Rășini fenol-formaldehidice. Polimeri fenol-formaldehidici Polimer sintetic format în timpul întăririi fenol-formaldehidei

| 13.09.2009

Astfel de polimeri pot fi obținuți prin reacții de policondensare a fenolilor și aldehidelor. Formaldehida, furfuralul, anilina, lignina sunt utilizate ca aldehide. În consecință, se obțin polimeri cu diferite nume (de exemplu, fenol-formaldehidă, fenol-furfural, fenol-lignină).
Interacțiunea fenolilor cu aldehidele este o reacție de policondensare, a cărei condiție este polifuncționalitatea moleculelor care reacționează.

În funcție de funcționalitatea materiei prime fenolice de pornire, de natura componentului aldehidă, de raportul cantitativ dintre aldehidă și fenol și de natura catalizatorului, se formează două tipuri de produse de policondensare a fenolilor cu aldehide - polimeri termorezistenți și termoplastici. Primele specii sunt capabile să se transforme într-o stare infuzibilă și insolubilă (polimeri spațiali) atunci când sunt încălzite. Polimerii termoplastici sunt permanent fuzibili și solubili și nu se vindecă atunci când sunt încălziți.

Polimerii termosetabili în stare topită inițială și solubilă sunt numiți rezol sau polimeri în stadiul A.
Rezoluțiile sunt produse de reacție instabile; în funcție de nivelul de temperatură, acestea trec cu o viteză mai mare sau mai mică în starea finală, infuzibilă și insolubilă. Rata de formare a legăturilor spațiale determină rata de vindecare a polimerului.

Vindecarea completă și insolubilitatea sunt precedate de etapa de tranziție la o stare intermediară, care se caracterizează printr-o pierdere a fuzibilității solubilității și prezența unei stări foarte elastice ca de cauciuc la încălzire, precum și umflarea semnificativă a solvenților. Polimerii acestei etape intermediare se numesc resitoli sau polimeri în stadiul B.

Etapa finală a policondensării polimerului se caracterizează prin infuzibilitatea și insolubilitatea lor, incapacitatea de a se înmuia la încălzire și a se umfla în solvenți. În această etapă finală, polimerii sunt numiți resite sau polimeri în stadiu C.

Polimerii termoplastici sunt cunoscuți sub numele de novolaci. Este foarte important ca ambele stări (novolac și rezol) să poată fi reversibile.
Din grupul polimerilor fenolici cea mai mare valoare au fenol-formaldehidă, care sunt principalele produse ale industriei polimerilor.

Fenolul (C2H5 OH) și formalina CH2O sunt materiile prime pentru producerea lor. Fenolul este o substanță sub formă de cristale incolore cu ac cu miros specific, un punct de topire de 41 ° și un punct de fierbere de 181 °.

Formol numită soluție apoasă de gaz formaldehidic. Formaldehida are un miros înțepător extrem de iritant pentru membranele mucoase ale organelor respiratorii și ale ochilor. Concentrația sa admisibilă în aerul spațiilor industriale nu trebuie să depășească 0,005 mg / l de aer.
Conform specificațiilor tehnice, formalina conține 40% formaldehidă și de la 7 la 12% alcool metilic (în volum). Alcoolul este adăugat la formalină pentru a nu forma un precipitat solid - paraform, format din polimeri de formaldehidă.

Datorită reactivității extrem de ridicate a formaldehidei, paraforma sub formă de pulbere se formează foarte ușor cu scăderea temperaturii și concentrațiile crescute de formalină. Prin urmare, iarna, rezervoarele de formalină sunt ușor încălzite cu abur surd. Precipitatele proaspete de paraformă se dizolvă ușor în apă sau când sunt încălzite cu formalină cu un precipitat. Uneori se folosește paraform în loc de formalină pentru condensare.

Paraforma comercială este o pulbere albă fină. Formaldehida gazoasă este inflamabilă. Paraforma sub formă de pulbere este, de asemenea, combustibilă. Inflamabilitatea formalinei este mai ales asociată cu formarea paraformului.

Un pericol de incendiu poate apărea dacă formalina, care a pătruns prin scurgeri în conducte și rezervoare, lasă un depozit paraform pe aceste structuri după evaporare.
Reacția de policondensare și formarea unui polimer novolac sunt accelerate de ioni de hidrogen. În cazurile în care nu se adaugă acest catalizator, reacția este catalizată de acidul formic, care este întotdeauna prezent în formalina tehnică. La pH ≥7, se formează polimetilen fenoli - polimeri novolac.

Randamentul polimerului, condițiile de echilibru și proprietățile polimerului nu depind de cantitatea de catalizator, dar viteza de reacție este o funcție liniară a concentrației ionilor de hidrogen.
Natura chimică a catalizatorului afectează nu numai acțiunea sa catalitică, care este pe deplin determinată de gradul de disociere, ci afectează și unele dintre proprietățile tehnice ale polimerului. Ar trebui făcută o distincție între catalizatorii care sunt eliminați din polimer în timpul uscării și catalizatorii care rămân liberi sau legați în polimer. Acestea din urmă afectează mai mult proprietățile polimerului decât primele. Catalizatorii pot schimba culoarea polimerului, rezistența la lumină și pot afecta procesele de condensare și uscare.

Catalizatorul mai activ este acidul clorhidric. Concentrația sa în mediul de reacție ar trebui să fie de la 0,1 la 0,3% (până la fenol), ceea ce se datorează atât gradului de aciditate (pH) al formalinei tehnice (cantitatea de acid formic din acesta), cât și intervalului de pH pentru amestecul de reacție (de obicei de la 2, 2 la 1,8).

În cursul reacției de policondensare novolac, se eliberează multă căldură (până la 150 kcal pe 1 mol de fenol), ceea ce poate duce la spumare violentă și la ejectarea amestecului de reacție din reactor. Prin urmare, se recomandă administrarea acidului clorhidric în două sau trei doze. Un mare avantaj al acestui catalizator este că în timpul uscării polimerului, acidul clorhidric se evaporă în principal din amestecul de reacție împreună cu vaporii de apă.

Un dezavantaj grav al acidului clorhidric este efectul său distructiv asupra echipamentelor. Acidul sulfuric este utilizat relativ rar ca catalizator. Catalizează reacția mai puțin energic decât acidul clorhidric. În plus, deoarece rămâne în polimer, este necesară neutralizarea ulterioară, ca urmare a căreia se formează săruri chimice inerte (neutralizarea se realizează prin adăugarea de bariu sau de hidrat de oxid de calciu). Polimerii sunt mai întunecați decât cu acidul clorhidric.

Acidul oxalic, ca slab disociat, acționează mai puțin viguros și trebuie luat în cantități mari (de obicei 1,5-2,5%). Procesul de condensare se desfășoară mai calm, este mai ușor de controlat, dar durează mai mult decât cu introducerea acidului clorhidric; novolakele rezultate sunt mai ușoare și mai rezistente la lumină.

Acidul formic este întotdeauna prezent în formalina tehnică. Cu toate acestea, conținutul său (aproximativ 0,1%) nu asigură viteza de reacție necesară policondensării. Prin urmare, dacă condensul se efectuează la presiune atmosferică și la punctul de fierbere al amestecului, este necesar să adăugați acid pentru a scădea pH-ul mediului de reacție la 4,5.
Dacă reacția se desfășoară sub presiune și la temperaturi mai ridicate (în autoclave), atunci policondensarea se desfășoară la o rată suficientă.

Proces tehnologic obținerea polimerilor fenol-formaldehidici constă în următoarele operații principale: prepararea materiilor prime, încărcarea acestora într-un digestor, gătirea, uscarea și drenarea.
Pentru a efectua policondensarea formalinei, se iau 26,5-27,5 g la 100 g de fenol. Fenolul este pre-topit și menținut în stare lichidă prin încălzire sau diluare cu apă încălzită.

Condensarea polimerului se efectuează într-un digestor sub vid. Cazanul (Fig. 13) este un cilindru de oțel 1 cu capac sferic și fund, echipat cu o manta de abur.

(fig. 13) Digestor sub vid pentru policondensare polimerică |

Cazanul are un agitator 2, acționat de un motor electric 3. În partea inferioară a cazanului, există o supapă 4 pentru drenarea polimerului. Capacul are două lumini de vizionare și o trapă pentru curățarea cazanului. În plus, pe capac și pe partea cilindrică există accesorii pentru furnizarea de materii prime, eliminarea vaporilor în frigider, scurgerea condensului, prelevarea probelor etc. Capacitățile acestor cazane sunt diferite - de la 1,5 la 10 m³.
În fig. 14 prezintă o diagramă a instalării unui digestor în combinație cu un frigider și un colector de condens.

(Fig. 14) Diagrama instalației de digestie: 1 - digestor de vid; 2 - frigider; 3 - colector de condens; 4 - pompă

Materia primă pregătită este pompată în digestor și acolo este introdusă și o cantitate mică de catalizator.

După amestecarea amestecului, aburul este introdus în mantaua cazanului, este încălzit și menținut la fierbere. Aburul rezultat este îndepărtat la frigider. Timpul de gătit este de 2-2,5 ore. În primul rând, se formează o emulsie, formată din apă „supra-polimerică”, polimer și reziduuri de fenol și formalină nereacționate. Apoi, după decantare, amestecul este împărțit în două straturi: cel inferior este polimer și cel superior este apă.
Dacă procesul este oprit în etapa de formare a emulsiei, polimerul în această formă poate fi utilizat pentru a obține pulberi de presare sau adezivi impermeabili.

În majoritatea cazurilor, polimerul este uscat în același ceainic sub vid și într-o formă deshidratată, dar topită, este plasat pe tăvi metalice, în care se solidifică la răcire. Polimerul Novolak în această formă poate fi păstrat pentru o lungă perioadă de timp fără a-și modifica proprietățile. Polimerul rezolat se poate întări treptat în timpul depozitării și își poate pierde fuzibilitatea și solubilitatea.

Polimerii rezoliți se obțin numai prin interacțiunea fenolilor tri-funcționali cu formaldehida și la pH\u003e 7, adică în prezența catalizatorilor alcalini. Acestea din urmă determină caracterul rezol al polimerilor nu numai în prezența unui exces de formaldehidă, ci și de fenol.
Cei mai importanți catalizatori pentru condensarea rezoluției sunt hidroxidul de sodiu, hidratul de oxid de bariu, amoniacul și soda.

În funcție de raportul componentelor, de natura catalizatorului și de regimul de uscare, produsul final de condensare poate fi lichid sau solid.
Polimerii lichizi (anhidri) cu rezol sunt folosiți pe scară largă pentru impregnarea țesăturilor, fibrelor și obținerea maselor de turnare.

De obicei, se folosesc condensate de apă (polimeri de emulsie), obținuți după terminarea condensării și scurgerea apelor superpolimerice. În aceste cazuri, polimerul este uscat după amestecarea condensului cu umplutura.

