Как изготовляется и где применяется фенолформальдегидная смола

Применение фенолформальдегидной смолы

Что такое смола? Это субстанция вязкой, густой консистенции, липкая при ощупывании. Классифицируется на:

  • природную (янтарная, каучуковая и пр.);
  • интетическую (включает большой спектр изготавливаемых индустрией продуктов). Промышленные смолы достаточно дешёвые, очень надежные, их легко использовать на деле.
  • В настоящее время вещество, полученное поликонденсацией фенола и формальдегида, пользуется большим спросом. Оно берет свои истоки ещё с 19 столетия, когда впервые было изготовлено.

Строение, получение и особенности фенолформальдегидной смолы

Фенолформальдегидная смола (ФФС) — это смола промышленного изготовления, имеющая фенол — альдегидную основу и обладающая признаками термореактопластов. Строение описывается следующим видом: [-C6H3(OH)-CH2-]n.

Впервые изготовил данный продукт путем подогрева его составляющих (формальдегид + фенол) немецкий химик Адольф Байер (1872 г).

Тогда полимерный продукт реакции выходил очень ломким и хлипким, а вода трансформировалась в газ, поэтому вскоре процесс получения фенолформальдегидного продукта был модифицирован.

Для этого добавляли муку из древесины. В настоящее время для получения ФФС применяют разнообразные компоненты — добавки, которые совершенствуют качество готового материала.

Перечислим основные особенности смольного вещества фенол — формальдегидной группы:

  • имеет структурную особенность (представляет собой олигомер в жидкой или твёрдой фазе);
  • образуется в кислой или щелочной среде;
  • обладает прекрасными электроизоляционными свойствами;
  • имеет устойчивость к механическим и повреждающим действиям;
  • имеет устойчивость к коррозийным процессам;
  • растворяется в щелочных, хлорсодержащих растворах, кетонах, углеводородах;
  • преобразуется в микрогетерогенный густошитый полимерный материал после стопроцентного затвердевания.

Использование смолы

Фенолформальдегидный состав нашел применение во многих областях. Используют ее для изготовления пластмассовых материалов. В зависимости от участников реакции выделяют фенолформальдегидную смолу:

  • карболитная (сульфированное отвердевание);
  • неолейкоритная (молочнокислое отвердевание);
  • резальная (отвердевание с применением соляной кислоты).

Смольный продукт фенольно — формальдегидной группы лежит в основе производства клеевых средств (а также медицинского бутираль фенольного клея), лакокрасочных материалов, герметизирующих составов, а также фанерных материалов и древесно-стружечной плиты.

С помощью ФФС создают пропиточные средства для тканевых и других материалов.

Где ещё используется ФФС? В автомобильном, вагоностроительном производствах (различные машинные составные части, поездные тормозные колодки, эскалаторные элементы), производстве различных электрических элементов (розетки, счетчики, электроклеммы, вилки), в военной промышленности (изготовление оружейных и технических компонентов), радиоэлектронике.

Кроме того, применяют ее при изготовлении телефонов и фотокамер, разных не подвергающихся нагреванию технических средства на кухне, сувенирной, галантерейной продукции.

Бильярдные шары — это также производные фенолформальдегидных. Текстолитовые и гетинаксовые объекты подвергаются последующей обработке.

Отметим, что ФФС не нашла применения при изготовлении тех предметов, которые имеют контакт с едой и подвергаются нагреванию.

Как производят смолу

Фенолформальдегидная смола — это полимерное вещество, которое получают путем реакции поликонденсации. Один из способов получения — это модификация метана и метанола в формальдегид с последующим присоединением фенола.

Перечислим основные этапы получения

К 3 миллилитрам 40 процентного формальдегида добавляют 2 грамма фенола в кристаллах. Либо возможно заменить фенол на карболовую кислоту (это и есть концентрированный фенол в форме жидкости) в количестве 4 миллилитра.

В получившуюся смесь капают три капли соляной кислоты. Эта масса подвергнется закипанию с последующим образованием резольный смола (стекло подобное вещество). При надобности в замедлении реакции масса подвергается остужению.

При необходимости проводят уточнение качественных характеристик смеси путём спиртового растворения. Оставив массу на продолжительное время, она будет вязкой консистенции, не будет течь, и спиртовое растворение прекратится.

Таким образом получится уже пластинчатое резитольное вещество, то есть находящееся в переходном состоянии процесса отверждения. Массу в таре помещают в кипящую воду, и как результат, происходит затвердевание субстанции с превращением ее в красный цвет.

Готовый продукт не подвергается горению, она обугливается. Во время реакции будет чувствоваться фенольный, не особо приятный запах, а огонь будет желтоватого цвета. Для того, чтобы остановить процесс, необходимо добавить щелочь.

При этом реакция полимеризации прекратится, но с условием добавления щелочи до момента полного затвердевания.

При изготовлении фенолформальдегидного также можно получить и другие побочные продукты. Если увеличить объем фенола, то образуется новолак, а если формальдегида — то бакелит.

Если заменить формалин на ацетон с участием хлористоводородной кислоты, то получают бисфенол.

Пагубное влияние смол

Несомненно, ФФС обладает рядом преимуществ, но с другой стороны, она может нанести вред организму человека и окружающей среде.

Этим фенолформальдегидная не похожа на безопасную эпоксидную смолу. При изготовлении фенолформальдегидные смолистые вещества фенол — формальдегидной группы используют вредные вещества.

Что фенол, что формалин — это опасные и вредные элементы, а формалин вообще обладает канцерогенным действием.

Ядовитость и токсичность компонентов фенолформальдегидного продукта заключается в следующем:

  • угнетение нервной системы;
  • источники образования кожных дерматитов и сыпи;
  • являются причиной аллергических реакций и астмы.

Изготовление ФФС регулируется утверждённой нормативной базой. Санитарные правила и нормы устанавливают необходимое количество составляющих компонентов в готовой смоле.

Для фенола в литре — это 0,05 мг, для формальдегида 0,1. Экология сталкивается с проблемой уничтожения продуктов из ФФС.

