Фенолформальдегидные смолы новолачного типа Выполнила: студентка 2 курса 1 группы Мосина Ксения

История вопроса Фенолформальдегидная смола полученный им продукт. Фенолформальдегидная смола производится промышленностью с 1912 г. Под названием бакелит. Когда немецкий химик Адольф фон Байер. в 1872 г. смешал формальдегид и «карболовую кислоту» (раствор фенола), он получил смолообразную, вязкую массу. При нагревании она превращалась в твердое, нерастворимое вещество, которое далее уже не плавилось. В то время Байер еще не мог предвидеть, какое огромное значение приобретает впоследствии полученный им продукт.

Чуть позже американский химик Бакеланд Лео Хендрик, проведя реакцию конденсации формальдегида и фенола, получил полимер, для которого не мог найти растворителя. Это навело его на мысль, что такой практически нерастворимый и, как выяснилось, не проводящий электричества полимер может оказаться очень ценным. В 1909 Бакеланд сообщил о полученном им материале, который он назвал бакелитом. Эта фенолформальдегидная смола была первым синтетическим реактопластом - пластиком, не размягчавшимся при высокой температуре. По целому ряду свойств бакелит остается непревзойденным материалом. Работа Бакеланда стимулировала исследования в области органического синтеза и создание новых пластмасс.

Как и ко многим другим новинкам, к бакелиту вначале относились скептически, и ему было трудно конкурировать на рынке с давно известными материалами. Положение быстро изменилось, когда обнаружили его ценные свойства - бакелит оказался отличным электроизоляционным материалом, обладающим в то же время высокой прочностью. Сегодня у себя дома мы уже едва ли увидим штепсельные розетки, вилки и электрические выключатели из фарфора. Их вытеснили изделия из реактопластов. Бакелит и родственные ему пластмассы заняли также почетное место в машиностроении, автомобилестроении и других отраслях промышленности.

Состав и свойства фаолит смола новолачный Фенолформальдегидные смолы (ФФС) - жидкие или твердые аморфные олиго- и полимерные продукты поликонденсации фенолов с формальдегидом или его производными. Состав, структура и свойства определяются природой и соотношением исходных компонентов, а также условиями синтеза (среда, тип, количество катализатора (NH4OH, Ba(OH)2, NaOH - катализаторы щелочного, HCl, H2SO4 - кислого) температура и т. п.) Формальдегид (-СН2O) получается путем окисления метилового спирта кислородом воздуха и представляет собой бесцветный газ с резким неприятным запахом. Выпускается он в виде 40%-ного водного раствора формалина. Фенолами называются соединения типа R-С6Н5ОН, где R -- органический радикал или водород. Эти соединения представляют собой бесцветные игольчатые кристаллы с характерным запахом карболовой кислоты. Хорошо растворяется в этаноле, диэтиловом эфире, ацетоне и других органических растворителях, умеренно в воде (6,7 г в 100 мл при 160C), при температуре выше 660C растворяется в воде в любом соотношении. Основным источником фенола служат каменноугольный деготь и продукты крекинга нефти.

По внешнему виду фенолформальдегидная смола - однородная жидкость без механических примесей от красновато-коричневого до тёмно-вишнёвого цвета. Она обеспечивает высокую стойкость и прочность клеевых соединений при воздействии горячей и теплой воды, поэтому ее относят к смолам повышенной водостойкости. Для направленного изменения свойств ФФС в реакцию при их получении вводят компоненты, способные взаимодействовать с фенолом и формальдегидом. Так, при введении анилина повышаются диэлектрические свойства и водостойкость, при введении мочевины - светостойкость. Для придания способности растворяться в неполярных растворителях и совмещаться с растительными маслами ФФС модифицируют канифолью, трет-бутиловым спиртом; смолы этого типа широко используют в качестве основы для феноло-альдегидных лаков. ФФС совмещают с др. олигомерами и полимерами, например с полиамидами, - для придания более высокой тепло и водостойкости, эластичности; с поливинилхлоридом - для улучшения водой химстойкости; с каучуками - для повышения ударной вязкости, с поливинилбутиралем - для улучшения адгезии (такие смолы - основа клеев БФ, см. Феноло- альдегидные клеи). ФФС используют для отверждения эпоксидных смол с целью придания последним более высокой термо-, кислотой щёлочестойкости. В зависимости от природы и соотношения компонентов, а также от применяемых катализаторов фенолформальдегидные смолы делятся два типа: Термореактивные или резольные; Термопластичные или новолачные смолы.