Polimerii cu rezoluție solidă pot fi preparați în condiții standard. Avantajele lor sunt următoarele: stabilitatea proprietăților, conținutul redus de fenol liber, proprietăți chimice mai mari. Ele diferă de polimerii novolac solizi printr-un punct de topire mai scăzut și un conținut mai mare de fenol liber. Acesta din urmă depinde de raportul componentelor, de natura și cantitatea catalizatorului, de adâncimea condensului și de durata de uscare. De obicei, rezoluțiile solide conțin până la 8-12% rezoluții libere, cele lichide - 20% și mai mult
Un conținut scăzut de fenol liber în rezoluție este uneori de dorit pentru a îmbunătăți fuzibilitatea și fluiditatea polimerului, precum și pentru a crește flexibilitatea filmelor după întărire. Cu toate acestea, cu un exces de fenol liber, rata de întărire scade și proprietățile fizico-chimice ale compozițiilor de presă se deteriorează.

Spre deosebire de polimerii novolac, care pot fi depozitați mult timp fără a schimba proprietățile, polimerii rezolați (chiar și cei solizi) pierd vizibil fluiditatea, fuzibilitatea și solubilitatea deja la temperaturi obișnuite, cresc vâscozitatea soluțiilor, adică, în timpul depozitării, reticulate spațiale polimerii și rezolul se formează treptat.trece într-o stare resitală.

Reactivitatea termică a polimerilor rezol la temperaturi ridicate (105-180 °) este mai mică decât cea a novolacilor amestecați cu urotropină (rata de tranziție de la etapa A la etapa C este mai mică). La temperaturi scăzute (până la 120 °), rezolul trece în stadiul B mult mai repede decât polimerii novolac într-un amestec cu cantitatea optimă de urotropină.

Proprietățile medii ale polimerului novolac sunt după cum urmează:
Punct de cădere conform Ubbeloda, ° С…. 95-105
Vâscozitatea unei soluții alcoolice 50% de polimer, cps, nu mai mult ... ... ... ... ... .. 130
Timp de gelatinizare cu 10% urotropină la 150 °, sec ……. 40-50
Conținut de fenol gratuit,% ……. 6-9 |

Proprietățile polimerilor cu rezoluție solidă, precum polimerii novolac, pot varia semnificativ în funcție de formulare, condens și proces de uscare. Valorile medii ale acestor polimeri sunt prezentate mai jos:
Punct de scădere conform Ubbeloda, ° С ... .. 60-85
Rata de gelatinizare la 105 °, sec …… .. 62-180
Conținut de fenol gratuit,% ... ... ... 5-12
Conținutul de umiditate,%, nu mai mult ………. 3-4

În plus față de polimerii cu rezoluție solidă, industria produce polimeri cu rezoluție de emulsie fenol-formaldehidă, care sunt condensate de apă vâscoase formate după decantarea și separarea apelor supra-polimerice sau după evaporarea parțială a apei.

Polimerii de emulsie sunt utilizați pentru a impregna umpluturile fibroase și de țesut: făină de lemn, celuloză și țesături. Avantajele lor în comparație cu polimerii solizi și cu rezoluri sunt că nu trebuie să fie uscați și că alcoolul este consumat pentru a obține un lac rezolic alcoolic.
Dezavantajele polimerilor de emulsie sunt stabilitatea scăzută, proprietățile nestandardizate și un conținut mai mare de fenol liber și produse de condensare cu metilol cu \u200b\u200bgreutate moleculară mică.

Polimerii fenol-formaldehidici sunt folosiți în construcții pentru producția de adezivi, plăci de fibră tare, plăci aglomerate, materiale plastice laminate (PAL), placaj impermeabil, materiale plastice laminate, pentru prepararea materialelor plastice fagure, lână minerală și covoare din lână de sticlă și lacuri .
Al doilea tip al acestui grup de materiale este polimerii crezol-formaldehidici, în care primul component nu este fenolul, ci crezolul C6 H4 CH3 OH.

Cresolul este un tip de fenol monohidric.
Cresolii sunt bifuncționali, prin urmare, atunci când formaldehida interacționează cu orto și para-rezoli, se obțin doar polimeri termoplastici la orice raport de componentă. Când formaldehida interacționează cu m-crezolul, pot fi obținuți atât polimeri termorezistenți, cât și polimeri termoplastici (cu lipsă de formaldehidă și într-un mediu acid).

De obicei se utilizează un amestec de trei izomeri de crezol - tricrezol, conținând cel puțin 40% m-crezol. Tricresol este un lichid maro închis sau roșiatic. Greutatea sa specifică este de 1,04; fierbe la temperatura de 185-210 °. Tricresolul este la fel de toxic ca fenolul. Se dizolvă în apă mult mai rău decât fenolul (doar aproximativ 2%).
Tricresol este transportat în rezervoare și butoaie din oțel zincat.

Cresolul se obține din cărbune, șist și gudron de turbă.
În funcție de raporturile molare ale crezolului și aldehidei, se obțin atât polimeri novolac cât și polimeri rezol.

Polimeri crescolo-aldehidici diferă în ceea ce privește rezistența la apă și acid. Acestea sunt folosite pentru a realiza o varietate de produse turnate, laminate pe bază de țesătură și hârtie, precum și produse de presare într-o compoziție cu făină de lemn și alte materiale de umplutură pentru producerea diferitelor părți ale unui profil complex prin presare la cald.

Al treilea reprezentant al acestui grup de polimeri este polimeri fenol-furfurali ... Acestea se formează în timpul condensării fenolilor și furfuralului, care în această reacție este un substitut pentru formaldehidă.
Dintre toți înlocuitorii, a primit cea mai mare valoare practică în tehnologia construcțiilor.

Furanul este cel mai simplu compus heterociclic organic cu oxigen într-un inel cu cinci membri.
Furfuralul se obține din știulete de porumb, coji de arahide, paie, stuf și alte deșeuri de culturi. Furfural este un lichid incolor care se întunecă atunci când este iluminat în aer, punctul său de fierbere este de 162 °, iar densitatea sa în vrac este de 1,1594 g / cm³.

Reacția de polimerizare, care duce la gelatinizarea furfuralului, este accelerată de acțiunea acizilor puternici. Din acest motiv, în cazul policondensării furfuralului cu fenoli în prezența acizilor puternici cu un exces de acizi, se pot forma polimeri gelatinizați și infuzibili.

În practică, condensarea se realizează cel mai adesea într-un mediu alcalin. Dacă 0,75-0,90 mol de furfural este introdus în reacție la 1 mol de fenol, atunci se obțin polimeri novolac cu un punct de topire relativ ridicat. Cu o cantitate mai mare de furfural, ca urmare a condensării alcaline, se obțin polimeri care se pot topi la temperaturi ridicate (180 °).

Polimerii fenolofurfurali pot fi obținuți prin condensare sub presiune într-o autoclavă. Deci, în autoclavă (Fig. 15) se încarcă 100 de părți de fenol, 80 de părți de furfural și 0,5-0,75 părți de hidroxid de sodiu.

(Fig. 15) Diagrama dispozitivului autoclav: 1 - corp; 2 - capac; 3 - agitator; 4 - sacou cu abur; 5 - racord de scurgere; b - sigiliu; 7 - flanșă; 8 - manșon termometru; 9 - manometru manometru; 10 - montarea deschiderii de încărcare; 11 - unirea supapei de siguranță; 12 - linie de vid; 13 - linia de aer comprimat; 14 - linie care leagă autoclava de atmosferă; 15 - uniunea conductei de abur; 16 - racord pentru ieșirea condensului; 17 - duza pentru evacuarea apei

După încărcare, materia primă este amestecată intens cu aer comprimat, autoclava este închisă, agitatorul este pornit și aburul este furnizat în mantaua autoclavei (5-6 atm).
Amestecul este încălzit până când presiunea din interiorul autoclavei ajunge la 4,5-5,5 atm. Apoi, aburul este oprit și o creștere suplimentară a temperaturii în autoclavă și, prin urmare, are loc o creștere a presiunii datorită reacției exoterme. Presiunea crește treptat la 10 atm. La 10 atm, reacția este continuată timp de 40-60 minute; dacă presiunea scade, aburul este introdus înapoi în sacou. Apoi, autoclava este răcită.
Când presiunea din autoclavă scade la 1-1,5 atm, polimerul este turnat într-un colector intermediar sau într-o unitate de uscare. Acest polimer este uscat într-o unitate de uscare sub vid, crescând treptat temperatura în polimer la 125-135 °. Procesul se termină atunci când se obține un polimer cu un punct de înmuiere de 80-85 ° conform Kremer-Sarnov.

Polimerii furfurali au unele avantaje față de polimerii fenol-formaldehidici: impregnează umplutura mai bine, iar produsele de presare sunt obținute de la aceștia cu o culoare mai uniformă și un aspect mai bun.
Principala diferență dintre acești polimeri este comportamentul lor special la diferite temperaturi de prelucrare și presare. Astfel, polimerii fenol-furfurali ai tipurilor rezol și novolac dintr-un amestec cu urotropină suferă etapele obișnuite de întărire B și C la o rată diferită și într-un interval de temperatură diferit.

Complexe mult mai complexe de produse de condensare fenol-furfural (în comparație cu fenol-formaldehidă) interacționează între ele, formând molecule reticulate numai la temperaturi mai ridicate. Ca rezultat, stadiul B care nu curge cauciucul este atins doar la temperaturi mai ridicate, iar polimerul își păstrează mobilitatea ridicată într-un interval semnificativ de temperatură (130-150 °).

La 180-200 °, polimerul potențial reactiv trece rapid în stadiul C, aparent, ca urmare a polimerizării datorită legăturilor nesaturate ale furfuralului.
Dependențele de temperatură ale polimerilor fenol-furfurali sunt mai favorabile pentru prelucrarea compozițiilor de presă din acești polimeri prin turnare prin injecție; cu această metodă, este necesar să se mențină mobilitatea masei în mașină pentru o perioadă mai lungă de timp la punctul de turnare al compoziției și să se întărească masa mai repede într-o matriță la 180-200 °.

Avantajele polimerilor furfurali constă și în fluiditatea mai mare a pulberilor de presă obținute pe baza lor, în capacitatea de a umple mai bine matrița. Produsele presate fabricate din ele sunt de o singură culoare și uniformitate; la temperaturi ridicate (180-200 °), se obține performanțe ridicate de presare.

Avantajul acestor polimeri este dezvăluit în special la presarea produselor mari de profil complex, atunci când este necesară o mobilitate mai mare a masei și este necesar să-și mențină fluiditatea în timpul procesului de presare până în momentul umplerii matriței și formarea produselor. Această ultimă condiție este deosebit de importantă în fabricarea pieselor mari de construcție.

Polimerii acestui grup includ, de asemenea polimer fenolignin ... Lignina este o parte integrantă a lemnului, unul dintre produsele reziduale de la producerea celulozei. Deși lignina nu are proprietăți aparente de aldehidă, poate fi condensată cu fenol.
Tehnologia pentru producerea polimerilor fenoligninici a fost dezvoltată pentru prima dată de S. N. Ushakov și I. P. Losev și alți oameni de știință sovietici. |

În producția de celuloză tehnică, lignina este îndepărtată prin tratarea lemnului cu reactivi care distrug lignina, dar nu acționează asupra celulozei.
În timpul reacției de zaharificare a lemnului, adică atunci când este tratat cu acizi minerali, celuloza este hidrolizată în glucoză, în timp ce lignina se schimbă puțin. În consecință, lignina poate fi obținută în cantități mari atât sub formă de substanță alcalină semnificativ degradată, cât și lignină a băuturilor sulfatate, precum și sub formă de lignină ușor degradată, așa-numita acidă, hidrolitică.
Compoziția chimică exactă a ligninei nu este încă cunoscută.