Также остро стоит вопрос по ограждению рабочих, которые работают на таком производстве и контактируют с вредными веществами.

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.

Читайте также:
Разновидности, характеристики и применение эпоксидных клеев

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.

Как изготовляется и где применяется фенолформальдегидная смола

Под словом «смола» в большинстве случаев имеется в виду густое, вязкое вещество, клейкое на ощупь. Смолы бывают природными (к примеру, живица, каучук, янтарь) и искусственными. Последняя группа включает большое разнообразие материалов, выпускаемых промышленностью. Они гораздо бюджетнее, просты в использовании, владеют большой надежностью. Так, в девятнадцатом столетии первый раз была выполнена фенолформальдегидная смола, данный материал и в настоящий момент остается на пике популярности.

Свойства смолы

Фенолоформальдегидные смолы — искусственные массы из группы феноло-альдегидных смол, имеющие свойства термореактопластов. Уравнение и формула материала — C6H3(OH)-CH2-]n. Продукт был разработан при нагреве смеси водного раствора формалина (формалина) и фенола. То, что материал получается при реакции данных элементов, выявил ученый из Германии А. Байер в первой половине 70-ых годов XIX века. В результате взаимного действия образовались вода и полимерный материал, правда, последний был довольно хрупким, а жидкость быстро переходила в газообразное вещество. После способ получения средства был улучшен путем добавки муки дерева. В настоящий момент готовый продукт включает неодинаковые наполнители, улучшающие его свойства.

Характеристики и характерные качества фенолформальдегидных смол такие:

  • по структуре — жидкие или твёрдые олигомеры;
  • среда образования — кислая, щелочная;
  • замечательная электроизоляционность;
  • большая устойчивость к механическому действию, повреждению;
  • устойчивость к процессам коррозии;
  • растворимость в углеводородах, кетонах, хлористых растворителях, щелочах.

Спецификой материала считается его трансформация в густошитый полимерный материал с микрогетерогенной структурой после полного отверждения.

Использование материала

Смола на основе фенолформальдегида используется в разных областях народного хозяйства. Из нее делают пластмасу различных типов:

  • при сульфированном отверждении — карболитную;
  • при отверждении молочной кислотой — неолейкоритную;
  • при участии соляной кислоты — резольную.

Фенольная смола идет на изготовление клеев и лаков, также клея марки БФ. Она применяется для создания герметиков как структурная связующая, во время изготовления фанеры, Дсп. Из формальдегидной смолы делают заливки и пропитки для тканей, других материалов.

При участии продукта получают разные изделия общего и специализированного назначения:

  • колодки тормозов для поездов, автомобильные детали, эскалаторов метро;
  • абразивные инструменты;
  • вилки, платы, электроточки, счетчики, двигатели, клеммы и другую электропродукцию;
  • корпуса телефонов, фотоаппаратов;
  • радиопродукцию, также конденсаторы;
  • бронетехнику и оружие;
  • ненагреваемые детали техники для кухни, посуды;
  • текстолит и гетинакс — материалы для последующей переработки;
  • бижутерию, галантерею, подарки;
  • шары для бильярда.

Материал не применяют для изготовления тары, конкретно контактирующей с пищевой продукцией, в особенности необходимой для тепловой обработки.

Производство фенолформальдегидной смолы

Материал относится к полимерным материалам, получаемым способом поликонденсации. Его можно создать из метана и метанола путем изменения в водный раствор формалина и последующего соединения с фенолом. Методика следующая:

  • берут раствор водного раствора формалина 40% в количестве 3 мл;
  • объединяют с 2 г кристаллического фенола (по Государственному стандарту, его можно поменять на 4 мл раствора карболовой кислоты, она собой представляет жидкий концентрированный фенол);
  • в массу ввести 3 капли соляной кислоты;
  • смесь закипит, после этого превратится в светопрозрачную массу наподобие стекла (резол);
  • если требуется замедлить процесс, то посуду с массой остужают;
  • резол легко растворяется в спирте, можно поэкспериментировать для уточнения качества получившейся массы;
  • если оставить средство на намного продолжительный срок, оно станет вязким, нетекучим и перестанет растворяться в спирте — превратится в намного пластичный материал резитол;
  • в окончание работы тару ставят в кипящую воду, в результате смола твердеет, становится практически каменной, приобретает красный цвет.

Готовый продукт не горит, а потихоньку обугливается. При этом огонь станет желтоватым, почувствуется резкий запах фенола. Техусловия для остановки реакции такие: на любой стадии (до окончательного отверждения) можно влить щелочь, это прекратит полимеризационный процесс.

Госстандарт также означает порядок получения других веществ в ходе производства фенолформальдегидной смолы. Так, при повышении количества фенола можно получить новолак. Повышение концентрации водного раствора формалина дает возможность сделать бакелит. При замене формалина на ацетон при участии соляной кислоты выйдет бисфенол.

Вред материала

Не обращая внимания на положительные качества, смолы этого типа могут нанести большой вред человеку и экологии. Их опасность в том, что на производстве используются ядовитые элементы. Фенол и формалин ядовиты, а последний так же и считается крепким канцерогеном. Оба вещества имеют такую вредность:

  • угнетают нервную систему;
  • вызывают сыпь, дерматиты;
  • провоцируют аллергическую реакцию и бронхиальную астму.

Какая нормативная документация изменяет производство продукта? СанПиН регламентирует возможные количества переселения данных веществ в изделия которые уже готовы. Они равны 0,05 мг/л для фенола, 0,1 мг/л для водного раствора формалина. Проблематику для экологии являет собой и утилизация изделий из подобных смол. Не меньше важна защита сотрудников производств, где они вырабатываются и перерабатываются. Этим фенолформальдегиды резко отличаются от экологично безопасных смол на эпоксидной основе.

