DE3906024A1 - Process for the preparation of phenol-urea-formaldehyde resins - Google Patents
Process for the preparation of phenol-urea-formaldehyde resinsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Phenol-Harnstoff-Formaldehyd-Harzen durch Polykondensation.The invention relates to a method for manufacturing of phenol-urea-formaldehyde resins Polycondensation.
Phenol-Formaldehyd-Harze und Harnstoff-Formaldehyd-Harze gehören zu den chemischen Produkten, die einen umfangreichen Verwendungsbereich aufweisen und zwar zur Herstellung von Preßmassen, Schicht-, Kleb- und Schaumstoffen oder Lacken. Trotz dieses breiten Verwendungsbereiches bietet die praktische Ausnutzung dieser Harze oft Schwierigkeiten aufgrund der Anwesenheit von freiem Phenol und Formaldehyd, die wegen ihrer toxischen Eigenschaften in den fertigen Produkten unzulässig ist.Phenol-formaldehyde resins and Urea-formaldehyde resins are chemical Products that have a wide range of uses have and that for the production of molding compounds, Laminates, adhesives and foams or lacquers. In spite of of this wide range of uses practical use of these resins often creates difficulties due to the presence of free phenol and Formaldehyde, which because of its toxic properties in the finished products is not permitted.
Aus diesem Grund wurden zahlreiche Versuche zur Absenkung des Phenol- und Formaldehydgehaltes in den aus den Harzen gefertigten Produkten durchgeführt. Eine der bekannten Methoden, die zur Senkung von freiem Phenol in den Phenol-Formaldehyd-Harzen führt, beruht auf dem Zusatz von organischen Stickstoffverbindungen vor allem von aromatischen Aminen, Melamin oder Harnstoff zu dem Harz. Nach einem in der UdSSR entwickelten Verfahren (SU-A 12 97 900) werden Phenol-Formaldehyd-Harze bei Zugabe von Gemischen aus Natrium-, Kalium- oder Ammonium-Dichromaten mit Harnstoff oder Melamin in wäßriger Lösung gehärtet. In der japanischen Erfindung JP-A 54/53 287 führt man in die Phenol-Formaldehyd-Harze Harnstoff ein, um eine feste Substanz mit entsprechender Lagerstabilität zu erhalten.For this reason numerous attempts to lower the phenolic and formaldehyde content in the resins manufactured products. One of the well known Methods used to lower free phenol in the Phenol-formaldehyde resin leads, is based on the addition of organic nitrogen compounds especially of aromatic amines, melamine or urea to the Resin. According to a process developed in the USSR (SU-A 12 97 900) are phenol-formaldehyde resins Addition of mixtures of sodium, potassium or Ammonium dichromates with urea or melamine in hardened aqueous solution. In the Japanese invention JP-A 54/53 287 leads to the phenol-formaldehyde resins Urea to a solid substance with to obtain appropriate storage stability.
Phenol-Formaldehyd-Harze für Lackzwecke können, wie es aus DE-A 35 25 437 bekannt ist, durch Zugabe von Verbindungen, die Harnstoff-, Carbamat-, Amid- oder Sulfoamid-Gruppen enthalten, modifiziert werden. Dadurch enthält man eine Verbesserung der Eigenschaften der Lacküberzüge.Phenol-formaldehyde resins for paint purposes can be like it is known from DE-A 35 25 437, by adding Compounds containing urea, carbamate, amide or Contain sulfoamide groups are modified. This contains an improvement in properties the lacquer coatings.
Nach Ullmans Encyklopädie der technischen Chemie, 7, Seite 406, (1974) wird durch Zusatz von Harnstoff zu Phenol-Formaldehyd-Harzen der Gehalt an Phenol in den fertigen Produkten herabgesetzt.According to Ullman's Encyclopedia of Chemical Engineering, 7, Page 406, (1974) becomes by adding urea Phenol-formaldehyde resins the content of phenol in the finished products.
In großtechnischen Vorgängen wird auch ein Vermischen von Phenol-Formaldehyd-Harzen mit Harnstoff-Formaldehyd-Harzen vor ihrer Verarbeitung in Preßmassen oder Lacken angewendet.Mixing is also used in industrial processes of phenol-formaldehyde resins with Urea-formaldehyde resins before their processing in Molding compounds or varnishes applied.
Alle diese Methoden erfordern eine mehrstufige Polykondensation, die mit einem Umbau der üblich angewendeten großtechnischen Apparatur verbunden ist und zu einer wesentlichen Verlängerung der Reaktionszeit führt.All of these methods require a multi-step process Polycondensation with a remodeling of the usual applied industrial equipment is connected and a substantial extension of the Response time leads.