Новолачные смолы При изготовлении фенолформальдегидных смол применяют синтетический фенол, а также фенолы, получаемые из каменноугольной смолы (фенольная и феноло-крезольная фракции, трикрезол, ксиленолы). Помимо перечисленных фенолов применяют их смеси, а также смеси фенола с анилинам (феноло-анилина-формальдегидная смола). Формальдегид иногда частично или полностью заменяют фурфуролом. Для получения новолачных смол конденсацию, как правило, проводят в присутствии кислотных катализаторов при избытке фенола (отношение фенола к альдегиду в молях 6:5 или 7:6). Технологический процесс получения твердой новолачной смолы, состоит из стадий конденсации и сушки проводимых, как правило, в одном аппарате.

В смесь фенола с формальдегидом вводят такое количество кислого катализатора, чтобы величина рН реакционной смеси составляла 1,6-2,3. Смесь при постоянном перемешивании нагревают до кипения в течении минут при атмосферном давлении (реже в вакууме) с включенным обратным холодильником. Через 20 минут после начала кипения в аппарат вводят дополнительную порцию катализатора. Кипячение смеси при градусах Цельсия продолжают еще 1-1,5 часа. По достижению удельного веса смеси, близкого к 1,2 г/см 53 0, конденсацию смолы считают в основном законченной, включают прямой холодильник и начинают сушку, при остаточном давлении не выше 300 мм.рт.ст., обогревая аппарат паром 5-8 ат. Сушку продолжают до достижения температуры каплепадения смолы С. После этого смолу сливают из аппарата и охлаждают.

В новолачные смолы часто добавляют смазывающие вещества (олеиновая кислота) и красители. Феноло-формальдегидная новолачная смола в твердом состоянии имеет цвет от светло- до темно коричневого, удельный вес ее около 1,2 г/см Такая смола способна многократно плавится и вновь затвердевать, хорошо растворяется в спирте и многих растворителях. Переход смолы из нерасплавленного состояния при С в неплавкое и нерастворимое состояние в отсутствии отвердителя происходит очень медленно. Температура плавления, вязкость и скорость отверждения новолачных смол изменяется с течением времени очень медленно. Поэтому такие смолы можно хранить в течении нескольких месяцев при любой температуре.

Применение ФФС Смола фенолформальдегидная жидкая применяется в производстве фанеры, фанерной продукции, древесностружечных и древесноволокнистых плит, фенопластов Одной из наиболее перспективных областей применения фенопластов является судостроение. Уже сейчас из них создают крупногабаритные детали и строят целые корпуса мелких судов, спасательные плоты, пластмассовые рубки и надстройки металлических судов, изготавливают переборки, гребные винты и палубные настилы. Пластики являются одним из основных материалов для электронавигационного и радиотехнического оборудования судов, средств судовой автоматики, связи. Фенопласты с успехом используются как декоративно-отделочные материалы и материалы для изготовления дельных вещей, мебели, светотехнической арматуры, санитарно-технического и электротехнического оборудования. Для лакировки деревянных изделий применяют самоотверждающиеся лаки, которые также изготавливают из фенолформальдегидных смол.

Резольными фенолформальдегидными смолами можно также склеить дерево с деревом или с металлом. Сцепление получается очень прочным, и этот способ склеивания в настоящее время находит все более широкое применение, особенно в авиационной промышленности. В промышленности склеивание смолами на основе фенола применяется при изготовлении клееной фанеры и древесноволокнистых пластиков. Кроме того, такие смолы успешно используются для изготовления щеток и кистей, а в электротехнике ими отлично склеивают стекло с металлом в лампах накаливания, люминесцентных лампах и радиолампах.

Экологические аспекты Исходное сырье для производства ФФС относится к числу физиологически активных органических соединений. Фенол, попадая в сточные воды, поглощается растениями и переходит в организм животных и человека. Может накапливаться в печени, вызывая перерождение её клеток, разрушать почечный эпителий. Формальдегид обладает ярко выраженными канцерогенными свойствами, вызывая, в частности, рак носовой перегородки. Учитывая эти обстоятельства, следует принимать повышенные меры предосторожности при размещении и развитии этого производства и смежных с ним предприятий: а) тщательная очистка сточных фенольных вод; б) герметичность аппаратов и машин в технологической цепочке; в) максимальная автоматизация производства; г) размещение производства в отдалении от населённых пунктов; д) повышенные меры предосторожности при транспортировке готовой продукции.

Спасибо за внимание