Фенопласты

Под фенопластами знают пластмассы, которые получают при соединении фенолформальдегидной смолы с различными наполнителями. Процесс течет при большой температуре, а вид наполнителя зависит от варианта конечного изделия. К фенопластам также относится фенольно-бакелитовый клей, разные изделия из пластика для быта и народного хозяйства. Из фенопластов делают детали для техники и автомобилей. В наше время способы производства настолько усовершенствованы, что в продукции которая готова присутствуют только следовые концентрации веществ которые вредны для здоровья.

Читайте также:
Клеи плиточные «Церезит» (Ceresit) – разновидности и инструкция по применению

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Как изготовляется и где применяется фенолформальдегидная смола

Под словом «смола» обычно подразумевается густое, вязкое вещество, клейкое на ощупь. Смолы бывают природными (например, живица, каучук, янтарь) и синтетическими. Последняя группа включает широкое многообразие материалов, выпускаемых промышленностью. Они намного дешевле, просты в применении, обладают высокой надежностью. Так, в XIX веке впервые была произведена фенолформальдегидная смола, этот материал и сейчас остается на пике популярности.

Свойства смолы

Фенолоформальдегидные смолы — синтетические массы из группы феноло-альдегидных смол, имеющие свойства термореактопластов. Уравнение и формула материала — C6H3(OH)-CH2-]n. Продукт был разработан при нагревании смеси формальдегида (формалина) и фенола. То, что материал получается при реакции этих компонентов, выявил ученый из Германии А. Байер в 1872 году. В результате взаимодействия образовались вода и полимер, правда, последний был довольно хрупким, а жидкость быстро переходила в газообразное вещество. Впоследствии метод получения средства был усовершенствован путем добавления древесной муки. Сейчас готовый продукт включает разные наполнители, улучшающие его свойства.

Характеристики и отличительные качества фенолформальдегидных смол таковы:

  • по структуре — жидкие или твердые олигомеры;
  • среда образования — кислая, щелочная;
  • отличная электроизоляционность;
  • высокая стойкость к механическому воздействию, повреждению;
  • коррозионная устойчивость;
  • растворимость в углеводородах, кетонах, хлористых растворителях, щелочах.

Особенностью материала является его трансформация в густошитый полимер с микрогетерогенной структурой после полного отверждения.

Применение материала

Смола на основе фенолформальдегида применяется в разных сферах народного хозяйства. Из нее делают пластмассу разных типов:

  • при сульфированном отверждении — карболитную;
  • при отверждении молочной кислотой — неолейкоритную;
  • при участии соляной кислоты — резольную.

Фенольная смола идет на изготовление клеев и лаков, в том числе клея марки БФ. Она используется для создания герметиков как структурная связующая, при производстве фанеры, ДСП. Из формальдегидной смолы делают заливки и пропитки для тканей, иных материалов.

При участии продукта получают различные изделия общего и специального назначения:

  • тормозные колодки для поездов, детали для машин, эскалаторов метро;
  • абразивные инструменты;
  • вилки, платы, розетки, счетчики, двигатели, клеммы и прочую электропродукцию;
  • корпуса телефонов, фотоаппаратов;
  • радиопродукцию, в том числе конденсаторы;
  • военную технику и оружие;
  • ненагреваемые элементы кухонной техники, посуды;
  • текстолит и гетинакс — материалы для дальнейшей переработки;
  • бижутерию, галантерею, сувениры;
  • шары для бильярда.

Материал не применяют для производства тары, непосредственно контактирующей с пищевой продукцией, особенно предназначенной для тепловой обработки.

Производство фенолформальдегидной смолы

Материал относится к полимерам, получаемым способом поликонденсации. Его можно сделать из метана и метанола путем преобразования в формальдегид и дальнейшего соединения с фенолом. Технология следующая:

  • берут раствор формальдегида 40% в количестве 3 мл;
  • соединяют с 2 г кристаллического фенола (по Госстандарту, его можно заменить на 4 мл раствора карболовой кислоты, она представляет собой жидкий концентрированный фенол);
  • в массу ввести 3 капли соляной кислоты;
  • смесь закипит, после чего превратится в прозрачную массу наподобие стекла (резол);
  • если требуется замедлить процесс, то посуду с массой остужают;
  • резол легко растворяется в спирте, можно провести эксперимент для уточнения качества полученной массы;
  • если оставить средство на более длительный срок, оно станет вязким, нетекучим и перестанет растворяться в спирте — превратится в более пластичный материал резитол;
  • в завершение работы тару ставят в кипящую воду, в результате смола затвердевает, становится буквально каменной, обретает красный цвет.

Готовый продукт не горит, а медленно обугливается. При этом огонь станет желтоватым, почувствуется неприятный запах фенола. Технические условия для остановки реакции таковы: на любой стадии (до окончательного отверждения) можно влить щелочь, это прекратит процесс полимеризации.

Государственный стандарт также обозначает порядок получения иных веществ в ходе производства фенолформальдегидной смолы. Так, при повышении количества фенола можно получить новолак. Увеличение концентрации формальдегида позволяет сделать бакелит. При замене формалина на ацетон при участии соляной кислоты получится бисфенол.

Вред материала

Несмотря на достоинства, смолы данного типа могут нанести большой вред человеку и экологии. Их опасность в том, что на производстве применяются токсичные компоненты. Фенол и формалин ядовиты, а последний еще и считается сильным канцерогеном. Оба вещества имеют такую вредность:

  • угнетают нервную систему;
  • вызывают сыпь, дерматиты;
  • провоцируют аллергию и бронхиальную астму.

Какая нормативная документация регулирует производство продукта? СанПиН регламентирует допустимые количества миграции этих веществ в готовые изделия. Они равны 0,05 мг/л для фенола, 0,1 мг/л для формальдегида. Проблему для экологии представляет собой и утилизация изделий из таких смол. Не менее важна защита работников производств, где они вырабатываются и перерабатываются. Этим фенолформальдегиды сильно отличаются от экологически безопасных эпоксидных смол.

