[发明专利]一种脲-异丁醛-甲醛树脂连续生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及涂料/油墨助剂脲-异丁醛-甲醛树脂，具体地说涉及一种涂料助剂用脲-异丁醛-甲醛树脂连续生产工艺。

背景技术

涂料涂膜的附着力、抗黄变性、硬度、丰满度、和光泽等是衡量涂料性能的重要指标，与涂料中所使用的助剂种类密切相关。一般用来提高这一类指标的助剂为分子结构中含有羰基、端基为羟基的一类聚合物，其软化点在80-120℃左右；由于这一类聚合物分子链上带有羰基和端羟基，其中羰基的极性不仅使其溶解性能好，改善了与树脂的相容性，而且端羟基的活性又使其能够部分参与成膜固化，增强与极性基材间的亲和力，提高涂膜的硬度和光泽等性能；因此这一类聚合物是涂料的多功能助剂，由于其与其它涂料用树脂有良好的相容性，还可以用来作为涂料、油墨通用色浆研磨树脂，得到人们的普遍重视。目前使用较多的是环己酮-甲醛树脂，但其在贮存与使用过程中会逐渐黄变。为了提高其耐黄变性能往往在生产时需加入抗氧剂与抗紫外线剂，这些助剂的加入，不仅提高了环己酮-甲醛树脂的成本，还会对涂料配方的设计产生不良的影响，使其应用范围受到一定程度的限制，在浅色面涂层或者要求透明性较高的情况下，这一缺点尤为明显。脲-异丁醛-甲醛树脂，能够有效提高涂料的光泽度、硬度和附着力等性能，由于其树脂颜色浅，且有良好的抗黄变性能，其应用范围将更为广泛。

最早有关脲-异丁醛-甲醛树脂的报道是1970年BASF公司申请的英国专利GB1191710A，该专利描述了脲(或者取代脲)与甲醛和异丁醛(或者其它含有α氢原子的醛)在酸性条件下反应，可得树脂状的产物。1978年Pusch申请的美国专利US 4102840A公开了一种脲-甲醛-异丁醛缩聚产物的制备方法，制备的树脂经过甲醇醚化处理后，可以作为纤维素或者混纺类纺织品的防皱处理剂，其游离甲醛含量低，无气味，贮存稳定性好。1981年和1986年BASF的Petersen申请的美国专利US 4243797和US 4621133中公开了脲(及衍生物)-异丁醛(及同系物)-甲醛在酸性条件下制备得到固体状树脂产物的专利，制备得到的树脂产物在醇酸树脂、硝酸纤维素树脂涂料中使用时，具有良好的溶解性、与树脂的相容性好，可以提高涂料的附着力、耐水性和抗黄变性能。1990年，BASF的Fischer等申请的美国专利US 4906727公开了制备脲(或者硫脲)-异丁醛(或同系物)-甲醛树脂的方法。由此方法制备的树脂，在醇酸树脂涂料中应用时，可提高涂料的抗黄变性和光泽。2006年华南理工大学的曾幸荣等申请的中国发明专利CN1817931A报道了脲-异丁醛-甲醛共聚树脂的制备方法，制备的树脂具有与溶剂相溶性好，溶液粘度低，能够有效提高涂料/油墨的抗黄变性、附着力，光泽，硬度等，是一种性能优良的涂料/油墨多功能助剂。

在这些专利的报道中，都没有提到脲-异丁醛-甲醛树脂的生产工艺，目前，我国脲-异丁醛-甲醛树脂的生产厂家，均采用间歇生产方式，工艺为：先将脲、异丁醛和甲醛及催化剂分批加入至反应釜中进行反应，反应完成后加入有机溶剂对树脂进行萃取，分出水相，并对树脂进行水洗，然后在真空条件下对反应釜加热去除溶剂而得到树脂产品。这样的釜式反应不易实现连续化和规模生产，尤其是反应过程中大量热的放出，使沸点较低的异丁醛大量气化，致使反应周期长。另外，釜式水洗是通过分层去除其中的水相，不但存在分层时间长，水消耗量大，有时还会发生分层不明显，如果操作稍不小心，会发生将物料放走等生产事故。而用反应釜进行蒸发时，不但能耗高、周期长，而且树脂易发生黄变，给应用带来不利的影响。因此开发脲-异丁醛-甲醛树脂的生产新工艺，提高生产效率和改进树脂质量，是一项极有意义的工作。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种脲-异丁醛-甲醛树脂的连续生产工艺。该工艺为管式连续反应，连续水洗和连续蒸发，生产过程易控制，废水量小，操作稳定。所得树脂质量稳定、产品质量好，树脂颜色浅。

一种脲-异丁醛-甲醛树脂的连续生产工艺，其特征在于包括如下步骤：

(1)将脲水溶液、催化剂及异丁醛在混合器中混合，送入I段管式反应器中进行反应，I段管式反应器出来的产物再与甲醛混合后在II段管式反应器中反应；I段管式反应器内压力为0.3-0.8MPa，反应温度为110-150℃，反应时间为10-30min；II段管式反应器内压力为0.2-0.5MPa，反应温度为120-150℃，反应时间为10-30min；所述的催化剂为硫酸或者盐酸；