Diese Bedingungen haben einen unvorteilhaften Einfluß - nicht nur auf die Rentabilität der Harz-Herstellung, sondern auch auf die Harzeigenschaften, die durch die lange thermische Behandlung der Reagentien verschlechtert werden.These conditions have an unfavorable impact - not only on the profitability of resin production, but also on the resin properties that are degraded by the long thermal treatment of the reagents.
Zudem werden durch diese Reaktionsführungen immer Kondensationsprodukte erhalten, bei denen auf Phenolkondensationsprodukte unterschiedlichen Kondensationsgrades Harnstoffkondensationsprodukte aufgepfropft sind. Die Harze schwanken demnach von Charge zu Charge in ihren Eigenschaften.In addition, these reactions always lead Get condensation products on which Phenol condensation products different Degree of condensation urea condensation products are grafted on. The resins fluctuate accordingly Batch to batch in their properties.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Phenol-Harnstoff-Formaldehyd-Harzen bereitzustellen, bei dem lagerstabile Harze in einer einstufigen Reaktion nahezu frei von Phenol und Formaldehyd erhalten werden, wobei die Qualität der einzelnen Produktionschargen nur minimalen Schwankungen unterliegt.It is therefore an object of the invention to provide a method for Manufacture of phenol-urea-formaldehyde resins to provide, in the storage stable resins in one one step reaction almost free of phenol and Formaldehyde can be obtained, the quality of the individual production batches only minimal fluctuations subject to.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren gemäß der Ansprüche 1-4.The task is solved by a method according to claims 1-4.
Es wurde gefunden, daß man die Harz-Herstellung vorteilhaft durchführen kann, wenn man als Ausgangsstoff für die Polykondensation kristalline Phenol-Harnstoff-Komplexe aus 1 Mol Harnstoff und 2 Molen Phenol einsetzt. Die entsprechenden Kondensationsprodukte werden bei gleichen Kondensationsbedingungen in gleichbleibender Qualität erhalten. Sie sind lagerstabil und im wesentlichen frei von Phenol und Formaldehyd. Diese Komplexe werden durch Kristallisation aus phenolhaltigen Rohstoffen in der Masse oder in Gegenwart von inertem Lösungsmittel, vorteilhaft unter 50°C gewonnen. Die Polykondensation wird in wäßriger Lösung bei Temperaturen bis 110°C, vorteilhaft im Bereich von 20 bis 65°C (abhängig von der Zerfalltemperatur des entsprechenden Phenol-Harnstoff-Komplexes) durchgeführt. Als Katalysator dienen Stoffe mit basischen Eigenschaften, vorteilhaft anorganische Hydroxide z. B. Natrium- oder Kaliumhydroxid oder -karbonat. Nach der beendeten Polykondensation wird der Wasserüberschuß aus dem Reaktionsgemisch durch Destillation abgetrennt. Als vorteilhaft hat sich die Destillation unter vermindertem Druck bei 60 bis 100°C bewährt. Die erhaltenen Harze haben gute Gebrauchseigenschaften und können zur Herstellung von Preßmassen, Schichtstoffen wie auch von gehärteten Lacküberzügen verwendet werden. Als sehr vorteilhaft hat sich die Möglichkeit einer Vorreinigung von Phenol und Harnstoff während der Phenol-Harnstoff-Komplexbildung aus technischen Rohstoffen und deren Isolierung aus dem Gemisch durch Kristallisation in der Masse oder aus der Lösung erwiesen. Außerdem hat der thermische Zerfall des Komplexes, der in der ersten Periode der Reaktion verläuft, einen aktivierenden Einfluß auf die Polykondensation und beschleunigt ihren Verlauf. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Herstellung von Polykondensations-Harzen mit einem breiten Anwendungsbereich, durch die Anwendung von Komplexen des Harnstoffs mit Phenol, Kresolen, Xylenolen oder auch ihren Gemischen als Ausgangsrohstoffe.It has been found that resin manufacture can perform advantageously if one as Starting material for the polycondensation crystalline Phenol-urea complexes from 1 mol of urea and 2 Molen phenol uses. The corresponding Condensation products are the same Condensation conditions of constant quality receive. They are stable in storage and essentially free of phenol and formaldehyde. These complexes are made by Crystallization from phenolic raw materials in the Mass or in the presence of an inert solvent, advantageously obtained below 50 ° C. The polycondensation is in aqueous solution at temperatures up to 110 ° C, advantageous in the range from 20 to 65 ° C (depending on the decay temperature of the corresponding Phenol-urea complex). As Catalysts serve substances with basic properties, advantageous inorganic hydroxides such. B. sodium or Potassium hydroxide or carbonate. After the finished Polycondensation is the excess of water from the Separated reaction mixture by distillation. As The distillation has been advantageous proven pressure at 60 to 100 ° C. The Resins obtained have good performance properties and can be used for the production of molding compounds, laminates as well as used from hardened lacquer coatings. The possibility of a Pre-cleaning of phenol and urea during the Phenol-urea complex formation from technical Raw materials and their isolation from the mixture Crystallization in bulk or from solution proven. In addition, the thermal decay of the Complex that occurs in the first period of the reaction runs, an activating influence on the Polycondensation and accelerates its course. The The method according to the invention enables production of polycondensation resins with a wide Scope, through the use of complexes of urea with phenol, cresols, xylenols or also their mixtures as raw materials.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die folgenden Beispiele erläutert, die aber keinesfalls eine Begrenzung ihrer Anwendbarkeit bestimmen.The method of the invention is illustrated by the following Examples explained, but by no means one Determine limitation of their applicability.