Фенопласты

Под фенопластами понимают пластмассы, которые получают при соединении фенолформальдегидной смолы с разными наполнителями. Процесс протекает при высокой температуре, а тип наполнителя зависит от вида конечного изделия. К фенопластам также относится фенольно-бакелитовый клеевой состав, различные пластиковые изделия для быта и народного хозяйства. Из фенопластов делают детали для техники и автомобилей. В настоящее время методы производства настолько усовершенствованы, что в готовой продукции присутствуют только следовые концентрации вредных веществ.

Читайте также:
Шлифовка изделий из эпоксидной смолы – инструкция и советы мастеру

Фенол-формальдегидные смолы

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.

Введение

Синтез высокомолекулярных соединений представляет собой процесс соединения многих молекул индивидуальных химических веществ (мономеров) нормальными химическими связями в единую макромолекулу полимера.

Реакция образования полимера, протекающая без выделения других химических соединений называется реакцией полимеризации. Превращение мономеров в полимеры, сопровождающейся выделением побочных продуктов носит название поликонденсации.

Высокомолекулярные органические соединения, на основе которых изготавливают большинство пластмасс, также называют смолами.

К группе поликонденсационных смол относят полиэфирные, получаемые путем конденсации многоосновных кислот с многоатомными спиртами, фенолформальдегидные и другие.

На основе феноло-формальдегидных смол изготовляют пластические массы, называемые фенопластами.

Все пластические массы по составу делят на простые и сложные. Простые пластмассы состоят в основном из связующего, иногда с добавлением небольшого количества вспомогательных веществ (краситель, смазка и др.).В состав большинства пластмасс кроме связующего, входят и др.).Такие пластмассы носят название название сложных и композиционных.

Прессматериалы называют композиции на основе высокополимерных продуктов (искусственных смол, эфиров целлюлозы, битумов) из которых различными методами формирования (прямое прессование, литье) изготавливают разнообразные изделия.

Прессматериалы, содержащие смолы, которые отверждаются в процессе прессования изделий, называют термореактивными.

В результате отверждения связующего вещества изделие приобретает механическую прочность уже в прессформе при температуре прессования и теряет способность размягчаться при повторном нагревании: смола в отвержденом изделии неспособна плавится и растворятся. Такой процесс отверждения необратим.

К термореактивным относятся прессматериалы типа фенопластов, аминопластов содержащие главным образом поликонденсационные смолы.

Прессматериалы, называемые термопластичными или термопластами, содержат, связующие вещества не отверждающиеся в процессе прессования или литья изделий. В этом случае изделия приобретают механическую прочность только после некоторого охлаждения в прессформе.

Для изготовления фенопластов в качестве связующего применяют феноло-формальдегидные смолы, а также смолы, получаемые при частичной замене фенола другими веществами (анилин и др.) и частичной или полной замене формальдегида другими альдегидами (фурфурол и др).

В зависимости от соотношения между фенолом и формальдегидом примененного катализатора (кислый, щелочной) и условий реакций смолообразования получаются смолы двух типов – новолачные и резольные.

Новолачные смолы сохраняют способность плавится и растворятся после многократного нагревания до температуры, принятой при прессовании изделий из фенопластов.

Резольные смолы при повышенной температуре, а при длительном хранении даже при обычной температуре переходят в неплавкое и нерастворимом состояние.

Быстрое отверждение новолачных смол происходит только в в присутствии специальных отверждающих средств главным образом уротропина (гексаметилентетрамин). Для отверждения резольных смол не требуется добавления отверждающих средств.

В процессе отверждения резольных смол различают три стадии. В стадии А (резол) смола сохраняет способность плавиться и растворяться. В стадии В (резитол) смола уже практически не плавится, но еще способна набухать в соответствующих растворителях. В стадии С резит (смола) неплавка и даже не набухает в растворителях.

Рецептуры прессматериалов и химизм процесса

Теоретические представления о механизме взаимодействия фенола с формальдегидом в присутствии катализаторов, о строении фенолоформальдегидных смол в процессах их отверждения недостаточно разработаны.

Основными компонентами общими для различных прессматериалов являются: смола, волокнистый наполнитель, отвердитель или ускоритель отверждении смолы, смазка, краситель и различные специальные добавки.

Смола является основой прессматерила, т.е. связующим веществом, которое при соответствующей температуре и давлении пропитывает и соединяет частицы остальных компонентов с образованием однородной массы.

Свойствами смолы определяются основные свойства прессматериала. Например, на основе феноло-формальдегидной смолы полученной в присутствии катализатора едкого натра, невозможно получить прессматериал, который после прессования обладал бы высокой водостойкостью или высокими электроизоляционными свойствами.

Поэтому для предания прессматериалу определенных специфических свойств прежде, всего нужно правильно выбрать смолу (исходные вещества, катализатор, режим смолообразования).

При этом полимер становится твердым, нерастворимым и неплавким. Этот продукт конечной стадии поликонденсации называют резитом.

При промышленной переработке смолу на стадии образования резола выливают в формы и в них отверждают. Отверждение нередко занимает несколько дней. Это необходимо для того, чтобы образующаяся при реакции вода испарялась медленно. Иначе смола получится непрозрачной и пузырчатой. Чтобы ускорить отверждение, можно довести поликонденсацию до образования резита, затем полученную смолу размолоть, поместить в формы под давлением 200-250 ат и подвергнуть отверждению при 160-170 50 0С.

Если мы будем проводить эту реакцию при рН выше 7,т.е.в щелочной среде, то она сильно замедлится на образовании резола.

Читайте также:
Как выбрать и клеить потолочную плитку

Новолачные смолы

В производстве главным образом применяются феноло-формальдегидные смолы обоих типов : новолачные и резольные.

При изготовлении феноло-формальдегидных смол применяют синтетический фенол, а также фенолы, получаемые из каменноугольной смолы(фенольная и феноло-крезольная фракции, трикрезол, ксиленолы). Помимо перечисленных фенолов применяют их смеси, а также смеси фенола с анилином (феноло-анилино-формальдегидная смола). Формальдегид иногда частично или полностью заменяют фурфуролом.

Для получения новолачных смол конденсацию, как правило, проводят в присутствии кислотных катализаторов при избытке фенола.