Produsul tehnic de condensare este o soluție solidă a unui polimer fenoligninic în fenol și o astfel de soluție este un polimer fuzibil. Astfel, prezența fenolului liber în polimer nu este un dezavantaj (ca în cazul obținerii de novolaks convenționale), ci în anumite limite starea necesară producerea unui produs adecvat din punct de vedere tehnic - un polimer fuzibil cu caracter novolac.

Polimerul fenolignin se solidifică ca urmare a condensării ulterioare cu formaldehidă sau cu urotropină.
Pentru a obține polimeri de fenolignină la 100 părți de fenol, luați de obicei de la 80 la 140 părți de lignină de hidroliză (pe bază de substanță uscată) și 3-4 părți de acid sulfuric.
Polimerul fenoligninic conține 12-16% fenol liber; la 150 °, gelatinizarea unui astfel de polimer cu 10% urotropină are loc în 50-60 secunde, punctul de cădere este de 120-140 °.

În ceea ce privește proprietățile mecanice, polimerul fenoligninic este apropiat de polimerii fenol-formaldehidici novolac. Proprietățile fizicomecanice ale pulberilor de presă obținute pe baza sa sunt aproape la fel de bune ca pulberile de presă novolac convenționale, în special în ceea ce privește viteza de presare.

Dezavantajul polimerilor fenoligninici ar trebui să fie considerat vâscozitatea lor ridicată în stare topită, motiv pentru care nu este asigurată impregnarea completă a materialului de umplutură și este necesară o temperatură mai ridicată în timpul laminării, precum și o anumită fragilitate în timpul prelucrării mecanice a produselor. Pe de altă parte, un avantaj important al acestor polimeri este randamentul lor ridicat în raport cu fenolul consumat, ceea ce oferă economii semnificative atât în \u200b\u200bfenol, cât și în formaldehidă.

Lignina alcalină obținută ca deșeu în metoda de producere a celulozei de sodiu sau sulfat este semnificativ mai reactivă decât lignina hidrolitică.

Randamentul produsului finit atinge 400% din greutatea fenolului consumat. Amestecând direct făina de lemn cu cele enumerate părți constitutive și laminarea ulterioară a amestecului, puteți obține pulberi de presare cu proprietăți mecanice bune, dar insuficient impermeabile.
Polimerii fenoligninici sunt încă puțin utilizați. Dar, datorită costului redus, este recomandabil să le utilizați pentru fabricarea pieselor de construcție care nu sunt expuse la umiditate în timpul funcționării.

Polimerii fenolici sunt produsele policondensării diferiților fenoli cu aldehide.

Fenolul SbN50N este o substanță cristalină cu un punct de topire de 41 ° C și un punct de fierbere de 182 ° C, se amestecă cu alcool și se încălzește cu apă, solubil în eter, glicerină, cloroform etc. Fenolul se obține din gudron de cărbune - o produs al distilării uscate a cărbunelui - și sintetic ...

Dintre componentele aldehidei din prepararea polimerilor fenolici, formaldehida și furfuralul sunt cel mai des utilizate, care formează polimeri tridimensionali cu fenolul. Formaldehida СН20 este un gaz ușor solubil în apă; apa absoarbe până la 50% formaldehidă. Soluțiile apoase de formaldehidă se numesc formalină. La obținerea polimerilor fenolici se utilizează substanțe auxiliare, dintre care cele mai importante sunt catalizatorii NaOH, NH4OH, Ba (OH) 2) contactați Petrov, HC1 etc .; solvenți - alcool etilic, acetonă și stabilizatori - etilen glicol, glicerină etc.

În timpul policondensării fenolului cu aldehide, se formează produse oligomerice termoplastice sau termorezistente. Polimerii fenolici termoplastici se numesc polimeri novolac, iar polimerii termorezistenți sunt numiți rezol.

În reacția fenolilor cu aldehide, formarea polimerilor de un tip sau altul depinde de funcționalitatea componentei fenolice, de raportul molar al materiilor prime și de pH-ul mediului de reacție.

Când sunt încălzite, rezoluțiile se vindecă, adică trec într-o stare tridimensională, în timp ce procesul de întărire trece prin trei etape: A, B și C.

Prima etapă este A-resol. Oligomerul este într-o stare solubilă lichidă sau solidă, se topește atunci când este încălzită și, la încălzire ulterioară, se transformă într-o stare solidă insolubilă și infuzibilă. În etapa A, polimerul are o structură liniară sau o ramificare ușoară a lanțurilor liniare.

A doua etapă este B-resitol. Oligomerul este dur și casant, nu se dizolvă la rece, ci se umflă doar în solvenți, se înmoaie la temperatură și se transformă într-o stare tridimensională infuzibilă și insolubilă. În stadiul B, polimerul se află într-o stare ramificată și există legături încrucișate între macromolecule individuale.

A treia etapă este C-res. Polimerul este un produs dur și casant, insolubil și infuzibil la încălzire. Polimerul din această stare are o structură tridimensională cu densitate diferită de reticulare intermoleculară. Tranziția unui oligomer la o stare tridimensională infuzibilă și insolubilă (resit) este rezultatul interacțiunii intermoleculare a grupărilor metil și a formării unei structuri polimerice cu o structură spațială.

Durata tranziției oligomerului de la stadiul A la C caracterizează viteza de întărire a acestuia, care poate varia în limite largi de la câteva minute la câteva ore, care depinde de condițiile de întărire și de proprietățile polimerului inițial. Procesele tehnologice pentru producerea oligomerilor novolac și rezol fenol-formaldehidic diferă puțin unul de celălalt și includ practic aceleași operațiuni, cu excepția uscării produselor finite.

În industria plăcilor, oligomerii fenol-formaldehidici sunt utilizați sub formă de rezoluții lichide pentru producția de materiale plastice, placaje, plăci de fibre și plăci aglomerate. În producția de placaj, plăci de fibră de lemn și PAL, se utilizează în principal rășini de următoarele clase: SFZh-3011; SFZh-3013; SFZh-3014; SFZh-3024.

Pentru a crește durata de valabilitate și stabilitatea proprietăților rășinilor fenol-formaldehidice cu întărire la cald, se utilizează stabilizatori etilen glicol (EG), dietilen glicol (DEG), glicol poliacetal cu grupări viniloxi și glicol poliacetal (PAT). Stabilizatorii sunt adăugați în timpul sintezei rășinii. Utilizarea acestor stabilizatori permite creșterea duratei de valabilitate până la 4 luni, cu stabilitatea indicatorilor principali.

Proprietățile adezive ale acestor rășini sunt influențate de greutatea lor moleculară, conținutul de monomeri și numărul de grupări funcționale. De exemplu, rășinile cu o greutate moleculară de 300 ... 500 oferă cea mai mare rezistență a îmbinărilor adezive. Trebuie remarcat faptul că formarea proprietăților rășinilor rezolate este posibilă în etapa de preparare a acestora prin schimbarea condițiilor de policondensare.

Studiile efectuate la Institutul Central de Cercetare a Fizicii (TsNIIF) au stabilit că, cu cât conținutul de fenol liber din rășină este mai scăzut, cu atât este mai scăzută temperatura necesară pentru întărire și rata de întărire a rășinilor cu un conținut scăzut de modificări ale fenolului liber nesemnificativ în funcție de temperatură. Deși, odată cu creșterea temperaturii, crește rezistența și rezistența la apă a rășinilor fenol-formaldehidice.

Pentru a reduce durata gelatinizării rășinilor fenol-formaldehidice, atunci când sunt utilizate în producția de produse din carton, se utilizează diverse acceleratoare de întărire, cum ar fi resorcinolul, paraformaldehida, guanidinele etc. Utilizarea lor poate reduce timpul de întărire cu 30 ... 60 %.

În prezent s-au găsit întăritori organici, izocianați, pentru rășinile fenol-formaldehidice la fabricarea plăcilor aglomerate, care, pe lângă reducerea întăririi rășinilor, reduc gradul de absorbție a liantului de către lemn, ceea ce îmbunătățește procesele de rășinare a cipurilor și presarea prealabilă a pachetelor. În plus, diferiți acizi sulfonici sunt utilizați pentru a accelera procesul de întărire a rășinilor fenol-formaldehidice. Utilizarea acizilor sulfonici reduce timpul de întărire a rășinilor de 1,5-2 ori.

Pentru a crește viteza și adâncimea de întărire a rășinilor la temperaturi de 105 ... 120 ° C, au fost dezvoltate și testate în industrie agenți de întărire combinați eficienți care conțin dicromați și uree.

În plus față de rășinile de întărire la cald discutate mai sus, adezivii de întărire la rece pe bază de rășini SFZh-3016 și-au găsit aplicații în industria prelucrării lemnului pentru lipirea lemnului solid; SFZh-309 n VIAMF-9. De regulă, acizii sulfonici sunt folosiți ca agenți de întărire pentru adezivi cu întărire la rece.

Pentru fabricarea filmelor de acoperire pe bază de hârtie kraft, se utilizează rășini impregnante cu fenol-formaldehidă SBS-1; LBS-1; LBS-2 și LBS-9. Placajele cu destinație specială se confruntă cu aceste filme.

Plăcile aglomerate și compușii de presare pe bază de oligomeri fenol-formaldehidici se disting prin rezistență crescută la apă și căldură, precum și rezistență ridicată la intemperii. Pentru producția de PAL, se recomandă utilizarea oligomerilor cu vâscozitate redusă. Având proprietăți fizice și mecanice ridicate, oligomerii fenol-formaldehidici necesită condiții de presare mai lungi și temperaturi ridicate.

Dezavantajele plăcilor aglomerate pe bază de oligomeri de fenol-formaldehidă includ eliberarea de fenol și formaldehidă libere, un miros specific și o culoare închisă.

1

În această lucrare, sunt prezentate caracteristicile generale ale rășinilor fenol-formaldehidice, rășinile novolac și rezol sunt considerate separat. Sunt prezentate reacțiile și sunt luate în considerare mecanismele de formare și întărire a rășinilor novolac și rezol, precum și principalele lor proprietăți. Sunt luate în considerare tehnologiile pentru obținerea rășinilor și lacurilor novolac, rășinilor și lacurilor rezolurilor, rășinilor rezolutive de emulsie, alcoolilor fenolici și concentratelor fenol-formaldehidice. Sunt date formulări și parametri tehnologici pentru obținerea rășinilor considerate prin metode discontinue și continue. Pe baza acestor informații, a fost efectuată o evaluare comparativă a rășinilor novolac și rezol fenol-formaldehidă, precum și a compozițiilor bazate pe acestea, ceea ce face posibilă evaluarea avantajelor și dezavantajelor utilizării lor în diverse domenii, inclusiv în producție a materialelor plastice fenolice și a produselor din acestea.

rășini fenol formaldehidice

rășini novolac

rasini de rezolutie

întărire

urotropină

1. Bachman A., Müller K. Phenoplasts / A. Bachman, K. Müller; pe. cu el. L.R. Vin, V.G. Gevita. - M.: Chimie, 1978. - 288 p.

