Романов
Н.М. (ЗАО «ТрансСинтез», г.
Москва, РФ)
Иванов Б.К. (ЗАО «ВНИИДРЕВ» г. Балабаново, РФ)
Romanov N.M. (JSC “TransSintez”, Moscow, RF)
Ivanov B.K. (JSC “VNIIDREV”, Balabanovo, RF)
Расчет сложных рецептур синтетических смол на основе КФ-концентрата, формалина, карбамида, меламина, фенола с добавлением аммиака и других веществ показан на примере синтеза смолы с триэтаноламином.
Calculation of the composite compoundings of synthetic resins on the basis of KF-kontsentrata, Formalinum, a carbamide, cyanotriamide, phenol with addition of ammonia and other substances is shown on an example of synthesis of pitch with a triethanolamin.
Ключевые слова: смола, формалин, карбамид, триэтаноламин
Keywords: resin, formalin, urea, triethanolamine.
В настоящее время значительно повысились требования к синтетическим смолам, используемым для производства древесных композиционных материалов. Эти требования распространяются как на процесс синтеза, так и на свойства олигомеров и конечных продуктов на их основе. Для удовлетворения этих требований разработчиками предлагаются различные схемы синтеза с дробным введением формальдегида, карбамида и других основных компонентов, а также использование нескольких добавок, как в виде индивидуальных веществ, так и в виде смесей и водных растворов. В результате сильно усложняется расчет масс загружаемых компонентов (рецептур) для синтеза смол с заданными параметрами: масса, доля сухого остатка, мольные соотношения и пр.
В недавно вышедшей публикации [1] рассмотрены теоретические основы расчета рецептур синтеза смол, приведены расчетные формулы и примеры рецептур различного состава. В приложении к публикации [1] находится компакт-диск с электронными таблицами расчетов масс загрузок компонентов, указанных типов смол при различных схемах синтеза и введении добавок. Таблицы позволяют проводить расчеты рецептур:
· карбамидоформальдегидных смол из КФ-концентрата с растворами добавок, аммиаком, формалином, а так же дробный синтез;
· меламинокарбамидоформальдегидных смол из КФ-концентрата с нелетучими добавками, дополнительным карбамидом, а так же дробный синтез;
· меламинокарбамидоформальдегидных смол из КФ-концентрата с растворами добавок, дополнительным карбамидом, аммиаком, а так же дробный синтез;
· фенолокарбамидоформальдегидных смол из КФ-концентрата с растворами добавок и дополнительным карбамидом;
· карбамидо-, меламино- и фенолоформальдегидных смол из формалина с растворами добавок;
· меламинокарбамидоформальдегидных смол из смеси КФ-концентрата и формалина.
В качестве примера возможностей предложенных расчетных формул проведен расчет синтеза КФ-смолы из смеси КФ-концентрата, формалина, карбамида, аммиачной воды, в присутствии триэтаноламина и раствора серной кислоты. Синтез представлен в патенте США [2]. Анализ рецептуры смолы, приведенной в патенте, дал следующие исходные данные для проведения расчетов масс загружаемых компонентов:
· Масса производимой смолы, кг 4046,9
· Сухой остаток в смоле, % 61,0
· Начальное мольное соотношение 3,5747
· Конечное мольное соотношение 2,2919
· Концентрация в КФ-концентрате
◦ формальдегида, % 60,0
◦ карбамида. % 25,0
· Доля формалина, 0,0858
· Концентрация формальдегида , % 50,0
· Доли добавок растворов веществ (концентрации):
◦ аммиачная вода (28,0 %) 0,3911
◦ серная кислота (7,0 %) 0,1031
◦ триэтаноламин (85,0 %), 1-я порция 0,0122
◦ триэтаноламин (85,0 %), 2-я порция 0,0066
Предусмотренные условиями синтеза добавки водных растворов аммиака и триэтаноламина были приняты в качестве инертных добавок, не влияющих на мольное соотношение формальдегида к карбамиду. Поправка на конденсационную воду была принята из собственного опыта синтеза смол, модифицированных водным раствором аммиака
В результате проведенных расчетов согласно публикации [1] были получены следующие массы загружаемых компонентов, которые приведены в таблице в сравнении с массами, указанными в примере патента [2].
Таблица — Сравнительные данные о массах загружаемых компонентов
|
Наименование загружаемого компонента |
Масса, кг |
|
|
расчетная [1] |
в примере [2] |
|
|
1. КФ-концентрат |
2333,3 |
2334,7 |
|
2. Формалин (50 %) |
200,2 |
200,3 |
|
3. Карбамид 1-я порция |
256,0 |
256,1 |
|
4. Карбамид 2-я порция |
469,8 |
470,6 |
|
5. Вода |
116,1 |
113,8 |
|
6. Аммиак (28,0 %) |
512,0 |
512,3 |
|
7. Серная кислота (7,0 %) |
135,0 |
135,0 |
|
8. Триэтаноламин (85,0 %), 1-я порция |
16,0 |
16,0 |
|
9. Триэтаноламин (85,0 %), 2-я порция |
8,6 |
8,7 |
Из данных, приведенных в таблице, видно хорошее совпадение расчетных масс компонентов и масс, указанных в примере [2]. Наибольшее отклонение в 2,02 % получено для значения массы загружаемой воды, что может быть следствием различных оценок необходимой поправки на образование воды в процессе поликонденсации. Отклонение значения массы 2-ой порции триэтаноламина (1,15%) может быть следствием округления достаточно низкого значения до первого знака после запятой. Для значений масс остальных компонентов отклонения не превысили 0,06 %.
В результате подтверждена высокая эффективность использования предложенных в публикации [1] электронных таблиц расчетов масс загружаемых компонентов, что позволяет значительно упростить процедуру поиска оптимальных рецептурных решений при синтезе смол на основе КФ-концентрата, формалина и добавок различных веществ.
Для приобретения книги [1] и обсуждения данной статьи можно связаться с авторами по e-mail: reactoplast-nmr@mail.ru и raschot-dp@newmail.ru.
Список использованных источников.
1. Романов Н.М., Иванов Б.К., Карбамидо-, меламино- и фенолформальдегидные смолы. Теоретические основы расчета рецептур. Москва, 2012 г.
2. US Patent N 5,362,842. Urea-formaldehyde resin composition and method of manufacture thereof.