Технологический процесс получения твердой новолачной смолы, состоит из стадий конденсации и сушки проводимых, как правило, в одном аппарате.

В смесь фенола с формальдегидом вводят такое количество кислого катализатора, чтобы величина рН реакционной смеси составляла 1,6-2,3.Смесь при постоянном перемешивании нагревают до кипения в течении 40-60 минут при атмосферном давлении (реже в вакууме) с включенным обратным холодильником. Через 20 минут после начала кипения в аппарат вводят дополнительную порцию катализатора (0,056 вес. Част. кислоты на 100 вес. частей фенола). Кипячение смеси при 95-98 0С продолжают еще 1-1,5 часа. По достижению удельного веса смеси, близкого к 1,2 г/см 53 0, конденсацию смолы считают в основном законченной, включают прямой холодильник и начинают сушку, при остаточном давлении не выше 300 мм.рт.ст., обогревая аппарат паром 5-8 ат. Сушку продолжают до достижения температуры каплепадения смолы 95-105 0С. После этого смолу сливают из аппарата и охлаждают.

В новолачные смолы часто добавляют смазывающие вещества (олеиновая кислота) и красители.

Феноло-формальдегидная новолачная смола в твердом состоянии имеет цвет от светло- до темно коричневого, удельный вес ее около 1,2 г/см 53 0.Такая смола способна многократно плавится и вновь затвердевать, хорошо растворяется в спирте и многих растворителях. Переход смолы из нерасплавленного состояния при 150-200 5 0 0С в неплавкое и нерастворимое состояние в отсутствии отвердителя происходит очень медленно.

Температура плавления, вязкость и скорость отверждения новолачных смол изменяется с течением времени очень медленно. Поэтому такие смолы можно хранить в течении нескольких месяцев при любой температуре.

Резольные смолы

В отличие от новолачных смол разные марки резольных смол обладают несходными свойствами и имеют различное назначение. Часто одну марку резольной смолы не удается полноценно заменить другой.

Для получения резольных смол применяется такое же сырье, как и для новолачных (фенолы, смеси фенола с анилином, формальдегид). Катализатором служит щелочи и основания, едкий натр, гидрокись бария, аммиак, окись магния.

В производстве резольные смолы применяются в твердом и жидком состоянии. Резольная смола в жидком состоянии представляет собой смесь смолы с водой. Такие смеси, содержащие до 35 % воды, называются эмульсионными смолами. Частично обезвоженные эмульсионные смолы (с влажностью не больше 20 %) называют жидкими смолами.

Вязкость эмульсионных смол колеблется в пределах 500-1800 сантипуаз, жидких смол – в пределах 500-1200 сантипуаз.

Твердые резольные смолы по внешнему виду мало отличаются от твердых новолачных смол. Технологический процесс получения твердых резольных смол во многом аналогичен получению новолачных смол. Конденсацию и сушку проводят в одном аппарате. Конденсация, как правило, происходит при температуре кипения реакционной смеси, в течении определенного времени, установленного для каждой марки смолы, сушку проводят при остаточном давлении не выше 200 мм.рт.ст. Процесс сушки контролируют, определяя скорость отверждения смолы на плитке.

Готовую смолу сливают из аппарата возможно быстрее и охлаждают в тонком слое во избежание ее отверждения.

Важнейшим показателем качества эмульсионных и жидких резольных смол является вязкость, которая резко уменьшается с ростом температуры.

Хранение резольных смол допускается лишь в течении короткого времени (2-3 дня после изготовления),так как при хранении сравнительно быстро возрастает вязкость эмульсионных и жидких смол, а также температура каплепадения и скорость отверждения твердых смол.

Важным показателем является хрупкость твердых резольных смол. Смолы температура каплепадения и скорость отверждения которых соответствует техническим условиям, иногда обладают недостаточной хрупкостью. Тогда они плохо поддаются измельчению, а в измельченном состоянии быстро слеживаются.

Резольные смолы измельчают на таком оборудовании, что и новолачные смолы. Так как измельченная резольная смола даже при хорошей хрупкости быстро слеживается, хранить ее в таком состоянии не следует.

Наиболее удобной тарой для внутризаводского транспортирования твердых резольных смол при раздельном расположении производства смолы являются мешки из толстой, пыленепроницаемой ткани (бельтинг), а для эмульсионных смол – стандартные металлические бочки.

Способы производства фенопластов и переработки их в изделие

Наполнителем для прессопорошков, типа фенопластов чаще всего служит древесная мука, значительно реже мелковолокнистый асбест. Из минеральных порошкообразных наполнителей применяют плавиковый шпат, пылевидный кварц.

Прессматериалы типа фенопластов изготавливают “сухими” и “мокрыми” методами. При “сухих” методах смола применяется в сухом виде, а при “мокрых” в виде спиртового лака (лаковый способ) или водной эмульсии (эмульсионный способ).

Переработка фенопластов в изделие производится различными способами. Самым старым и самым распространенным промышленным способом является прямое прессование (называемое также горячим или компрессионным прессованием) применим ко всем видам описываемых прессматериалов.

Способ литьевого прессования, нызываемого также трансферным или шприцгуссом, применяют только, для переработки пресспорошков, когда изделие должно включать сложную арматуру.

Способ непрерывного выдавливания применяется для изготовления различных профильных изделий из пресспорошков (трубки, стержни, уголки).

Читайте также:
Можно ли клеить линолеум на линолеум, или лучше снять старое приклеенное покрытие

Свойства Фаолита

Фаолитом называется кислотостойкая, пластическая масса, получаемая на основе феноло-формальдегидной резольной смолы и кислотостойкого наполнителя асбеста, графита и кварцевого песка.

Термореактивная фенола-формальдегидная смола способна под влиянием нагревания переходить в твердое, неплавкое и нерастворимое состояние. В соответствие с этим и фаолитовая масса, в которой частички наполнителя связаны между собой вязкой растворимой смолой, при термообработке отверждается, становится неплавкой и нерастворимой.

