Отверждение карбамидоформальдегидных смол с мольным соотношением формальдегида и карбамида менее единицы

В ходе исследований установлено, что отверждение карбамидоформальдегидных смол (КФС) с образованием пространственно сшитой структуры при мольном соотношении формальдегида к карбамиду менее единицы происходит благодаря образованию инертного соединения – метилендикарбамида (МДК). Для эксперимента синтезировали лабораторную КФС (ЛКФС) по следующей схеме. На первой стадии мольное соотношение карбамид : формальдегид (К : Ф) = 1 : 2. Значение рН 7,5–8. На второй стадии рН снижали до 4,2–4,5. На третьей стадии вводили дополнительный карбамид, pH 7–8, до мольного соотношения К : Ф = 1 : 0,9. Синтез МДК осуществляли при мольном соотношении К : Ф = 1 : 0,5. В раствор формалина (рН 3) при постоянном перемешивании вводили карбамид и добивались полного растворения последнего при 20 °С. После чего поднимали температуру реакции до 50 °С и выдерживали до образования плотного осадка. Полученный осадок промывали на бумажном фильтре дистиллированной водой до нейтральной реакции. Образец высушивали при 105 °С до постоянной массы. В условиях слабощелочной среды на третьей стадии синтеза при введении карбамида до мольного соотношения К : Ф = 1 : 0,9 происходит формирование монометилолкарбамида, который в условиях кислотного отверждения будет реагировать, в первую очередь, с карбамидом, находящимся в значительном избытке. Это приводит к образованию МДК. Причем, последний не вступает ни в реакцию присоединения с формальдегидом, ни в реакцию конденсации с гидроксиметильными группами КФС. В результате чего МДК не участвует в образовании полимерной структуры, являясь инертным наполнителем, а составляющие его по массе карбамид и формальдегид можно исключить из итогового мольного соотношения. Таким образом, при первоначальном мольном соотношении исходных компонентов К : Ф = 1 : 0,9 в процессе череды химических превращений итоговое мольное соотношение повышается до К : Ф = 1 : 1,012, что допускает образование пространственно сшитого полимера.

1. Васильев В.В. Технологические проблемы производства синтетических смол и древесных плит // Древесные плиты: теория и практика / под. ред. А.А. Леоновича: 24-я Междунар. науч.-практ. конф., 17–18 марта 2021 г. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2021. С. 26–31.

2. Вирпша З., Бжезиньский Я. Аминопласты. М.: Химия, 1973. 344 с.

3. Вьюнков С.Н. Роль карбамида при отверждении карбамидоформальдегидных смол // Древесные плиты: теория и практика / под. ред. А.А. Леоновича: 22-я Междунар. науч.-практ. конф., 20–21 марта 2019 г. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2019. С. 105–10.

4. Иванов Д.В., Екатеринчева М.А., Калашников А.А., Печковская Д.А., Никифорова П.К., Елисеев Д.М. Использование модификаторов-отвердителей серии МО-4 как компонентов клеев из карбамидоформальдегидной смолы // Древесные плиты: теория и практика / под. ред. А.А. Леоновича: 24-я Междунар. науч.- практ. конф., 17–18 марта 2021 г. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2021. С. 110–117.

5. Кастерина Т.Н., Калинина Л.С. Химические методы исследования синтетических смол и пластических масс. М.: Гос. науч.-техн. изд.-во хим. лит-ры, 1963. 288 с.

6. Романов Н.М. Химия карбамидо- и меламиноформальдегидных смол. М.: Адвансед Солюшиз, 2016. 528 с.