Свойства, применение и структурная формула фенолформальдегидной смолы

Смолы могут быть получены из натуральных элементов либо промышленным методом, последние называются синтетическими. Они отличаются более приемлемой стоимостью и дают надежный результат при применении. Фенолформальдегидная смола является востребованным типом материала, который используется при строительстве и других работах. Подробно об особенностях формальдегидной смолы будет рассказано далее.

Свойства смолы

Смола с основой из фенола и формальдегида относится к синтетическому типу. Химическое уравнение элемента — C6H3(OH)-CH2-]n. Первым разработал вещество А. Байер, поняв, что реакция фенола и формальдегида при нагревании производит образование воды и полимера. Тот эксперимент дал хрупкий элемент, после его улучшили, сейчас в состав добавляются разные вещества для получения лучших свойств.

Фенол смолы химические свойства заключаются в следующем:

• Структурная характеристика – жидкие либо твердые;
• Образуется в кислой либо щелочной среде;
• Обладает высокой степенью электроизоляции;
• Устойчивость к механическим нагрузкам;
• Стойкость к ржавчине;
• Растворяется в щелочах, углеводороде, кетон, разбавитель хлористого типа.

Смола с основой из фенола и формальдегида относится к синтетическому типу.

Формирование и структура [ править ]

Фенолоформальдегидные смолы, как группа, образуются в результате реакции ступенчатой ​​полимеризации, которая может быть катализируемой кислотой или основанием . Поскольку формальдегид существует преимущественно в растворе как динамическое равновесие олигомеров метиленгликоля , концентрация реакционноспособной

формы формальдегида зависит от температуры и pH.

Фенол реагирует с формальдегидом на орто- и пара- участках (участки 2, 4 и 6), позволяя присоединиться к кольцу до 3 единиц формальдегида. Первоначальная реакция во всех случаях включает образование гидроксиметилфенола:

HOC 6 H 5 + CH 2 O → HOC 6 H 4 CH 2 OH

Гидроксиметильная группа способна реагировать либо с другим свободным орто- или парацентром, либо с другой гидроксиметильной группой. Первая реакция дает метиленовый мостик , а вторая — эфирный мостик:

HOC 6 H 4 CH 2 OH + HOC 6 H 5 → (HOC 6 H 4 ) 2 CH 2 + H 2 O 2 HOC 6 H 4 CH 2 OH → (HOC 6 H 4 CH 2 ) 2 O + H 2 O

Дифенол (HOC 6 H 4 ) 2 CH 2 (иногда называемый «димером») называется бисфенолом F , который является важным мономером при производстве эпоксидных смол . Бисфенол-F может дополнительно связываться с образованием олигомеров три-, тетра- и высших фенолов.

Резольные смолы

Данный тип смол выделяется тем, что при нагреве и долгом сроке хранения получают неплавкое свойство, также не растворяются. Чтобы при производстве получить смолы под названием резольные они проходят следующие этапы:

• Резолы проходят этапы расплавления либо растворяются в спиртовом, ацетонном или водно-щелочном растворе. Способ дает смесь низко молекулярных слияний элементов реакции;
• Резитолы, получаются из веществ, которые называют резолами. Когда те долго хранятся либо подвергаются влиянию высоких температур. Не растворяются в спиртовом или ацетоном растворе, лишь немного набухают, однако при нагреве размягчаются;
• Резиты, на этой стадии отсутствует набухание в растворителях, размягчение тоже не происходит.

Данный тип смол выделяется тем, что при нагреве и долгом сроке хранения получают неплавкое свойство, также не растворяются.

Предисловие

Фенол-формальдегидная смола производится промышленностью с 1912 г. под названием бакелит. 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.

Применение материала

Фенолформальдегидная смола применяется в разных сферах деятельности, с помощью нее в промышленности изготавливают разные классы пластмассы. Использование в быту популярно, разный пластик получают при разном типе воздействия. Пластмасса часто используется в медицине.

Фенолформальдегид применяется при производстве лаковой продукции, клеевых растворов, герметиков.