Фаолит – один из ценнейших конструктивных материалов. Он зарекомендовал себя при эксплуатации в различных агрессивных средах в широком интервале температур. По коррозионной стойкости фаолит превосходит свинец.

Большое количество фаолита выпускается в виде полуфабриката неотвержденных листов из которых заводы-потребители изготавливают различные изделия и арматуру.

Фаолит нашел широкое применение во многих отраслях промышленности как конструктивный материал. В ряде случаев он заменяет цветные металлы, особенно свинец. Легкость фаолита (р=1.5-1.7 г/см 53 0),химическая стойкость к кислым агрессивным средам позволяет из него изготавливать стойкую аппаратуру весом в несколько раз меньше металлической.

Фаолит модно применять при более высокой температуре, чем многие другие кислотостойкие пластические массы.

Основное сырье для Фаолита и приготовление резольной смолы

Для производства фаолита применяют резольную смолу, которая представляет продукт конденсации фенола с формальдегидом в присутствии катализатора – аммиачной воды. Резольная смола в при нагревании способна переходить в неплавкое и нерастворимое состояние.

Фенол в чистом виде – кристаллическое вещество со специфическим запахом. Температура кипения 182 0С и плотность при 15 0С составляет 1,066 г/см3.

Фенол хорошо растворяется в 30-40 % -ном водном растворе формальдегида (формалин), спирте, эфире, глицерине, бензоле.

Варка и сушка резольной смолы

Варка и сушка резольной смолы производится в варочно-сушильном аппарате. Аппарат снабжен мешалкой на 40-50 об/мин.В крышку аппарата вмонтированы смотровые стекла, штуцеры для измерения температуры, давления. Рабочее давление до 2 атмосфер.

Во время варки смолы протекает реакция конденсации – взаимодействие фенола с формальдегидом в присутствии катализатора аммиака. При этом образуется смола и водяной слой. При сушке в основном происходит удаление воды и компонентов не вступивших в реакцию. Процесс сушки в значительной степени определяет качество готовой смолы.

Сырье в котел загружается в таких количествах: фенол (100%-ный) – 100 вес.ч., формалин (37%-ный)-103,5 вес.ч., аммиачная вода (в пересчете на 100% – ный аммиак) – 0,5 вес.частей.

Переработка сухого фаолита в изделие может осуществлятся способом формирования, прессования. Вследствие того, что механическая обработка фаолита является трудоемкой работой, необходимо стремится к тому, чтобы изготовляемой фаолитовой детали придать определенную форму в неотвержденном состоянии.

Из сырого фаолита изготавливают :трубы, царги, цилиндрические сосуды, мешалки.

Из отвержденого фаолита изготавливают угольники, тройники, ванны.

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.

Прочее

Для лакировки деревянных изделий применяют самоотверждающиеся лаки, которые также изготавливают из феноло-формальдегидных смол.

Резольными фенолоформальдегидными смолами можно также склеить дерево с деревом или с металлом. Сцепление получается очень прочным, и этот способ склеивания в настоящее время находит все более широкое применение, особенно в авиационной промышленности.

В промышленности склеивание смолами на основе фенола применяется при изготовлении клееной фанеры и древесноволокнистых пластиков. Кроме того, такие смолы успешно используются для изготовления щеток и кистей, а в электротехнике ими отлично склеивают стекло с металлом в лампах накаливания, люминесцентных лампах и радиолампах.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

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.

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.
Читайте также:
Сколько времени сохнет плиточный клей и что влияет на скорость застывания

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Читайте также:
Клей Titebond – разновидности, состав и свойства, тонкости применения

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).

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.

Видео: Получение фенолформальдегидной смолы

Фенолформальдегидная смола

Фенолформальдегидные смолы (англ. PF ) — синтетические реактопласты или термореактопласты, жидкие или твердые олигомерные продукты поликонденсации фенола с формальдегидом в щелочной или кислой среде (бакелиты, новолачные и резольные смолы), что соответственно влияет на их свойства. Используются для получения в качестве связующего компонента в производстве наполненных пресс-композиций с различными наполнителями (целлюлоза, стекловолокно, древесная мука) (древесно-волокнистых и древесностружечных плит), клеев, пропиточных и заливочных композиций (для фанеры, тканых и наполненных волокном материалов). Растворимы в водных растворах щелочей и полярных растворителях, после отверждения превращаются в густосшитые полимеры аморфной микрогетерогенной структуры.

Содержание

Свойства

  • механическая устойчивость, прочность
  • коррозионная устойчивость
  • высокие электроизоляционные свойства
  • отличная растворимость в алифатических и ароматических углеводородах, хлорсодержащих растворителях и кетонах

Применение

Применяются для получения пластических масс (отвержденные смолы называют резитами, отвержденные в присутствии нефтяных сульфокислот — карболитами, молочной кислоты — неолейкоритами), синтетических клеев, лаков, выключателей, тормозных накладок, подшипников, так же широко используется в изготовлении шаров для бильярда. Из карболита изготавливались корпуса советских мультиметров различных моделей.

Экологические аспекты

В производстве применяются токсичные материалы. И фенол, и формальдегид ядовиты и огнеопасны. [1] Формальдегид обладает канцерогенным действием.

Фенолформальдегидные смолы оказывают вредное воздействие на кожу, они вызывают дерматиты и экземы. [1] Неотверждённая фенолформальдегидная смола может содержать до 11 % свободного фенола. [2]

При отвержении фенол-формальдегидных смол в пластмассы (фенопласты) происходит сшивка олигомерных фрагментов смолы с участием содержащегося в ней свободного фенола, при этом содержание фенола, инкорпорированного в фенопласте, снижается до следовых количеств; санитарными нормативами РФ регламентируются допустимые количества миграции фенола и формальдегида для изделий из фенопластов; в частности, для изделий, контактирующих с пищевыми продуктами для фенола — 0,05 мг/л, для формальдегида — 0,1 мг/л [3] .