2. Bratsykhin E.A., Shulgina E.S. Tehnologia materialelor plastice: manual. manual pentru scoli tehnice / E.A. Bratsykhin, E.S. Shulgin. - ediția a 3-a, Rev. si adauga. - L.: Chimie, 1982. - 328 p.

3. Vlasov S.V., Kandyrin L.B., Kuleznev V.N. et al. Fundamentele tehnologiei de prelucrare a materialelor plastice / S.V. Vlasov, L.B. Kandyrin, V.N. Kuleznev - M.: Chimie, 2004 - 600 p.

4. Kochnova Z.A., Zhavoronok E.S., Chalykh A.E. Rășini epoxidice și întăritori: produse industriale / Z.A. Kochnova, E.S, Lark, A.E. Chalykh - M.: OOO "Paint-Media", 2006. - 200 p.

5. Kryzhanovsky V.K., Kerber M.L., Burlov V.V., Panimatchenko A.D. Fabricarea produselor din materiale polimerice: manual. indemnizație / V.K. Kryzhanovsky, M.L. Kerber, V.V. Burlov, A.D. Panimatchenko - SPb.: Professiya, 2004. - 464 p.

6. Kutyanin G.I. Materiale plastice și produse chimice de uz casnic / G.I. Kutyatin - M.: Chemistry, 1982. - 186 p.

7. Mihailin Yu.A. Polimeri și materiale polimerice termorezistente / Yu.A. Mihailin - SPb.: Professiya, 2006. - 624 p.

8. Nikiforov V.M. Tehnologia metalelor și a altor materiale structurale [Text] / V.М. Nikiforov. - Ediția a IX-a, Șters. - SPb.: Politehnica, 2009 - 382 p.

9. Materiale compozite polimerice. Proprietăți. Structura. Tehnologii / ed. A.A. Berlin. - SPb.: Professiya, 2009. - 560 p.

10. Tehnologia celor mai importante industrii: Manual / ed. A.M. Ginberg, B.A. Khokhlova - M.: Școală superioară., 1985. - 496 p.

11. Tehnologia materialelor plastice / sub. ed. V.V. Korshak - ediția a 3-a, revizuită. si adauga. - M.: Chimie, 1985. - 560 p.

12. Enciclopedia polimerilor. Volumul 3 / ed. V.A. Kabanova - M.: Enciclopedia sovietică, 1977. - 1152 p.

TEHNOLOGIA PREPARĂRII ȘI PROPRIETĂȚILOR RĂȘINILOR FENOL-FORMALDEHIDICE ȘI COMPOZIȚIILE PE BAZĂ

Vitkalova I.A. 1 Torlova A.S. 1 Pikalov E.S. unu

1 universitate de stat Vladimir numită de Alexander Grigorevich și Nikolay Grigorevich Stoletov

Abstract:

În acest articol sunt prezentate caracteristicile generale ale rășinilor fenol-formaldehidice, sunt considerate separat rășinile novolac și rezol. Reacții reprezentate și mecanismele de formare și întărire a rășinilor novolak și rezol și proprietățile lor de bază. Examinează tehnologia rășinilor și lacurilor novolac, a rășinilor și a lacurilor rezol, a rășinilor rezolutive de emulsie, a fenol-alcoolilor și a concentratilor de fenol-formaldehidă. A prezentat formularea și parametrii tehnologici pentru obținerea rășinilor considerate prin metode discontinue și continue. Pe baza acestor informații, o evaluare comparativă a rășinilor novolac și resol fenol-formaldehidă și a compozițiilor pe baza acestora, care permite evaluarea avantajelor și dezavantajelor aplicării lor în diferite domenii, inclusiv în producția de materiale plastice fenolice și produse din acestea.

Cuvinte cheie:

rășină fenol-formaldehidică

hexametilenetetramina

În prezent, în construcții și în diverse industrii, rășinile sintetice sunt utilizate pe scară largă, obținute ca urmare a reacțiilor de policondensare sau polimerizare. Acestea sunt utilizate pe scară largă ca lianți pentru producerea de materiale compozite, adezivi și în industria vopselei și lacurilor. Principalele avantaje ale utilizării rășinilor sintetice sunt aderența ridicată la majoritatea materialelor și rezistența la apă, precum și rezistența mecanică, stabilitatea chimică și termică.

În același timp, rășinile sintetice nu sunt practic utilizate în forma lor pură, ci sunt folosite ca bază a compozițiilor, care includ diverși aditivi precum umpluturi, diluanți, agenți de îngroșare, întăritori etc.

Introducerea aditivilor face posibilă reglarea proprietăților tehnologice ale compozițiilor și a proprietăților de performanță ale produselor obținute din acestea într-o gamă largă. Cu toate acestea, proprietățile compoziției sunt determinate în mare măsură de proprietățile rășinii sintetice. Alegerea rășinii determină, de asemenea, alegerea tehnologiei și a parametrilor pentru turnarea produselor din compoziție.

Cele mai utilizate rășini sintetice astăzi includ carbamidă, alchidă, epoxidică, poliamidă și rășini fenolice (în principal fenol-formaldehidă).

Caracteristicile generale ale rășinilor fenol-formaldehidice PFS [-C6H3 (OH) -CH2-] n sunt produse oligomerice lichide sau solide ale reacției de policondensare a fenolului C6H5OH sau a omologilor săi (crezoli CH3-C6H5-OH și xilenoli (CH3) 2-C6H5 -OH) cu formaldehidă (metanal H2-C \u003d O) în prezența catalizatorilor acizi (HCI clorhidric, H2SO4 sulfuric, H2C2O4 oxalic și alți acizi) și alcalin (amoniac NH3, hidrat de amoniac NH4OH hidroxid de sodiu NaOH, hidroxid de bariu Ba (OH ) 2) tip.

Formaldehida este de obicei utilizată sub forma unei soluții apoase stabilizate cu metanol numită formalină CH2O. H2O. CH3OH. În unele cazuri, fenolul este înlocuit cu fenoli substituiți sau resorcinol (C6H4 (OH) 2), iar formaldehida este parțial sau complet substituită cu C5H4O2 furfural sau cu produsul de polimerizare a formaldehidei - paraform OH (CH2O) nH, unde n \u003d 8 - 100 .

Rolul grupurilor funcționale reactive în acești compuși este jucat de:

În fenol, există trei legături C - H în două poziții orto și para (substituirea în două poziții orto este mai ușoară);

În formaldehidă, există o legătură dublă C \u003d O, capabilă de adăugare la atomii C și O.

În funcție de natura raportului componentelor, precum și de catalizatorul utilizat, rășinile fenol-formaldehidice sunt împărțite în două tipuri: rășini termoplastice sau novolac și rășini termorezistente sau rezolate.

Formarea rășinilor fenolice este foarte complexă. Mai jos sunt reacțiile de formare a rășinilor fenol-formaldehidice, stabilite pe baza lucrărilor lui Kebner și Wanscheidt și sunt în prezent acceptate în general.

Caracteristicile rășinilor novolac

Rășinile Novolak (NS) sunt predominant oligomeri liniari, în moleculele cărora nucleii fenolici sunt conectați prin punți de metilen -CH2-. Pentru a obține rășini novolak, este necesar să se efectueze reacția de policondensare a fenolului și formaldehidei cu un exces de fenol (raportul dintre fenol și aldehidă în moli 6: 5 sau 7: 6) și în prezența catalizatorilor acizi.

În acest caz, în prima etapă a reacției se vor forma alcooli p- și o-monooxibenzilici:

Într-un mediu acid, alcoolii fenolici reacționează rapid (se condensează) cu fenolul și formează dihidroxifenilmetani, de exemplu:

Dihidroxifenilmetanii rezultați reacționează cu alcooli formaldehidici sau fenolici. Creșterea în continuare a lanțului are loc datorită adăugării secvențiale a formaldehidei și condensului.

Ecuația generală pentru policondensare într-un mediu acid, care duce la formarea HC, are forma:

unde n ≈ 10.

În condiții normale de condensare novolac, adăugarea de formaldehidă la miezul fenolic are loc în principal în poziția para, iar formula de mai sus nu reflectă adevărata structură a rășinii. Ortonolacii, adică oligomerii fenol-formaldehidici cu atașare numai în poziția orto, se obțin numai cu metode speciale de policondensare. Acestea prezintă un interes considerabil datorită structurii lor regulate și a posibilității de a obține compuși cu greutate moleculară relativ mare.

Moleculele de rășină novolac nu sunt capabile să intre într-o reacție de policondensare între ele și nu formează structuri spațiale.

Întărirea rășinilor novolac

Rășinile Novolak sunt polimeri termoplastici care se înmoaie și chiar se topesc la încălzire și se întăresc la răcire. Mai mult, acest proces poate fi realizat de multe ori.

Rășinile Novolac pot fi transformate într-o stare non-topită și insolubilă prin tratarea acestora cu diferite substanțe de întărire: formaldehidă, paraformă sau, cel mai adesea, hexametilenetetramină (urotropină) C6H12N4:

Se adaugă urotropină într-o cantitate de 6-14% și amestecul este încălzit la o temperatură de 150-200 ° C. Amestecul zdrobit de rășină novolac cu hexametilenetetramină (urotropină) se numește pulverbakelit.

Când este încălzit, descompunerea urotropinei are loc odată cu formarea punților de dimetilenimină (I) și trimetileneamină (II) între moleculele de rășină:

Aceste punți se dezintegrează apoi cu eliberarea de amoniac și alți compuși care conțin azot, iar punțile de metilen - CH2 - și legăturile termostabile - CH \u003d N - CH2 - se formează între moleculele de rășină.

Când sunt încălzite cu urotropină, rășinile novolac suferă aceleași trei etape de întărire ca și rezola.

Proprietățile rășinilor novolac

În funcție de tehnologia de producție, rășinile novolac sunt substanțe sticloase solide, fragile, sub formă de bulgări, fulgi sau granule de culoare de la galben deschis la roșu închis (Fig. 1).

Figura: 1. Aspectul rășinilor novolac

tabelul 1

Proprietățile rășinilor novolac în prezența 10% hexametilenetetraminei (urotropină)

Note: * Punct de cădere - temperatura la care rășina începe să capete o formă lichidă și cade sub formă de picături sau plutește din vasul de măsurare sub influența gravitației. ** Timp de gelificare - timpul în care rășina polimerizează și se transformă într-o stare solidă, infuzibilă și insolubilă. În acest timp, rășina rămâne lichidă, potrivită pentru procesare și utilizare.

Rășinile Novolak sunt ușor solubile în alcooli, cetone, esteri, fenoli și soluții apoase alcaline. În apă, rășinile novolac se umflă și se înmoaie, iar în absența umezelii sunt stabile în timpul depozitării.

Principalele proprietăți ale rășinilor industriale novolak (clase SF) sunt prezentate în tabel. unu .

Caracteristicile rășinii Rezol

Rășinile rezolate (RS), numite și bakelite, sunt un amestec de oligomeri liniari și ramificați care conțin un număr mare de grupări metilol -CH2OH, capabili de transformări ulterioare. Pentru a obține rășini rezolate, este necesar să se efectueze reacția de policondensare a fenolului și formaldehidei cu un exces de formaldehidă (raportul dintre aldehidă și fenol în moli 6: 5 sau 7: 6) și în prezența catalizatorilor bazici.