In einem Reaktionsgefäß mit 0,5 l Inhalt werden 188 g (2 Mol) technisches Phenol bei einer Temperatur von 70°C aufgeschmolzen, danach mit 60 g (1 Mol) technischem Harnstoff versetzt und einige Minuten gerührt. Anschließend wird das Gemisch auf 40°C abgekühlt und der Komplex bei dieser Temperatur filtriert und mit 200 cm3 Hexan gewaschen. Der erhaltene Phenol-Harnstoff-Komplex wird zur Polykondensation verwendet.188 g (2 mol) of technical phenol are melted at a temperature of 70 ° C. in a reaction vessel with a content of 0.5 l, then 60 g (1 mol) of technical urea are added and the mixture is stirred for a few minutes. The mixture is then cooled to 40 ° C. and the complex is filtered at this temperature and washed with 200 cm 3 of hexane. The phenol-urea complex obtained is used for the polycondensation.
In einem Reaktor mit 0,75 l Inhalt, der mit einem Rührer und einem Rückflußkühler versehen ist, werden 267 ml (288 g) technisches Formalin (37%) eingeführt und mit 2,1 g Natriumhydroxid (gelöst in 6 ml Wasser) versetzt. In a reactor with a 0.75 l capacity, the one with Stirrer and a reflux condenser are provided 267 ml (288 g) technical formalin (37%) introduced and with 2.1 g sodium hydroxide (dissolved in 6 ml water) transferred.
Danach werden 149 g des hergestellten Komplexes dazugegeben und bis zur völligen Auflösung der Reagentien gerührt. Diese Lösung wird auf 70°C erhitzt und bei dieser Temperatur 4 Stunden lang gerührt. Danach wird aus dem Reaktionsgemisch durch Vakuumdestillation bei 60 bis 80°C das Wasser in einer Menge von 25 Vol.% des Reaktionsgemisches abdestilliert. Es wird ein Phenol-Harnstoff-Formaldehyd-Harz von orangegelber Farbe, Dichte von 1230 kg/m3 (bei 20°C) und Viskosität von 118 mPa×s (bei 20°C) erhalten. Das Harz enthält kein freies Formaldehyd, weniger als 1 Gew.-% freies Phenol und 57 Gew.-% Trockensubstanz. Nach der Härtung des Harzes liegt der Phenolgehalt unter 0,01 Gew.-%.Then 149 g of the complex produced are added and the mixture is stirred until the reagents have completely dissolved. This solution is heated to 70 ° C and stirred at this temperature for 4 hours. The water is then distilled off from the reaction mixture by vacuum distillation at 60 to 80 ° C. in an amount of 25% by volume of the reaction mixture. A phenol-urea-formaldehyde resin of orange-yellow color, density of 1230 kg / m 3 (at 20 ° C.) and viscosity of 118 mPa × s (at 20 ° C.) is obtained. The resin contains no free formaldehyde, less than 1% by weight of free phenol and 57% by weight of dry substance. After the resin has cured, the phenol content is below 0.01% by weight.