Примечания

  1. 12Техника безопасности при производстве смол.
  2. ГОСТ 18694-80 от 1995 г. также нормирует содержание в фенолоформальдегидной смоле свободных (остаточных) анилина, крезола, ксиленола.
  3. Гигиенические нормативы ГН 2.3.3.972-00 «2.3.3. Гигиена питания. Тара, посуда, упаковка, оборудование и другие виды продукции, контактирующие с пищевыми продуктами. Предельно допустимые количества химических веществ, выделяющихся из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами»

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • Тютюнник, Василий Никифорович
  • Эпоксидная смола

Полезное

Смотреть что такое “Фенолформальдегидная смола” в других словарях:

фенолформальдегидная смола — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN phenolic formaldehyde resin … Справочник технического переводчика

Phenol-formaldehyde resin — Фенолформальдегидная смола … Краткий толковый словарь по полиграфии

Карболит — Фенолформальдегидная смола (PF) синтетическая смола, продукт поликонденсации фенола с формальдегидом. Реакция проводится в присутствии кислых (соляная, серная, щавелевая и другие кислоты) или щелочных катализаторов (аммиак, гидроксид натрия,… … Википедия

Неолейкорит — Фенолформальдегидная смола (PF) синтетическая смола, продукт поликонденсации фенола с формальдегидом. Реакция проводится в присутствии кислых (соляная, серная, щавелевая и другие кислоты) или щелочных катализаторов (аммиак, гидроксид натрия,… … Википедия

Резит — Фенолформальдегидная смола (PF) синтетическая смола, продукт поликонденсации фенола с формальдегидом. Реакция проводится в присутствии кислых (соляная, серная, щавелевая и другие кислоты) или щелочных катализаторов (аммиак, гидроксид натрия,… … Википедия

Фенолформальдегидные смолы — Фенолформальдегидная смола (PF) синтетическая смола, продукт поликонденсации фенола с формальдегидом. Реакция проводится в присутствии кислых (соляная, серная, щавелевая и другие кислоты) или щелочных катализаторов (аммиак, гидроксид натрия,… … Википедия

Ориентированно-стружечная плита — Производство OSB … Википедия

ГОСТ 27935-88: Плиты древесноволокнистые и древесностружечные. Термины и определения — Терминология ГОСТ 27935 88: Плиты древесноволокнистые и древесностружечные. Термины и определения оригинал документа: 18. Армированная древесностружечная плита Древесностружечная плита, в конструкцию которой входят усиливающие элементы… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

БАКЕЛАНД Лео Хендрик — (Baekeland, Leo Hendrik) (1863 1944), американский инженер химик и изобретатель. Родился 14 ноября 1863 в Генте (Бельгия). После окончания в 1884 Гентского университета несколько лет работал лаборантом, преподавателем химии. В 1889 переехал в США … Энциклопедия Кольера

Наждачная бумага — Наждачная (шлифовальная) бумага гибкий абразивный материал, состоящий из тканевой или бумажной основы с нанесенным на нее слоем абразивного зерна (порошка). Предназначен для ручной и машинной обработки поверхностей различных материалов… … Википедия

Фенолформальдегидные смолы

Изучение особенностей открытия Адольфом фон Байером фенолформальдегидной смолы. Исследование её состава и основных свойств. Основы получение новолачных смол. Фенопласты и их переработка в изделия. Характеристика основных свойств и структуры фаолита.

Рубрика Химия
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 27.05.2014
Размер файла 24,6 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ
Читайте также:
Украшения, мебель и другие изделия из дерева с применением эпоксидной смолы

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров»

Кафедра физической и коллоидной химии

Студент гр. Тоболина А. И.

Преподаватель Осовская И.И.

1. История вопроса

Фенолформальдегидная смола производится промышленностью с 1912 г. Под названием бакелит.

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

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

Как и ко многим другим новинкам, к бакелиту вначале относились скептически, и ему было трудно конкурировать на рынке с давно известными материалами.

Положение быстро изменилось, когда обнаружили его ценные свойства – бакелит оказался отличным электроизоляционным материалом, обладающим в то же время высокой прочностью. Сегодня у себя дома мы уже едва ли увидим штепсельные розетки, вилки и электрические выключатели из фарфора. Их вытеснили изделия из реактопластов. Бакелит и родственные ему пластмассы заняли также почетное место в машиностроении, автомобилестроении и других отраслях промышленности.

2. Состав и свойства

фаолит смола новолачный

Фенолформальдегидные смолы (ФФС) – жидкие или твердые аморфные олиго- и полимерные продукты поликонденсации фенолов с формальдегидом или его производными.

Состав, структура и свойства определяются природой и соотношением исходных компонентов, а также условиями синтеза (среда, тип, количество катализатора (NH4OH, Ba(OH)2, NaOH – катализаторы щелочного, HCl, H2SO4 – кислого) температура и т. п.)

Формальдегид (-СН2O) получается путем окисления метилового спирта кислородом воздуха и представляет собой бесцветный газ с резким неприятным запахом. Выпускается он в виде 40%-ного водного раствора формалина.

Фенолами называются соединения типа R-С6Н5ОН, где R — органический радикал или водород. Эти соединения представляют собой бесцветные игольчатые кристаллы с характерным запахом карболовой кислоты. Хорошо растворяется в этаноле, диэтиловом эфире, ацетоне и других органических растворителях, умеренно в воде (6,7 г в 100 мл при 160C), при температуре выше 660C растворяется в воде в любом соотношении. Основным источником фенола служат каменноугольный деготь и продукты крекинга нефти.

По внешнему виду фенолформальдегидная смола – однородная жидкость без механических примесей от красновато-коричневого до тёмно-вишнёвого цвета. Она обеспечивает высокую стойкость и прочность клеевых соединений при воздействии горячей и теплой воды, поэтому ее относят к смолам повышенной водостойкости.