În acest caz, în prima etapă a reacției de policondensare, se vor obține derivați mono-, di- și trimetilol ai fenolului (alcooli fenolici):

La temperaturi peste 70 ° C, alcoolii fenolici interacționează între ei pentru a forma compuși di- și triciclici:

Dimerii rezultați pot reacționa cu monoalcooli sau între ei pentru a forma oligomeri cu un grad mai ridicat de policondensare, de exemplu:

Ecuația generală a policondensării în acest caz poate fi reprezentată după cum urmează:

unde m \u003d 4-10, n \u003d 2-5.

Rășina obținută ca urmare a unei astfel de reacții de policondensare se numește rezol.

În unele cazuri, rășinile rezolate pot conține, de asemenea, grupări dimetilen eter - CH2 - O - CH2 -, datorită cărora formaldehida este eliberată din ele atunci când este încălzită.

Tratarea rășinilor

Rășinile cu rezoluție sunt polimeri termorezistenți care, atunci când sunt încălziți, suferă o distrugere chimică ireversibilă fără topire. În acest caz, o schimbare ireversibilă a proprietăților are loc ca urmare a legării încrucișate a lanțurilor moleculare prin legături încrucișate. Rășina se vindecă și trece de la topit la solid. Temperatura de întărire poate fi ridicată (80-160 ° C) pentru întărirea la cald și scăzută pentru întărirea la rece. Vindecarea are loc datorită interacțiunii grupurilor funcționale ale materialului însuși sau utilizării întăritorilor similari cu cei utilizați pentru rășinile novolac.

Rășinile rezolate se vindecă și în timpul depozitării pe termen lung, chiar și la temperaturi normale.

Există trei etape de condensare sau trei tipuri de rășini rezolate:

Etapa A (resol) - un amestec de compuși cu greutate moleculară mică a produselor reacției de policondensare;

Stadiul B (resitol) este un amestec de rășină rezolată și compuși infuzibili și insolubili cu greutate moleculară mare.

Etapa C (resit) este o rășină constând în principal din compuși tridimensionali cu greutate moleculară mare.

Aceste transformări apar ca rezultat al condensării grupărilor metilol cu \u200b\u200batomi de hidrogen mobil în pozițiile orto și para ale nucleului fenilic:

La fel ca și interacțiunea grupărilor metilol între ele:

Structura relansărilor poate fi simplificată după cum urmează:

Vindecarea rășinilor rezolate poate continua și la rece în prezența acizilor (acid clorhidric, fosforic, acid p-toluenesulfonic etc.). Rezitele întărite în prezența acizilor sulfonici de petrol RSO2OH (unde R este un radical hidrocarbonat) se numesc carbolite, iar în prezența acidului lactic С3Н6О3, se numesc neoleucoriți.

Când este încălzită, întărirea rășinilor rezolate este accelerată prin adăugarea de oxizi de metale alcalino-pământoase: CaO, MgO, BaO.

Proprietăți de rezoluție

În starea inițială (etapa A), rășinile rezolate sunt separate în solid și lichid. Solidele („rășini uscate”) sunt substanțe solide fragile, de la galben deschis la roșiatic, în funcție de catalizatorul utilizat și, în aparență, diferă puțin de rășinile novolac (vezi Fig. 1). Rășinile rezolate conțin o cantitate mai mare de fenol liber decât rășinile novolac, ceea ce duce la o scădere a punctului lor de topire. Rășinile rezol, precum rășinile novolac, se dizolvă în alcooli, cetone, esteri, fenoli, soluții apoase de alcali și, de asemenea, se umflă în apă.

Principalele proprietăți ale rezoluțiilor solide produse de industrie (clasele IF) sunt prezentate în tabel. 2.

masa 2

Proprietățile rășinilor cu rezoluție dură

Rășinile lichide sunt o soluție coloidală de rășină în apă (Fig. 2), obținută în prezența unui catalizator de amoniac sau amoniac-bariu și sunt subdivizate în rășini lichide de bachelită și apă.

Principalele proprietăți ale rezoluțiilor lichide produse de industrie (clasele BZh și OF) sunt prezentate în tabel. 3.

Figura: 2. Aspectul rășinilor cu rezoluție lichidă

Tabelul 3

Proprietățile rășinilor rezolate lichide

Când este încălzită sau depozitată pentru o lungă perioadă de timp, rezoluția intră în stadiul B (resitol), apoi în stadiul C (resitol). Resitolul este insolubil în solvenți, dar se umflă doar în ei, nu se topește, ci se înmoaie la încălzire.

Resit este un solid galben deschis până la cireș sau maro. Resit nu se topește sau se înmoaie atunci când este încălzit, este insolubil și nu se umflă în solvenți.

Principalele proprietăți ale resitelor obținute în timpul întăririi rășinilor rezolute sunt prezentate în tabel. patru.

Tabelul 4

Resitați proprietățile

Indicator	Cantitatea
Densitate	1250 - 1380 kg / m3
Degradabilitate de la temperatură
Absorbția apei după 24 de ore
Rezistență la tracțiune: Când se întinde Când este comprimat Îndoire statică	(42 - 67) .106 Pa (8 - 15) .107 Pa (8-12) .107 Pa
Duritatea Brinell
Rezistența electrică specifică	1,1012 - 5,1014 Pa
Rezistența electrică	10 - 14 kV / mm
Constanta dielectrica la 50 Hz
Rezistența la arc	Foarte jos
Rezistent la acizi slabi	Foarte bine
Rezistent la alcalii	Se prăbușește

Aditivii modificatori pentru FFS

Pentru o schimbare direcționată a proprietăților rășinilor fenol-formaldehidice, se utilizează metoda de modificare chimică. Pentru aceasta, componentele capabile să interacționeze cu fenol și formaldehidă sunt introduse în reacție în timpul preparării lor.

În primul rând, acestea sunt elementele de întărire care au fost discutate anterior. Sulfatele, fosfații și clorurile de amoniu în cantitate de 0,1-5% sunt folosite ca acceleratori pentru întărirea rășinilor fenol-formaldehidice.

Este posibil să se utilizeze un amestec de rășini rezol și novolac. Acest lucru are ca rezultat materiale mai puțin rigide, cu proprietăți adezive mai bune.

Odată cu introducerea anilinei C6H5NH2, proprietățile dielectrice și rezistența la apă cresc, odată cu introducerea carbamidei CH4N2O - rezistența la lumină, cu introducerea alcoolului furilic C4H3OCH2OH - rezistența chimică. Pentru a îmbunătăți rezistența la alcalii, rășinile sunt modificate cu fluoruri de bor sau umplute cu grafit sau carbon și se adaugă până la 20% dicloropropanol.

Pentru a conferi capacitatea de a se dizolva în solvenți nepolari și de a combina cu uleiuri vegetale, rășinile fenol-formaldehidice sunt modificate cu colofoniu C19H29COOH, alcool terț-butilic (CH3) 3COH; rășinile de acest tip sunt utilizate pe scară largă ca bază pentru lacurile fenolice.

Rășinile fenol-formaldehidice sunt combinate cu alți oligomeri și polimeri, de exemplu cu poliamide, pentru a conferi rezistență mai mare la căldură și apă, elasticitate și proprietăți adezive; cu clorură de polivinil - pentru a îmbunătăți rezistența la apă și chimică; cu cauciucuri din nitril - pentru a crește rezistența la impact și rezistența la vibrații, cu polivinil butiral - pentru a îmbunătăți aderența (astfel de rășini stau la baza adezivilor de tip BF). Pentru a reduce fragilitatea și tensiunile interne, se utilizează cauciucuri reactive (tiokol, fluorlon).

Rășinile fenol-formaldehidice sunt utilizate pentru a modifica rășinile epoxidice, pentru a oferi acestora din urmă o rezistență termică, acidă și alcalină mai mare. De asemenea, este posibil să modificați rășinile fenol-formaldehidice cu cele epoxidice în combinație cu urotropina pentru a îmbunătăți proprietățile de aderență, pentru a crește rezistența și rezistența la căldură a produselor.

Recent, rășinile fenol-formaldehidice au fost adesea modificate cu melamină C3H6N6 pentru a da rășini melamină-fenol-formaldehidă.

Tehnologie de obținere a PFS și compoziții bazate pe acestea

Principalele etape ale procesului tehnologic pentru producerea de PFS și compozițiile bazate pe acestea sunt prepararea amestecului de reacție, policondensare și uscare.

Figura: 3. Schema bloc a procesului tehnologic pentru producerea FFS și a compozițiilor bazate pe acesta: 1- amestecarea într-un reactor de vid sigilat cu încălzire simultană; 2 - policondensare într-un răcitor tubular, colectare de distilat și descărcare într-un rezervor comun (etapa A); 3 - deshidratarea și îndepărtarea componentelor cu greutate moleculară mică (volatile) (etapa B); 4 - solidificare în unitatea frigorifică (etapa C); 5 - obținerea de soluții; 6 - răcirea la o vâscozitate dată și separarea apei supra-rășinoase în bazin; 7 - uscare sub vid și diluare cu solvent

Pregătirea amestecului de reacție constă în topirea fenolului și obținerea soluțiilor apoase ale catalizatorului. Amestecul de reacție este preparat fie în mixere de aluminiu, fie direct în reactor. Compoziția amestecului de reacție și modurile tehnologice de producție depind de tipul de rășină obținut (HC sau RS), de funcționalitatea și reactivitatea materiilor prime fenolice, de pH-ul mediului de reacție al catalizatorului utilizat și de aditivii introduși.

Producerea de rășini și lacuri novolac

În producția de rășini novolac, acidul clorhidric este utilizat ca catalizator, mai rar acid oxalic. Avantajul acidului clorhidric este activitatea sa catalitică ridicată și volatilitatea. Acidul oxalic este un catalizator mai puțin activ decât acidul clorhidric, cu toate acestea, procesul de policondensare în prezența sa este mai ușor de controlat, iar rășinile sunt mai ușoare și mai rezistente la lumină. Acidul formic, care este întotdeauna prezent în formalină, are, de asemenea, un efect catalitic asupra procesului de policondensare.

De obicei, pentru producerea rășinii novolac, se utilizează următoarele rapoarte de componente (greutate H.): Fenol \u003d 100; acid clorhidric (în termeni de HC1) \u003d 0,3; formalină (în termeni de formaldehidă) \u003d 27,4. Formalina este o soluție apoasă conținând 37-40% formaldehidă și 6-15% alcool metilic ca stabilizator.

Cu metoda periodică de obținere a NS (Fig. 4), policondensarea și uscarea se efectuează într-un singur reactor. Pentru efectuarea policondensării, un amestec de fenol și formaldehidă este încărcat într-un reactor echipat cu o cămașă de schimb de căldură și un agitator de tip ancoră. În același timp, se alimentează jumătate din cantitatea necesară de acid clorhidric (catalizatorul este adăugat în porții pentru a evita o reacție excesiv de violentă). Amestecul de reacție este agitat timp de 10 minute și se ia o probă pentru a determina pH-ul. Dacă pH-ul este în intervalul 1.6-2.2, aburul este introdus în mantaua reactorului și amestecul de reacție este încălzit la 70-75 ° C. O altă creștere a temperaturii are loc datorită efectului termic al reacției.