Так она применяется для производства следующих изделий:

• Тормозные колодки в поездах, элементы автомобиля и т.п.;
• Абразивные приспособления;
• Детали электрических приборов;
• Корпусные части смартфонов;
• В радио-промышленной сфере;
• Для изготовления оружия и другой военной техники;
• Для изготовления посуды, которую не подвергают нагреву;
• Для бижутерии, сувенирной продукции;
• Другое.

Не используется смола для изделий, которые будут напрямую контактировать с пищей.

Фенолформальдегидная смола применяется в разных сферах деятельности, с помощью нее в промышленности изготавливают разные классы пластмассы.

Приложения [ править ]

Фенольные смолы содержатся во множестве промышленных продуктов. Фенольные ламинаты получают путем пропитки одного или нескольких слоев основного материала, такого как бумага, стекловолокно или хлопок, фенольной смолой и ламинирования насыщенного смолой основного материала под действием тепла и давления. В ходе этого процесса смола полностью полимеризуется (отверждается), образуя термореактивную полимерную матрицу . Выбор основного материала зависит от предполагаемого применения готового продукта. Бумажные фенольные смолы используются в производстве электрических компонентов, таких как перфорированные плиты, в бытовых ламинатах и ​​в бумажных композитных панелях . Стеклофенольные смолы особенно хорошо подходят для использования в высокоскоростных подшипниках.рынок. Фенольные микрошарики используются для контроля плотности. Связующим веществом в обычных (органических) тормозных колодках, тормозных колодках и дисках сцепления является фенольная смола. Связанная синтетической смолой бумага , изготовленная из фенольной смолы и бумаги, используется для изготовления столешниц. Еще одно применение фенольных смол — это изготовление Duroplast, используемого в автомобилях Trabant.

Фенольные смолы также используются для изготовления наружной фанеры, широко известной как фанера, устойчивая к погодным условиям и кипячению

(WBP), потому что у фенольных смол нет точки плавления, а только точка разложения в температурной зоне 220 ° C (428 ° F) и выше.

Фенольные смолы используют в качестве связующего вещества в громкоговорителе драйвер компонентов подвески , которые изготовлены из ткани .

Бильярдные шары высшего качества изготавливаются из фенольных смол, в отличие от полиэфиров, используемых в менее дорогих наборах.

Иногда люди выбирают детали из армированной волокном фенольной смолы, потому что их коэффициент теплового расширения близко соответствует коэффициенту теплового расширения алюминия, используемого для других частей системы, как в ранних компьютерных системах [4] и Duramold .

Голландский подделыватель живописи Хан ван Меегерен смешал фенолформальдегид со своими масляными красками перед запеканием готового холста, чтобы имитировать высыхание краски на протяжении веков.

Механизм образования фенолоформальдегидных смол

Механизм получения смолы предполагает соединение к 1-му молю фенола от 1-3-х молей формальдегида в 2-х ортоположениях и пароположении. Когда второго элемента больше, то вырабатывается резольный тип вещества. Если фенола больше, то образуется новолачный тип.

Первая стадия реакции характеризуется получением в итоге резольной смолы типа А. Присутствие в данном процессе метилольных групп, способствует созданию реакционного взаимодействия поликонденсации, когда мономеры переходят в полимеры. Нагревательный процесс вырабатывает резит.

Фенолспиртовые вещества, когда фенола много образует метилолдиоксидифенилметан. После поликонденсации переходит в новолачный тип смолы.

Механизм получения смолы предполагает соединение к 1-му молю фенола от 1-3-х молей формальдегида в 2-х ортоположениях и пароположении.

Общая и структурная формулы

Состав веществ можно выразить общей формулой С6Н6-n(ОН)n

.

Простейший представитель класса имеет 1 гидроксогруппу. Его молекулярная формула С6Н5ОН. Структурная формула — ОН.

Если в молекуле фенола 1 атом водорода заместить на метильный радикал, получим метилфенол. Если к нему прибавить ещё одно бензольное ядро, получим нафтол.