Analog zu Beispiel 1 werden aus 200 g Rohphenol und 60 g Harnstoff 233 g eines Komplexes erhalten. Dieser Komplex besteht aus: 163 g Phenol, 4 g o-Kresol, 5 g m-Kresol, 2 g p-Kresol, Spuren (unter 1 g) Xylenole und 59 g Harnstoff. Die ganze Menge dieses Komplexes wird mit 430 ml (462 g) 37%igem Formalin bei 60°C analog zu Beispiel 1 der Polykondensation unterworfen. Nach partieller Abtrennung des Wassers durch Destillation erhält man eine konzentrierte Phenol-Harnstoff-Formaldehyd-Harz-Lösung mit einem Gehalt an Trockensubstanz von 47,8 Gew.-%. Diese Harzlösung hat bei 20°C eine Dichte von 1160 kg/m3, eine Viskosität von 95 mPas und enthält 1,1 Gew.-% freies Phenol. Diese Lösung ist nach 2 Wochen Lagerung bei 23°C noch stabil. Nach der Härtung des Harzes auf einer auf 160°C erhitzten Heizbank ist im erhaltenen Produkt kein freies Phenol mehr nachzuweisen.Analogously to Example 1, 233 g of a complex are obtained from 200 g of crude phenol and 60 g of urea. This complex consists of: 163 g phenol, 4 g o-cresol, 5 g m-cresol, 2 g p-cresol, traces (under 1 g) xylenols and 59 g urea. The entire amount of this complex is subjected to the polycondensation with 430 ml (462 g) 37% formalin at 60 ° C. analogously to Example 1. After the water has been partially separated off by distillation, a concentrated phenol-urea-formaldehyde-resin solution with a dry matter content of 47.8% by weight is obtained. This resin solution has a density of 1160 kg / m 3 , a viscosity of 95 mPas at 20 ° C. and contains 1.1% by weight of free phenol. This solution is still stable after 2 weeks of storage at 23 ° C. After curing the resin on a heated bench heated to 160 ° C, no free phenol can be detected in the product obtained.
Zu 100 ml Hexan werden 22 g technisches p-Kresol und 6 g Harnstoff zugegeben. Das erhaltene Gemisch wird im Kühlschrank bis 0°C abgekühlt und nach 2 Stunden bei dieser Temperatur der molekulare Komplex von p-Kresol mit Harnstoff filtriert. Man erhält eine Menge von 28 g feuchten Kristallen, die ohne vorherige Trocknung zur Polykondensation verwendet werden. Die Polykondensation wird bei 40°C, 4 Stunden lang nach Zugabe von 40 ml 37 %igem Formalin und 2 g Kaliumcarbonat (gelöst in 10 ml Wasser) durchgeführt.22 g of technical p-cresol and 6 g of urea added. The mixture obtained is in Refrigerator cooled to 0 ° C and after 2 hours at this temperature the molecular complex of p-cresol filtered with urea. An amount of 28 g is obtained wet crystals that are used without drying Polycondensation can be used. The polycondensation is at 40 ° C for 4 hours after adding 40 ml 37 % formalin and 2 g potassium carbonate (dissolved in 10 ml Water).
Wie im Beispiel 1 wird eine konzentrierte Harzlösung erhalten, die eine gelbe Farbe, eine Viskosität von 18 mPa×s und 41 Gew.-% Trockensubstanz hat. Nach 2 Wochen langem Aufbewahren bei Raumtemperatur ohne Luftzufuhr erhöht sich die Viskosität nur um 27 mPa×s.As in Example 1, a concentrated resin solution get a yellow color, a viscosity of 18 mPa × s and 41 wt .-% dry matter. After 2 Store at room temperature for weeks without Air supply increases the viscosity only by 27 mPa × s.
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| DE19893906024 Withdrawn DE3906024A1 (en) | 1988-06-03 | 1989-02-27 | Process for the preparation of phenol-urea-formaldehyde resins |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3906024A1 (en) |
| PL (1) | PL155521B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996016097A2 (en) * | 1994-11-21 | 1996-05-30 | Masonite Corporation | Modified phenol-aldehyde resin and method for making same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3346153C2 (en) * | 1983-12-21 | 1994-04-07 | Deutsche Texaco Ag, 2000 Hamburg, De |
-
1988
- 1988-06-03 PL PL27284188A patent/PL155521B1/en unknown
-
1989
- 1989-02-27 DE DE19893906024 patent/DE3906024A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3346153C2 (en) * | 1983-12-21 | 1994-04-07 | Deutsche Texaco Ag, 2000 Hamburg, De |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO1996016097A2 (en) * | 1994-11-21 | 1996-05-30 | Masonite Corporation | Modified phenol-aldehyde resin and method for making same |
| WO1996016097A3 (en) * | 1994-11-21 | 1996-07-18 | Masonite Corp | Modified phenol-aldehyde resin and method for making same |
| US5629083A (en) * | 1994-11-21 | 1997-05-13 | Masonite Corporation | Method of manufacturing cellulosic composite and product thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL272841A1 (en) | 1989-12-11 |
| PL155521B1 (en) | 1991-12-31 |
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