Figura: 4. Schema tehnologică pentru obținerea PFS într-un mod periodic: 1 - 3 - rezervoare de măsurare; 4 - reactor; 5 - agitator de ancorare; 6 - sacou de schimb de căldură; 7 - frigider-condensator; 8 - colector de condens; 9 - transportor; 10 - tambur de răcire; 11 - bazin; 12 - supapă pentru alimentarea condensului în reactor; 13 - robinet pentru îndepărtarea apei și a componentelor volatile din reactor

Când temperatura amestecului ajunge la 90 ° C, agitarea este oprită și, pentru a preveni fierberea violentă, este furnizată apă de răcire în jachetă, a cărei alimentare este oprită după stabilirea unei fierberi uniforme. În acest moment, agitatorul este pornit din nou, se adaugă a doua jumătate din cantitatea totală de acid clorhidric și, după 10-15 minute, se reia alimentarea cu abur a învelișului reactorului. Vaporii de apă și formaldehidă formați în timpul procesului de fierbere intră în frigiderul cu condensator, din care soluția apoasă rezultată intră din nou în reactor.

Dacă se folosește acid oxalic în locul acidului clorhidric, atunci acesta este încărcat într-o cantitate de 1% din masa fenolului sub formă de soluție apoasă de 50% și într-o singură etapă, deoarece procesul nu este la fel de intens ca în prezență de acid clorhidric.

Policondensarea este terminată când densitatea emulsiei rezultate ajunge la 1170 - 1200 kg / m3, în funcție de natura materiei prime fenolice. În plus față de densitatea rășinii rezultate, capacitatea de formare a gelului este determinată prin încălzirea la 200 ° C. În total, durata procesului este de 1,5-2 ore.

La sfârșitul reacției, amestecul din reactor se stratifică: rășina se colectează în partea inferioară, iar apa eliberată în timpul reacției și introdusă cu formaldehidă formează stratul superior. Ulterior, se începe etapa de uscare a rășinii. Apa și substanțele volatile sunt distilate prin crearea unui vid în aparat și folosind un condensator pentru a le scurge într-un colector de condens. Vidul este crescut treptat pentru a evita transferul rășinii în frigider. La sfârșitul uscării, temperatura rășinii este crescută treptat la 135-140 ° C. După finalizarea uscării, este urmată de menținerea la o temperatură ridicată (tratament termic). Sfârșitul de uscare și tratament termic este determinat de punctul de cădere a rășinii, care ar trebui să fie în intervalul de 95-105 ° C.

Un lubrifiant este introdus în rășina finită (pentru unele tipuri de pulberi de presare), amestecat timp de 15-20 de minute și turnat pe un tambur de răcire. Rășina este zdrobită, intră într-un transportor suflat cu aer, unde este răcită complet, după care este ambalată în pungi de hârtie.

Pentru a obține un lac, rășina uscată este dizolvată în alcool etilic, care este turnat direct în reactor la sfârșitul procesului de uscare. Înainte de dizolvare, alimentarea cu abur a sacoului este oprită și frigiderul este comutat în sens invers. Deseori se efectuează condensarea comună a formaldehidei cu fenol și anilină. Rășinile obținute în acest mod sunt lianți pentru pulberile de presă, din care se obțin articole cu proprietăți dielectrice crescute. O proprietate negativă a rășinilor anilinofenol-formaldehidice este capacitatea lor de a se autoaprinde în timpul procesului de fabricație și în timpul descărcării.

Obținerea NS în mod continuu (vezi Fig. 7) se efectuează în aparate pe coloană care funcționează pe principiul amestecului „ideal” și constă din trei sau patru secțiuni, numite tsargi. Un amestec de fenol, formalină și o parte din acid clorhidric este preparat într-un mixer separat și alimentat în tamburul superior, unde este amestecat din nou. După aceea, amestecul parțial reacționat trece prin conducta de preaplin din partea superioară a sertarului în partea inferioară a sertarului următor, trecând secvențial prin toate secțiunile aparatului. În același timp, o porție suplimentară de acid clorhidric este furnizată fiecărei tsarga și amestecul este amestecat. Procesul se efectuează la punctul de fierbere al amestecului egal cu 98-100 ° C.

Figura: 5. Schema tehnologică pentru obținerea FFS în mod continuu: 1 - reactor pe coloană; 2.4 - frigidere; 3 - mixer; 5 - aparate de uscare (schimbător de căldură); 6 - receptor de rășină; 7 - bazin; 8 - Vas florentin; 9 - navă cu unelte; 10 - tambur de răcire; 11 - transportor

Emulsia apă-rășină din tsarga inferioară intră în separator, care este un vas florentin pentru separare. Partea de apă din partea superioară a separatorului este alimentată în bazin, apoi pentru curățare ulterioară, iar partea din rășină din separator și bazin este pompată de o pompă de angrenaje în spațiul tubului schimbătorului de căldură, în spațiul carcasei. din care aburul de încălzire este furnizat sub o presiune de 2,5 MPa. Rășina sub formă de film subțire se deplasează de-a lungul suprafeței tuburilor schimbătorului de căldură, încălzind până la o temperatură de 140-160 ° C. Amestecul rezultat de rășină și substanțe volatile intră în receptorul de rășină - standardizator. Aici substanțele volatile sunt îndepărtate din rășină și prin partea superioară a aparatului sunt descărcate pentru condensarea ulterioară și alimentarea în mixer pentru amestecul de reacție inițial.

Rășina fierbinte este drenată de la receptorul de rășină pe un tambur, care este răcit intern și extern cu apă. Rezultatul este o peliculă subțire de rășină care este alimentată pe un transportor în mișcare unde are loc răcirea finală și evaporarea apei. Rășina finită poate fi ambalată în pungi sau trimisă pentru amestecare cu aditivi pentru a obține diverse compoziții.

Productia de rasini si lacuri

În producția de rășini rezolate, o soluție apoasă de amoniac este utilizată în principal ca catalizator. Cu un exces mai mare de formaldehidă, NaOH, KOH sau Ba (OH) 2 pot acționa ca catalizatori.

De obicei, se obține o rășină rezolată cu următoarele rapoarte de componente (părți în greutate): fenol \u003d 100; amoniac (sub forma unei soluții apoase) \u003d 1 - 1,5; formaldehidă \u003d 37.

Schema tehnologică pentru obținerea rășinilor rezolate este în mare măsură similară cu schema de producere a rășinilor novolac (vezi figurile 6 și 7), dar există unele diferențe. Deoarece efectul termic al reacțiilor pentru prepararea rășinilor rezolate este mult mai mic decât în \u200b\u200bsinteza rășinilor novolac, catalizatorul este introdus în amestecul de reacție într-o singură etapă. Disponibilitatea unei rășini este determinată prin determinarea vâscozității și a indicelui de refracție.

Uscarea rășinii începe sub vid (93 kPa) la o temperatură de 80 ° C cu o creștere treptată a presiunii și temperaturii (până la 90-100 ° C) spre sfârșitul procesului. Controlul uscării se efectuează prin determinarea timpului de gelificare a rășinii la 150 ° C.

La obținerea rășinilor rezolate, este important să nu depășească temperatura și să mențină strict timpul, deoarece dacă nu se respectă regimul temperatură-timp, rășina poate începe să se gelifice în reactor. Pentru a evita gelificarea rășinii uscate, aceasta este răcită rapid imediat după ce a fost drenată din reactor. Pentru a face acest lucru, este turnat în mașini frigorifice, care sunt boghiuri cu plăci metalice goale verticale. Rășina este drenată astfel încât să existe apă de răcire în cavitățile plăcilor adiacente.

Lacurile pe bază de rezol și rășinile de anilinofenol-formaldehidă sunt preparate în același mod ca și compozițiile de rășină novolac.

Producerea de rășini de rezoluție de emulsie

Rășinile de rezoluție de emulsie sunt preparate dintr-un amestec de fenol sau crezol cu \u200b\u200bformalină în prezența unui catalizator, care este cel mai adesea utilizat ca Ba (OH) 2. Amestecul de reacție este încălzit în reactor la 50-60 ° C, după care este încălzit datorită efectului de căldură al reacției. Temperatura amestecului este menținută în intervalul 70-80 ° C și, în caz de supraîncălzire, apa de răcire este furnizată în mantaua reactorului. Sinteza se termină atunci când vâscozitatea rășinii la 20 ° C atinge valori de 0,16-0,2 Pa.s.

După aceea, amestecul de reacție este răcit la 30-45 ° C, și apoi alimentat la un decantor pentru a separa partea apoasă superioară, sau rășina este uscată sub vid la o vâscozitate de 0,4 Pa.s, urmată de diluare cu o mică cantitate de acetonă. Trebuie avut în vedere faptul că este posibilă policondensarea spontană suplimentară a rășinii emulsive rezultate, pentru excluderea căreia este depozitată în recipiente frigorifice.

La producerea rășinilor de emulsie, NaOH este utilizat ca catalizator pentru a obține materiale de presare cu un material de umplutură cu fibre lungi. În acest caz, timpul de preparare a rășinii este de 100 de minute, urmat de răcirea la o temperatură de 70-80 ° C prin furnizarea de apă de răcire în mantaua reactorului. După atingerea vâscozității rășinii în intervalul 0,02-0,15 Pa.s, aceasta este răcită la 30-35 ° C, separată de apa din bazin și turnată într-o colecție răcită. Rășina finită conține până la 20% fenol liber și 20-35% apă.

Producția de alcooli fenolici și concentrate de fenol-formaldehidă

Alcoolii fenolici sunt produse intermediare pentru producerea rășinilor rezolate și sunt foarte stabile în timpul depozitării. Acestea sunt utilizate pentru prepararea rășinilor, materialelor de presare și impregnarea materialelor de umplutură poroase, cum ar fi lemnul sau gipsul.

Pentru a obține alcooli fenolici, se folosește un reactor de același tip ca la producerea rășinilor fenol-formaldehidice în mod periodic (vezi Fig. 4), în care este încărcată o soluție apoasă de 37%, în care raportul formaldehidă: fenol este 1,15: 1 și mai mare. După dizolvarea fenolului, o soluție apoasă concentrată de NaOH este adăugată la reactor cu o viteză de 1,5 părți în greutate. pe 100 greutate pe oră fenol. Amestecul de reacție rezultat este încălzit la 40 ° C prin furnizarea de abur în mantaua reactorului. Amestecul este apoi încălzit de căldura reacției. Prin alimentarea cu apă de răcire a învelișului reactorului, temperatura amestecului este menținută în intervalul de 50 - 70 ° C timp de 5 - 12 ore. Disponibilitatea alcoolilor fenolici este determinată de conținutul de fenol liber (9-15% la sfârșitul procesului) sau de formaldehidă liberă. La sfârșitul procesului, soluția de alcool fenolic este răcită la 30 ° C și turnată în butoaie sau cutii de aluminiu.

Concentratul de fenol-formaldehidă simplifică, de asemenea, condițiile de transport și depozitare cu rășinile convenționale de rezol, deoarece nu se solidifică în condiții normale și nu precipită paraform. Pe baza sa, se obțin rășini de rezol și materiale de presare, care nu sunt inferioare calității față de rășinile convenționale de rezol și materialele de presă obținute din acestea. În același timp, conținutul de apă din concentrat este cu 15-20% mai mic decât atunci când se utilizează o soluție apoasă 37% de formaldehidă și fenol.