Производство фенолформальдегидной смолы

Можно получить материал с использованием метана и метанола, тогда преобразуется формальдегид, который соединяют с фенолом. Технологический процесс выполняются следующим образом:

• Используется 40-процентный раствор формальдегида в объеме 3 мл;
• Смешивается раствор с 2-граммами кристаллического фенола;
• Добавляется 3 капли соляной кислоты;
• После закипания раствора он станет прозрачным;
• Если реакция должна проходить медленнее, то тару остужают;
• Чтобы проверить результат, можно в стадии резола использовать спирт, где он легко растворяется;
• Если раствор простоит долгое время, то способность растворяться исчезнет, вещество перейдет в резитол;
• В конце раствор нагревается и становится твердым, цвет переходит в красный.

Горение продукта не происходит, он подвергается обугливанию. Огонь приобретет желтый оттенок, и появится неприятный запах фенола.

Можно получить материал с использованием метана и метанола, тогда преобразуется формальдегид, который соединяют с фенолом.

Технологический процесс получения фенолоформальдегидной резольной смолы

Сырьевыми компонентами при создании резольных смол могут выбираться фенол, крезол, ксиленол, крезольно-фенольные фракции. Формальдегид используется в концентрации 36-40-процентов.

Могут производиться разные типы материала. Есть жидкие и твёрдые виды, последние применяются при изготовлении лаковой продукции. Бывают другие типы смол с использованием вместо фенола карбамида, карбамидные смолы тоже пользуются популярностью.

Формальдегид используется в концентрации 36-40-процентов.

Ссылки [ править ]

1. ^ a b А. Гардзиелла, Л. А. Пилато, А. Кноп, Фенольные смолы: химия, применение, стандартизация, безопасность и экология, 2-е издание, Springer, 2000 г.
2. Вольфганг Гессе «Фенольные смолы» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.a19_371 .
3. Ральф Даммель (1993). «Основы химии новолаков». Резисты на основе диазонафтохинона
   . Int. Soc. Оптическая инженерия. ISBN 9780819410191.
4. JG Ferguson, мы Grutzner, DC Koehler, RS Скиннер, MT Skubiak и DH Wetherell. «Аппаратура и оборудование ESS № 1» . Технический журнал Bell System. 1964. с. 2417.
5. «Ресурсный Что такое туфнол?» . ahistoryoftufnol.org
   .
6. Gusse AC; Miller PD; Volk TJ (июль 2006 г.). «Грибы белой гнили демонстрируют первое биоразложение фенольной смолы». Наука об окружающей среде и технологии
   .
   40
   (13): 4196–9. Bibcode : 2006EnST … 40.4196G . DOI : 10.1021 / es060408h . PMID 16856735 .

Экологические аспекты

Для экологии использование ядовитых компонентов при производстве смолы становится опасностью. Проблемой считается вредность токсичных элементов, а именно процесс их утилизации. Так СанПиН следит за использование элементов, и количеством которые применяются.

Для экологии использование ядовитых компонентов при производстве смолы становится опасностью.

Что такое фенопласты

Фенопласты — это пластмассовые материалы, полученные при объединении фенолформальдегидного смолистого состава с различными компонентами. Реакция идёт при большой температуре, а выбор компонентов зависит от конечного продукта.

К этой категории пластмасс относят фенольно-бакелитовый клей, разнообразные объекты из пластика, применяемся в обиходе и бытовом деле. Фенопласты применяют при производстве технических и автомобильных элементов.

Сейчас ввиду усовершенствований процессов производств в конечном продукте находятся вредные компоненты в весьма низких и незначительных объемах.

Вред материала

Положительные стороны применения смолы сопровождаются вредом, которые вещества могут принести физическому здоровью человека. Фенол и формалин относятся к ядовитым элементам. Им характерны следующие вредные свойства:

• Влияют негативно на нервную систему организма;
• Способствуют появлению сыпи и дерматитов;
• Могут вызвать аллергическую реакцию и бронхиальную астму.

Регулируется не только количество используемых веществ при производстве, но также безопасность работы. Из-за этого фенолформальдегидная смола вреднее эпоксидной.

Положительные стороны применения смолы сопровождаются вредом, которые вещества могут принести физическому здоровью человека.

Процесс изготовления

В прибор добавляется фенол, аммиак и формалин, производится нагревательный процесс, температурный режим ставится на 80-градусов. Когда нужная температура достигнута, то подача пара останавливается. В котле же температура увеличивается и дальше до 100-радусов, способствуя продолжению реакции. Проверяется результат по степени помутнения вещества, когда результат достигает 75-80 градусов, процесс завершается.

