряем вязкость по визкозиметру. Во время процесса изучили влияния температуры, времени, концентрации на процесс конденсации.

Таблица 1.

Влияния температуры, времени, концентрации на процесс конденсации

Проведение процесса конденсации регилируется по двум показателям: количеством МЭА, превращенного в формальдегидную смолу реакционной смеси;  наблюдением изменения динамической вязкости в реакционной смеси. В химической технологии сырьё и материалы должны быть дешевые, не дефицитные и иметь высокую степень выхода в готовую продукцию. Это определяется количеством израсходованной продукции до реакции и количеством полученной продукции после реакции. При использовании в качестве сырья МЭА, количества сырья определяется поляграфическим способом:

С-МЭАн “ С-МЗАк X ------------------------------100 СмЭАн

где  Смэан - начальное количество МЭА в реакционной смеси,

Смэан - конечное количество МЭА в реакционной смеси,

X - степень превращения МЭА в смолы.

№ 6 (87) июнь, 2021 г. 45

Изучены клеющие свойства продуктов, полученных опытным путем. В результате опыта клеющий продукт имеет хорошие клеющие и адгезионные свойства. Этот продукт клеет не только бумагу, но и материалы мануфактуры древесинных стружек.

Список литературы:

1. Каргин В.А., Слонимский Г.Л., «Краткие очерки по физико-химии полимеров» Изд. 2-е, М.: «Химия» ,1967. – 362 с.
2. Аноров Рустамжон Абдурахмонович, Абидова Мамурахон Алишеровна Изучение физико-химических свойств водорастворимых ПАВ полученных из жирных кислот хлопкового соапстока // Universum: химия и биология. 2019. №12 (66). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/izuchenie-fiziko-himicheskih-svoystv-vodorastvorimyh-pav-poluchennyh-iz-zhirnyh-kislot-hlopkovogo-soapstoka (дата обращения: 29.09.2021).
3. Иванов, Д. ., К. . Бака, и Д. . Конарейкина. «Измельченные бумажно-смоляные пленки как реакционно-способные наполнители карбамидоформальдегидных смол». Лесной журнал, вып. 3, июнь 2022 г., сс. 153-66, doi:10.37482/0536-1036-2022-3-153-166.
4. Волков А.В., Кондратьев В.П., Орлов А.Т., Редькина Т.П., Шевандо Т.В., Шорникова Н.Ю., Варыгин В.С., Филиппова Е.О., Соколова Е.Г. Справочник фанерщика / под ред. А.В. Волкова, А.Т. Орлова. СПб.: Политехн. ун-т, 2010. 486 с. Volkov A.V., Kondrat’yev V.P., Orlov A.T., Red’kina T.P., Shevando T.V., Shornikova N.Yu., Varygin V.S., Filippova E.O., Sokolova E.G. Handbook of Plywood Producer. Saint Petersburg, SPbPU Publ., 2010. 486 p. (In Russ.).
5. Кондратьев В.П., Доронин Ю.Г. Водостойкие клеи в деревообработке. М.: Лесн. пром-сть, 1988. 216 с. Kondrat’yev V.P., Doronin Yu.G. Waterproof Glues for Woodworking. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1988. 216 p. (In Russ.).
6. Cui H.-W., Du G.-B. Development of a Novel Polyvinyl Acetate Type Emulsion Curing Agent for Urea Formaldehyde Resin. Wood Science and Technology, 2013, vol. 47, iss. 1, pp. 105–119. https://doi.org/10.1007/s00226-012-0489-4
7. Dziurka D., Mirski R. Properties of Liquid and Polycondensed UF Resin Modified with pMDI. Drvna Industrija, 2014, vol. 65, no. 2, pp. 115–119. https://doi.org/10.5552/ drind.2014.1321
8. Кардашов Д.А. «Синтетические клеи» М.: Изд. «Химия», 1976.- 498 с.
9. Джагер Д. «Клей-расплавы, чувствительные к давлению, на основе термопластичных каучуков ВНТИ», перевод № Ц-65330, М-1976 г.
10. Способы укрепления згунтов ГКНТИ Рес. Узбекистана, Ташкент 1996 г.
11. Отчет ВНИЦ 6. Способ подготовки листа под опору ЛЭН в сыпучих группах. Опублик. 15.09.93 г. 7. Ихтиролар. Расмий ахборотнома 1955г. 1 с. 69.
12. Кодирова Дилшодхон Тулановна, Абидова Мамурахон Алишеровна ПОЛУЧЕНИЕ МЭА ФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ СМОЛ ИЗ КУБОВОГО ОСТАТКА // Universum: технические науки. 2021. №6-3 (87). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/poluchenie-mea-formaldegidnyh-smol-iz-kubovogo-ostatka (дата обращения: 29.09.2021).
13. Нумонов М.А., Юсупов К.М. Исследование синтеза модифицированной меламиноформальдегидной смолы с н-бутанолом. // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2021. 12(90). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/12660 (дата обращения: 09.05.2022).