Concluzie

Din informațiile prezentate în lucrare, rezultă că PFR-urile se disting printr-o mare varietate de proprietăți, fiind termoplastice sau termorezistente și pot fi inițial în stare lichidă sau solidă. PFC-urile sunt bine compatibile cu majoritatea polimerilor, ceea ce deschide posibilități largi pentru obținerea unui material care combină avantajele mai multor polimeri.

Acest lucru explică în mare măsură prevalența materialelor plastice fenol-formaldehidice (materiale plastice fenolice), care sunt materiale compozite pe bază de PFS cu diverse materiale de umplutură. Datorită rezistenței sale și a proprietăților de izolare electrică, precum și a capacității de a funcționa la temperaturi ridicate și în orice alt loc condiții climatice, benzile fenolice sunt utilizate cu succes pentru fabricarea produselor structurale, de frecare și antifricțiune, carcase și părți ale dispozitivelor electrice, pentru producția de materiale și produse de construcție (inclusiv în starea spumată), precum și în alte industrii, înlocuind oțelul, sticlă și alte materiale.

Materiile prime pentru obținerea PFS și compozițiile bazate pe acestea sunt răspândite, iar tehnologiile de producție sunt relativ simple, ceea ce le permite să fie obținute în volume mari. Principalul dezavantaj al FFS și al compozițiilor bazate pe acestea, limitându-le utilizarea, este toxicitatea relativ mare. Cu toate acestea, producția și utilizarea FFS și a compozițiilor bazate pe acestea rămân relevante astăzi în legătură cu cererea pentru acest material, care poate fi explicată nu numai prin proprietățile sale operaționale, ci și prin costul său relativ scăzut, rezistența la uzură și durabilitatea.

Referință bibliografică

Vitkalova I.A., Torlova A.S., Pikalov E.S. TEHNOLOGII DE OBȚINERE ȘI PROPRIETĂȚI A RĂȘINILOR FENOLFORMALDEHIDICE ȘI A COMPOZIȚIILOR PE BAZA LOR // Revista științifică. Știința tehnică. - 2017. - Nr. 2. - P. 15-28;
URL: https://science-engineering.ru/ru/article/view?id\u003d1156 (data accesului: 14.02.2020). Vă aducem în atenție revistele publicate de „Academia de Științe ale Naturii”

cuvânt înainte

Rășina fenol-formaldehidă a fost fabricată comercial din 1912 sub denumirea de bakelită. La fel ca multe produse noi, bakelitul a fost inițial privit cu scepticism și a fost dificil să concureze cu materiale bine cunoscute de pe piață.

Situația s-a schimbat rapid când au fost descoperite proprietățile sale valoroase - Bakelita sa dovedit a fi un excelent material izolator electric, care în același timp are o rezistență ridicată. Astăzi cu greu vedem acasă dopuri, prize și întrerupătoare electrice din porțelan. Au fost înlocuite cu produse din materiale plastice termorezistente. Bakelitul și materialele plastice conexe au ocupat, de asemenea, locul în industria mecanică, auto și alte industrii.

Introducere

Sinteza compușilor macromoleculari este procesul de combinare a mai multor molecule de substanțe chimice individuale (monomeri) prin legături chimice normale într-o singură macromoleculă polimerică.

Reacția de formare a unui polimer care are loc fără eliberarea altor compuși chimici se numește reacție de polimerizare. Transformarea monomerilor în polimeri, însoțită de eliberarea de produse secundare, se numește policondensare.

Compușii organici cu greutate moleculară mare din care sunt fabricate majoritatea materialelor plastice sunt numiți și rășini.

Grupul rășinilor de policondensare include rășini poliesterice obținute prin condensarea acizilor polibazici cu alcooli polihidrici, fenol-formaldehidă și altele.

Pe baza rășinilor fenol-formaldehidice se fabrică materiale plastice, numite fenoplastice.

Toate materialele plastice sunt împărțite în compoziție simplă și complexă. Materialele plastice simple constau în principal dintr-un liant, uneori cu adăugarea unei cantități mici de substanțe auxiliare (colorant, grăsime etc.). Pe lângă liant, majoritatea materialelor plastice includ și alte materiale plastice. Astfel de materiale plastice sunt numite complexe și compozite.

Materialele pentru presare se numesc compoziții pe bază de produse cu conținut ridicat de polimeri (rășini artificiale, eteri de celuloză, bitum) din care se realizează o varietate de produse prin diferite metode de formare (presare directă, turnare).

Materialele de presare care conțin rășini care sunt întărite în timpul presării produselor se numesc termorezistente.

Ca urmare a întăririi liantului, produsul capătă rezistență mecanică deja în matriță la temperatura de presare și își pierde capacitatea de a se înmuia la reîncălzire: rășina din produsul întărit este incapabilă să se topească și să se dizolve. Acest proces de întărire este ireversibil.

Materialele termorezistente includ materiale de presare fenolice, de tip aminoplast, care conțin în principal rășini de policondensare.

Materialele de presare, numite termoplastice sau termoplastice, conțin lianți care nu se vindecă în timpul presării sau turnării. În acest caz, produsele capătă rezistență mecanică numai după o răcire în matriță.

Pentru fabricarea materialelor plastice fenolice, rășinile fenol-formaldehidice sunt utilizate ca liant, precum și rășinile obținute prin înlocuirea parțială a fenolului cu alte substanțe (anilină etc.) și înlocuirea parțială sau completă a formaldehidei cu alte aldehide (furfural etc.) .).

În funcție de raportul dintre fenol și formaldehidă a catalizatorului utilizat (acid, alcalin) și de condițiile reacțiilor de formare a rășinii, se obțin două tipuri de rășini - novolac și rezol.

Rășinile Novolach își păstrează capacitatea de a se topi și de a se dizolva după încălzirea repetată la temperatura adoptată pentru presarea produselor din materialele plastice fenolice.

Rășinile rezolute la temperaturi ridicate și, în timpul depozitării pe termen lung, chiar și la temperaturi normale, trec într-o stare infuzibilă și insolubilă.

Vindecarea rapidă a rășinilor novolac are loc numai în prezența unor agenți de întărire speciali, în principal urotropină (hexametilenetetramină). Nu sunt necesari agenți de întărire pentru a vindeca rășinile rezolate.

În procesul de întărire a rășinilor rezolate, se disting trei etape. În etapa A (rezol), rășina își păstrează capacitatea de a se topi și de a se dizolva. În stadiul B (resitol), rășina practic nu se topește, dar este încă capabilă să se umfle în solvenți corespunzători. În stadiul C, rășina (rășina) este infuzibilă și nici măcar nu se umflă în solvenți.

Formulări de materiale de presă și chimie de proces

Ideile teoretice despre mecanismul de interacțiune al fenolului cu formaldehida în prezența catalizatorilor, despre structura rășinilor fenol-formaldehidice în procesele de întărire a acestora sunt insuficient dezvoltate.

Principalele componente comune diferitelor materiale de presare sunt: \u200b\u200brășina, umplutura fibroasă, întăritorul sau acceleratorul de întărire a rășinii, lubrifiantul, colorantul și diferiți aditivi speciali.

Rășina este baza materialului de presare, adică un liant care, la temperatura și presiunea corespunzătoare, impregnează și combină particulele componentelor rămase pentru a forma o masă omogenă.

Proprietățile rășinii determină proprietățile de bază ale materialului de presare. De exemplu, pe baza rășinii fenol-formaldehidice obținute în prezența catalizatorului de hidroxid de sodiu, este imposibil să se obțină un material de presare care, după presare, ar avea rezistență ridicată la apă sau proprietăți de izolare electrică ridicate.

Prin urmare, pentru a conferi anumite proprietăți specifice materialului de presare, în primul rând, este necesar să alegeți rășina potrivită (materii prime, catalizator, modul de formare a rășinii).

Acest lucru face ca polimerul să fie dur, insolubil și infuzibil. Acest produs al etapei finale de policondensare se numește resite.

În procesarea industrială, rășina este turnată în matrițe în stadiul de formare a rezolului și vindecată în ele. Curățarea durează adesea câteva zile. Acest lucru este necesar pentru ca apa formată în timpul reacției să se evapore lent. În caz contrar, rășina va fi opacă și cu bule. Pentru a accelera întărirea, este posibilă aducerea policondensării la formarea resitei, apoi măcinați rășina rezultată, plasați-o în forme sub o presiune de 200-250 atm și întăriți la 160-170 50 ° C.

Dacă efectuăm această reacție la un pH mai mare de 7, adică într-un mediu alcalin, atunci va încetini foarte mult la formarea unui rezol.

Rășini Novolak

În producție, sunt utilizate în principal rășini fenol-formaldehidice de ambele tipuri: novolac și resol.

La fabricarea rășinilor fenol-formaldehidice se folosește fenol sintetic, precum și fenoli obținuți din gudronul de cărbune (fracțiuni fenolice și fenol-crezol, tricrezol, xilenoli). În plus față de fenolii enumerați, se utilizează amestecuri ale acestora, precum și amestecuri de fenol cu \u200b\u200banilină (rășină fenol-anilină-formaldehidă). Formaldehida este uneori parțial sau complet înlocuită cu furfural.

Pentru a obține rășini novolac, condensarea se efectuează de obicei în prezența catalizatorilor acizi cu un exces de fenol.

Procesul tehnologic de obținere a rășinii solide novolac constă în etapele de condensare și uscare, efectuate, de regulă, într-un singur aparat.

Într-un amestec de fenol cu \u200b\u200bformaldehidă, o astfel de cantitate de catalizator acid este introdusă astfel încât pH-ul amestecului de reacție să fie de 1,6-2,3. Amestecul este încălzit până la fierbere timp de 40-60 minute cu agitare constantă la presiunea atmosferică (mai rar în vid) cu un condensator de reflux pe ... La 20 de minute după începerea fierberii, o porție suplimentară de catalizator (0,056 părți în greutate acid la 100 părți în greutate fenol) este introdusă în alambic. Se fierbe amestecul la 95-98 ° C se continuă încă 1-1,5 ore. La atingerea greutății specifice a amestecului aproape de 1,2 g / cm 53 0, condensarea rășinii este considerată practic completă, porniți frigiderul direct și începeți uscarea, la o presiune reziduală de cel mult 300 mm Hg, încălzirea aparatului cu abur 5-8 la. Uscarea este continuată până la atingerea punctului de cădere a rășinii de 95-105 ° C. După aceea, rășina este drenată din aparat și răcită.

Lubrifianții (acid oleic) și coloranții sunt adesea adăugați la rășinile novolac.

Rășina novolac fenol-formaldehidă în stare solidă are o culoare de la maro deschis la maro închis, greutatea sa specifică este de aproximativ 1,2 g / cm 53 0. Această rășină este capabilă să se topească și să se solidifice în mod repetat, se dizolvă bine în alcool și mulți solvenți . Trecerea rășinii de la starea netopită la 150-200 5 0 0С la starea infuzibilă și insolubilă în absența unui întăritor are loc foarte lent.

Punctul de topire, vâscozitatea și rata de întărire a rășinilor novolac se schimbă foarte lent în timp. Prin urmare, aceste rășini pot fi depozitate timp de câteva luni la orice temperatură.