Может производиться дальнейшая сушка смолы, если необходимо получить твердый вариант. Если нужен жидкий тип, то процесс завершается после получения конденсата и проверки результата. После отделяется вода от полученной смолы. Резол переливается в емкость.

В прибор добавляется фенол, аммиак и формалин, производится нагревательный процесс, температурный режим ставится на 80-градусов.

Получение фенола

Фенол в небольшом количестве содержится в каменноугольной смоле. Но потребности в веществе настолько велики, что этого источника недостаточно.

Разработаны разные способы получения:

1. По схеме С6Н6 —— С6Н5Cl —— С6Н5ОН. Минусом метода являются жёсткие условия замещения хлора на гидроксогруппу. Реакции приходится проводить при высокой температуре и давлении.
2. Используют для получения бензол и пропилен, в результате чего получают кумол. Затем кумол окисляют, в результате получают ценные продукты – фенол, ацетон.

Крезолоформальдегидные смолы

Данный тип смол получают с использованием пара-, орто- и метакрезола. Берется крезол с формалином в равных пропорциях. Если больше формалины, то вырабатывается резольные смолы, если крезола, то новолачные. Технологический процесс производства одинаков с изготовлением фенолформальдегидных смол.

Технологический процесс производства одинаков с изготовлением фенолформальдегидных смол.

Жидкие бесспиртовые бакелитовые смолы

При промышленном производстве электроизоляционной техники часто используется данный тип смол. Выбираются типы ОФ и ОК. Связано это с возможностью не использовать дорогой этиловый спирт (этанол).

Смолу получают с помощью конденсации фенола с формальдегидом, также необходим аммиачный вид катализатора. Устройства для изготовления используются те же, что и для работы с сухими смолами. Применяется температурный режим более низкий, до 85-градусов. Не проводится этап просушки, просто удаляется вода от смолы.

Смолу получают с помощью конденсации фенола с формальдегидом, также необходим аммиачный вид катализатора.

Малорастворимые фенолоформальдегидные смолы

Когда применяется реакция конденсации фенола и формальдегида, то получаются не растворяющиеся в масле смолы. Смена фенола на его производные способствует получению маслорастворимых смол. Смешения элементов с маслами дает возможность получить качественные лаки.

Также можно получить масляные эмаль-лаки, которые применяются для эмалирования проводов. Распространено создание разных реакций для получения смол, используемых в электроизоляционных работах.

Смешения элементов с маслами дает возможность получить качественные лаки.

Трубы и изделия из текстофаолита

Выпускаемый в настоящее время фаолит в ряде случаев не может быть использован ввиду не достаточной механической прочности. Армирование или текстолизация фаолита тканью дает возможность получить материал со значительно улучшенными механическими свойствами.

Фаолитовые трубы получают обычным способом. Неотвержденное фаолитовое изделие плотно обматывают полосками ткани, смазанные бакелитовым лаком. Если не требуется повторного наложения фаолита, то в таком виде и производят отверждение текстофаолита.

Таким образом получают трубы и царги различных диаметров из которых впоследствии монтируют аппараты или выхлопные трубы.

Этерифицированные смолы

Этерификация способствует соединению смолы с растительными маслами и иными типами смол. Процесс производится с помощью бутилового спирта. Так при определённых условиях можно, например, получить бутоксикрезолоформальдегидную смолу РБ.

Смола производится растворного типа в бутаноле, выделится нижеописанными свойствами:

• Бесцветная жидкость с желто-красным оттенком по виду;
• Уровень вязкости ВЗ4 при 2-градусном воздействие составляет 100-300с.

Данный тип материала используется в 60%-растворе для изготовления электроизоляционных лаковых продуктов (Фл-98, ПЭ-933).

Процесс производится с помощью бутилового спирта.

Фенолформальдегидная смола позволяет повысить качество разнообразной продукции, с помощью нее производят различные материалы. Она отличается рядом положительных свойств. Но является опасным веществом, поэтому при производстве должны соблюдаться правила СанПиНа. Ее изобретение важным звеном для получения разнообразных материалов.