178683. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kis viszkozitású, éterezett lakműgyanta előállítására szerves oldószeres- vizes közegben, pufferrendszer jelenlétében
3 178683 4 aránya, főként pl. a formaldehid felesleg mértéke, továbbá a pH értéke, a hőmérséklet stb., amelyek a reakciósebességet befolyásolják. így megállapítottuk, hogy a nagy pH értékeknél nagy az addíciós folyamat reakciósebessége de elkerülhetetlen a Can- 5 nizzaro-reakció is, ami a képződött hangyasav révén a pH-t fokozatosan a savasabb tartomány felé tolja el. Az alacsony pH értéknél pedig az addíció reakciósebessége egyrészt csökken, másrészt előtérbe kerül a metilolok kondenzációja és gyor-io san oldhatatlan, illetve nehezen oldódó termékek képződnek. A nagyobb mérvű formaldehid felesleg szintén előnytelen a fellépő kiválások és a végtermék nagy formaldehid feleslege miatt. A formaidéhidmelamin addíció reakciósebessége vizes közegben IS jóval nagyobb, mint szerves oldószerekben, pl. butanolban, viszont butanolban a metilol csoportok időközbeni étereződése miatt a metilol-addíció egyensúlya eltolódik és túllépi a vizes közegben mért egyensúlyi értéket. így butanolos közegben 20 jobban függ a formaldehid-addíció lépése a kezdeti pH értéktől, mint vizes közegben. Továbbá butanolos közegben rosszabb -a metilol-vegyületek oldhatósága, tehát könnyebben lépnek fel nem kívánatos kiválások,, mint vizes közegben. Ez utóbbinál 25 viszont a hőmérséklet befolyásolja erősen a metüol-vegyületek oldhatóságát, ami 85 °C alatt már számottevően alacsonyabb és így szintén kiválások keletkeznek. Előnye viszont a butanolos közegnek, hogy az egyszer beállított pH érték gyakorlatilag 30 már alig változik, tehát a Cannizzaro-reakció lassabban folyik le, mint vizes közegben. Mindezen ismereteket összevetve, megállapítható, hogy úgy a vizes közegnek, mint az alkoholos közegnek megvannak a maguk előnyei, illetve hátrányai. 35 Célul tűztük ki olyan eljárásnak a kialakítását, amely egyesíti a vizes közeg és a szerves oldószeres közeg előnyeit, azok hátrányai nélkül és annak alapján aminok vagy amidok vagy azok keveréke, valamint formaldehid között jól kézbentartható re-40 akciófolyamatot valósíthassunk meg, amelynek eredményeként kis viszkozitású éterezett lakkműgyantát állítsunk elő, hogy ebből a nagyipari sorozatgyártáshoz is megfelelő minőségű lakkokat lehessen készíteni. A kísérletek során azt tapasztaltuk, 45 hogy a végtermék viszkozitása szempontjából a gyártásmenet első fázisa, az addíciós lépés a legkritikusabb. Ugyanis a kis viszkozitású végtermék előállításának kritériuma az, hogy egyrészt az addíció minél teljésebb mértékben lejátszódjon pl. a 50 formaldehid és a melamin és/vagy a karbamid között, másrészt a képződött közti-termékek, jelen esetben a metilol-melamin és/vagy metilol-karbamid molekulái között önkondenzáció ne következzen be, mert az önkondenzáció gyantásodáshoz, mole- 55 kulasúlynövekedéshez, káros térhálós szerkezet kialakulásához vezet. Más eljárásokban ennek következménye az éterezett lakkműgyanta végtermék molekulasúlynövekedése és viszkozitásának növekedése, valamint az éterezési lépésben résztvevő 60 metüol-csoportok számának csökkenése is. A találmányunk szerinti eljárás lényege, hogy kis viszkozitású, 50-60% szárazanyagtartalomnál 40 sec alatti, viszkozitású lakkműgyanták előállítására melamin és/vagy karbamid, valamint formai- 65 dehid, előnyösen paraformaldehid, valamely éterezésre alkalmas szerves oldószeres-vizes közegben való reakciója révén, amikor is az amin- és aldehid-csoportök aránya 1 :2-3, majd az így nyert termék éterezése útján. Az eljárásra az jellemző, hogy a szerves oldószeres-vizes közeg hidrogénionkoncentrációját az addíciós lépés folyamán pufferrendszerrel gyakorlatilag állandó szinten tartjuk 9.5- 10,0 pH tartományban, előnyösen 9,6-9,8 pH értéken. Éterezésre alkalmas szerves oldószerként vízzel ' elegyedő vagy részben elegyedő alkoholokat, előnyösen butanolt alkalmazunk. Továbbá vizes pufferoldatként célszerűen nagy pufferkapacitású, előnyösen foszforsavas, ecetsavas, propionsavas alkálisók egyikét vagy többjét használjuk, de alkalmazhatjuk egyéb savak, pl. hangyasav, citromsav alkálisóit is. Az eljárás egyik kivitelezési módja szerint az addíciós lépés utáni közti-termék elkülönítése után, vagy egy célszerűbb kivitelezési módja szerint a köztitermék elkülönítése nélkül az oldószeres rendszer pH-ját savval 4,0-6,5 pH értékek közé állítjuk és az addíciós terméket éterezzük. A találmányunk szerinti eljárás alapját az a felismerés képezte, hogy a szerves oldószeres-vizes közeg az eljárás szerinti nagy pufferkapacitású rendszerrel a megadott szűk pH-intervallumban biztosítja azt az optimális hidrogénionkoncentrációt és annak állandó szinten való tartását az addíciós folyamat alatt. További felismerés, hogy ennél az optimális hidrogénionkoncentrációnál az addíció gyors és gyakorlatilag teljesen végbemegy és az önkondenzáció reakciósebessége még elhanyagolható. A víz jelenléte elősegíti az addíciós reakciók sebességét, a szerves oldószeres — gyakorlatilag a butanolos - közeg pedig lehetővé teszi az addíciós termékek jó hatásfokkal való képződését, visszaszorítja a hangyasav keletkezését, valamint az éterezés folyamatában reakciókomponensként szerepel. A találmányunk szerinti eljárás kis viszkozitású lakkműgyantát eredményez, ha az addíciós lépésnél 9.5- 10,0 pH értéket állítunk be egy nagykapacitású puffersó vizes rendszerével és az gyakorlatilag állandó is marad. Optimálisnak találtuk a 9.6- 9,8 pH értékekre való beállítást és ezen szűk tartományban végzett addíciós reakciót, mert ekkor a résztvevő anyagok gyorsan és nagy mértékben elreagálnak egymással, ugyanakkor gyakorlatilag az önkondenzáció hiánya miatt víz nem képződik. Ezt a kísérleteink során . Molfilit KX—50 molekulaszitán való megkötés útján ellenőriztük, amiből egyértelműen kiderült, hogy a képződött metüol-melamin és metilol-karbamid molekulák között önkondenzáció nem történt. A találmány szerinti eljárás szemléltetésére korlátozás nélkül a következő példákat közöljük. 1. példa Keverővei és visszafolyó, valamint leszálló hűtővel ellátott rozsdamentes acélból készült reaktorba betáplálunk 760 súlyrész n-butanolt, 64 súlyrész 33%-os koncentrációjú vizes formaldehid oldatot, 290 súlyrész paraformaldehidet és 2