Rasini de rezolutie

Spre deosebire de rășinile novolac, diferite grade de rășini cu rezoluri au proprietăți diferite și au scopuri diferite. Adesea, o marcă de rășină rezolată nu poate fi complet înlocuită cu alta.

Pentru a obține rășini rezolate, se utilizează aceleași materii prime ca și rășinile novolac (fenoli, amestecuri de fenol cu \u200b\u200banilină, formaldehidă). Catalizatorul este alcalin și bazic, sodă caustică, hidroxid de bariu, amoniac, oxid de magneziu.

La producerea rezolurilor, rășinile sunt utilizate în stare solidă și lichidă. Rășina cu rezolutie lichidă este un amestec de rășină și apă. Astfel de amestecuri care conțin până la 35% apă se numesc rășini de emulsie. Rășinile de emulsie parțial deshidratate (cu un conținut de umiditate care nu depășește 20%) se numesc rășini lichide.

Vâscozitatea rășinilor de emulsie variază între 500-1800 centipoise, rășinile lichide - în intervalul 500-1200 centipoise.

Rășinile cu rezoluție tare diferă puțin ca aspect de rășinile novolac solide. Procesul tehnologic de obținere a rășinilor cu rezoluție solidă este în multe feluri similar cu producția de rășini novolac. Condensarea și uscarea se efectuează într-un singur aparat. Condensarea, de regulă, are loc la punctul de fierbere al amestecului de reacție, într-un anumit timp stabilit pentru fiecare marcă de rășină, uscarea se efectuează la o presiune reziduală de cel mult 200 mm Hg. Procesul de uscare este monitorizat prin determinarea ratei de întărire a rășinii pe țiglă.

Rășina finită este drenată din aparat cât mai repede posibil și răcită într-un strat subțire pentru a evita întărirea acesteia.

Cel mai important indicator al calității rășinilor de emulsie și rezoluri lichide este vâscozitatea, care scade brusc odată cu creșterea temperaturii.

Depozitarea rășinilor rezolate este permisă doar pentru o perioadă scurtă de timp (2-3 zile după producție), întrucât în \u200b\u200btimpul depozitării vâscozitatea rășinilor emulsive și lichide, precum și punctul de cădere și rata de solidificare a rășinilor solide cresc relativ rapid.

Un indicator important este fragilitatea rășinilor cu rezoluție dură. Rășinile cu un punct de scădere și o rată de întărire care se încadrează în specificații uneori nu au fragilitate. Apoi sunt greu de măcinat și, în stare zdrobită, se prăjesc rapid.

Rășinile rezolate sunt măcinate pe același echipament ca rășinile novolac. Deoarece rășina rezolată zdrobită, chiar și cu fragilitate bună, se prăjește rapid, nu ar trebui depozitată în această stare.

Cele mai convenabile containere pentru transportul în uzină a rășinilor solide cu o locație separată de producție a rășinii sunt pungile din țesătură groasă, rezistentă la praf (curele) și pentru rășinile de emulsie - tamburi metalici standard.

Metode de producere a materialelor plastice fenolice și prelucrarea lor într-un produs

Umplutura pentru pulberile de presare, cum ar fi materialele plastice fenolice, este de cele mai multe ori făină de lemn, mult mai rar azbest cu fibre fine. Din materialele de umplutură sub formă de pulbere minerală, se utilizează fluorspar și cuarț pulverizat.

Materialele de presare, cum ar fi materialele plastice fenolice, sunt realizate prin metode „uscate” și „umede”. Pentru metodele "uscate", rășina este utilizată sub formă uscată, iar pentru metodele "umede" este utilizată sub formă de lac alcoolic (metoda lacului) sau emulsie de apă (metoda emulsiei).

Prelucrarea materialelor plastice fenolice într-un produs se realizează în diferite moduri. Cea mai veche și mai obișnuită metodă industrială este presarea directă (numită și presare la cald sau prin compresie) aplicabilă tuturor tipurilor de materiale de presare descrise.

Metoda de turnare prin injecție, numită și transfer sau seringă, este utilizată numai pentru prelucrarea pulberilor de presă, atunci când produsul trebuie să includă fitinguri complexe.

Metoda de extrudare continuă este utilizată pentru fabricarea diferitelor produse formate din pulberi de presare (tuburi, tije, colțuri).

Proprietăți faolite

Faolitul este o masă plastică rezistentă la acid obținută pe bază de rășină rezolată cu fenol-formaldehidă și umplutură rezistentă la acid din azbest, grafit și nisip de cuarț.

Rășina fenol-formaldehidă termosetabilă este capabilă să se transforme într-o stare solidă, infuzibilă și insolubilă sub influența încălzirii. În conformitate cu aceasta, masa de faolit, în care particulele de umplutură sunt legate între ele printr-o rășină solubilă vâscoasă, se întărește în timpul tratamentului termic, devine infuzibilă și insolubilă.

Faolitul este unul dintre cele mai valoroase materiale de construcție. S-a dovedit a funcționa în diverse medii agresive într-un interval larg de temperaturi. Faolitul este superior în ceea ce privește rezistența la coroziune la plumb.

O cantitate mare de faolit este produsă sub formă de foi semifabricate necurate din care plantele de consum produc diverse produse și accesorii.

Faolite a găsit o aplicare largă în multe industrii ca material structural. În unele cazuri, înlocuiește metalele neferoase, în special plumbul. Ușurința faolitului (p \u003d 1,5-1,7 g / cm 53 0), rezistența chimică la medii agresive acide face posibilă fabricarea de echipamente rezistente din acesta, cântărind de câteva ori mai puțin decât metalul.

Faolitul poate fi utilizat la o temperatură mai ridicată decât multe alte materiale plastice rezistente la acizi.

Principala materie primă pentru Faolite și prepararea rășinii rezolate

Pentru producerea de faolit, se utilizează o rășină rezolată, care este un produs de condensare al fenolului cu formaldehidă în prezența unui catalizator - apă amoniacală. Rășina de rezol, atunci când este încălzită, poate trece într-o stare infuzibilă și insolubilă.

Fenolul pur este o substanță cristalină cu miros specific. Punctul de fierbere este de 182 ° C și densitatea la 15 ° C este de 1,066 g / cm3.

Fenolul se dizolvă bine într-o soluție apoasă 30-40% de formaldehidă (formalină), alcool, eter, glicerină, benzen.

Gătirea și uscarea rășinii rezolate

Gătirea și uscarea rășinii rezolate se efectuează într-un aparat de gătit și uscare. Aparatul este echipat cu un agitator de 40-50 rpm. Ochelari de vedere, accesorii pentru măsurarea temperaturii și a presiunii sunt montate pe capacul aparatului. Presiune de lucru de până la 2 atmosfere.

În timpul gătirii rășinii, are loc o reacție de condensare - interacțiunea fenolului cu formaldehida în prezența unui catalizator de amoniac. Aceasta formează o rășină și un strat de apă. Uscarea elimină în principal apa și componentele nereacționate. Procesul de uscare determină în mare măsură calitatea rășinii finite.

Materiile prime sunt încărcate în cazan în următoarele cantități: fenol (100%) - 100 părți în greutate, formalină (37%) -103,5 părți în greutate, amoniac apă (în termeni de amoniac 100%) - 0,5 părți în greutate.

Prelucrarea faolitului uscat într-un produs poate fi efectuată prin metoda de formare, presare. Datorită faptului că prelucrarea mecanică a faolitului este o lucrare laborioasă, este necesar să ne străduim să ne asigurăm că piesei de faolit fabricate li se conferă o anumită formă în starea necurățată.

Din faolit brut se fac: țevi, țari, vase cilindrice, mixere.

Coate, tee, băi sunt fabricate din faolit întărit.

Țevi și produse din textofaolit

Faolitul produs în prezent în unele cazuri nu poate fi utilizat din cauza rezistenței mecanice insuficiente. Întărirea sau textolizarea faolitului cu țesătură face posibilă obținerea unui material cu proprietăți mecanice semnificativ îmbunătățite.

Țevile din faolit sunt produse într-un mod convențional. Produsul de faolit necurat este învelit strâns în benzi de țesătură, unse cu lac de bakelită. Dacă nu este necesară reaplicarea faolitului, atunci textofaolitul este vindecat în această formă.

În acest fel, se obțin țevi și bare laterale de diferite diametre din care sunt montate ulterior dispozitive sau țevi de evacuare.

Alte

Pentru lacuirea produselor din lemn se folosesc lacuri autopolimerizabile, care sunt fabricate și din rășini fenol-formaldehidice.

Rășinile fenol-formaldehidice Resol pot, de asemenea, lipi lemnul pe lemn sau metal. Aderența este foarte puternică, iar această metodă de lipire își găsește acum o utilizare din ce în ce mai răspândită, în special în industria aviației.

În industrie, lipirea rășinii pe bază de fenol este utilizată la fabricarea placajului și a materialelor plastice din fibre de lemn. În plus, astfel de rășini sunt utilizate cu succes pentru fabricarea periilor și periilor, iar în electrotehnică aderă perfect sticla la metal în lămpile cu incandescență, lămpile fluorescente și tuburile radio.

Anunțurile de cumpărare și vânzare a echipamentelor pot fi vizualizate la

Puteți discuta avantajele mărcilor de polimeri și proprietățile acestora la

Înregistrați-vă compania în Directorul companiilor

Motor de căutare Scanword

Dicționar de cuvinte încrucișate

Rezolvați anagrama online

Anagram Solver

Joc online "Memorează numerele"

Joc online "Contabil"

Glume haioase

Ghicitori

Știați?

Ghicitoare aleatorie:

Acru-acru! Dar - util! Și, probabil, toată lumea știe. El este la țară și în pădure. Voi alege și aduce Smooth, cum ar fi boabe de orez, fructe de pădure roșii ...

Afișați răspunsul \u003e\u003e

Anecdotă aleatorie:

Pregătirea pentru luptă a unității este verificată. Generalii au venit în număr mare. Bucătăria, parada, felul a fost examinat și au stat sub umbra copacilor pentru a se odihni. Deodată, comandantul unității vede un luptător care tocmai a fost recrutat de-a lungul aleii. Merge, parazit, la fel, admiră vremea. Este clar că un soldat care nu lucrează în timpul unui control nu este un ordin. Comandantul unității îl cheamă:
- Hei tu, Zamudonian, vino aici!
Luptătorul se întoarce și, cu un pas de luptă, urcând la comandant, raportează:
- Tovarășe colonel! Soldatul Zamudonets, conform comenzii dvs., a sosit!
Aici, auditorii au renunțat, iar comandantul unității întreabă cu uimire:
- Ce ești, soldat, chiar ai acel nume?
- În nici un caz, tovarăș colonel! Dar toți oamenii lui Chapaev erau Chapayev!

Mai multe bancuri \u003e\u003e

Știați?

Proporții umane: dimensiunea unghiei trebuie să corespundă cu dimensiunea degetelor, ocupând aproximativ 50% din zona falangii superioare a degetului și, în același timp, lungimea acestuia trebuie să depășească lățimea cu 10%. Pe un braț de dimensiuni medii, lungimea cuiului este de 12 mm. Creșterea unghiilor într-o lună variază de la 2,5 la 4 mm și depinde de vârsta și starea de sănătate a persoanei. Creșterea completă a unghiilor are loc în 4 până la 5 luni.