Для направленного изменения свойств ФФС в реакцию при их получении вводят компоненты, способные взаимодействовать с фенолом и формальдегидом. Так, при введении анилина повышаются диэлектрические свойства и водостойкость, при введении мочевины – светостойкость. Для придания способности растворяться в неполярных растворителях и совмещаться с растительными маслами ФФС модифицируют канифолью, трет-бутиловым спиртом; смолы этого типа широко используют в качестве основы для феноло-альдегидных лаков. ФФС совмещают с др. олигомерами и полимерами, например с полиамидами, – для придания более высокой теплои водостойкости, эластичности; с поливинилхлоридом – для улучшения водои химстойкости; с каучуками – для повышения ударной вязкости, с поливинилбутиралем – для улучшения адгезии (такие смолы – основа клеев БФ, см. Феноло-альдегидные клеи) . ФФС используют для отверждения эпоксидных смол с целью придания последним более высокой термо-, кислотои щёлочестойкости.

В зависимости от природы и соотношения компонентов, а также от применяемых катализаторов фенолформальдегидные смолы делятся два типа:

Термореактивные или резольные;

Термопластичные или новолачные смолы.

3. Новолачные смолы

При изготовлении фенолформальдегидных смол применяют синтетический фенол, а также фенолы, получаемые из каменноугольной смолы (фенольная и феноло-крезольная фракции, трикрезол, ксиленолы). Помимо перечисленных фенолов применяют их смеси, а также смеси фенола с анилином (феноло-анилино-формальдегидная смола). Формальдегид иногда частично или полностью заменяют фурфуролом.

Для получения новолачных смол конденсацию, как правило, проводят в присутствии кислотных катализаторов при избытке фенола (отношение фенола к альдегиду в молях 6:5 или 7:6) .

Технологический процесс получения твердой новолачной смолы, состоит из стадий конденсации и сушки проводимых, как правило, в одном аппарате.

В смесь фенола с формальдегидом вводят такое количество кислого катализатора, чтобы величина рН реакционной смеси составляла 1,6-2,3. Смесь при постоянном перемешивании нагревают до кипения в течении 40-60 минут при атмосферном давлении (реже в вакууме) с включенным обратным холодильником. Через 20 минут после начала кипения в аппарат вводят дополнительную порцию катализатора. Кипячение смеси при 95-98 градусах Цельсия продолжают еще 1-1,5 часа. По достижению удельного веса смеси, близкого к 1,2 г/см 53 0, конденсацию смолы считают в основном законченной, включают прямой холодильник и начинают сушку, при остаточном давлении не выше 300 мм.рт.ст., обогревая аппарат паром 5-8 ат. Сушку продолжают до достижения температуры каплепадения смолы 95-105 0С. После этого смолу сливают из аппарата и охлаждают.

Читайте также:
Клеи плиточные «Церезит» (Ceresit) – разновидности и инструкция по применению

В новолачные смолы часто добавляют смазывающие вещества (олеиновая кислота) и красители.

Феноло-формальдегидная новолачная смола в твердом состоянии имеет цвет от светло- до темно коричневого, удельный вес ее около 1,2 г/см 53 0.Такая смола способна многократно плавится и вновь затвердевать, хорошо растворяется в спирте и многих растворителях. Переход смолы из нерасплавленного состояния при 150-200 5 0 0С в неплавкое и нерастворимое состояние в отсутствии отвердителя происходит очень медленно.

Температура плавления, вязкость и скорость отверждения новолачных смол изменяется с течением времени очень медленно. Поэтому такие смолы можно хранить в течении нескольких месяцев при любой температуре.

4. Резольные смолы

Получают при поликонденсации с избытком альдегида (отношение альдегида к фенолу 6:5 или 7:6) и при щелочном катализаторе (гидроксид натрия, калия). Резольные смолы термореактивны, для их отверждения нужен лишь нагрев, отвердители не используются. Продукты такой термической реакции называются резитами.

В отличие от новолачных смол разные марки резольных смол обладают несходными свойствами и имеют различное назначение. Часто одну марку резольной смолы не удается полноценно заменить другой.

Для получения резольных смол применяется такое же сырье, как и для новолачных (фенолы, смеси фенола с анилином, формальдегид). Катализатором служит щелочи и основания, едкий натр, гидроокись бария, аммиак, окись магния.

В производстве резольные смолы применяются в твердом и жидком состоянии. Резольная смола в жидком состоянии представляет собой смесь смолы с водой. Такие смеси, содержащие до 35 % воды, называются эмульсионными смолами. Частично обезвоженные эмульсионные смолы (с влажностью не больше 20 %) называют жидкими смолами.

Вязкость эмульсионных смол колеблется в пределах 500-1800 сантипуаз, жидких смол – в пределах 500-1200 сантипуаз.

Твердые резольные смолы по внешнему виду мало отличаются от твердых новолачных смол. Технологический процесс получения твердых резольных смол во многом аналогичен получению новолачных смол. Конденсацию и сушку проводят в одном аппарате. Конденсация, как правило, происходит при температуре кипения реакционной смеси, в течении определенного времени, установленного для каждой марки смолы, сушку проводят при остаточном давлении не выше 200 мм.рт.ст. Процесс сушки контролируют, определяя скорость отверждения смолы на плитке.

Готовую смолу сливают из аппарата возможно быстрее и охлаждают в тонком слое во избежание ее отверждения.

Важнейшим показателем качества эмульсионных и жидких резольных смол является вязкость, которая резко уменьшается с ростом температуры.

Хранение резольных смол допускается лишь в течении короткого времени (2-3 дня после изготовления),так как при хранении сравнительно быстро возрастает вязкость эмульсионных и жидких смол, а также температура каплепадения и скорость отверждения твердых смол.

Важным показателем является хрупкость твердых резольных смол. Смолы температура каплепадения и скорость отверждения которых соответствует техническим условиям, иногда обладают недостаточной хрупкостью. Тогда они плохо поддаются измельчению, а в измельченном состоянии быстро слеживаются.

Резольные смолы измельчают на таком оборудовании, что и новолачные смолы. Так как измельченная резольная смола даже при хорошей хрупкости быстро слеживается, хранить ее в таком состоянии не следует.

Наиболее удобной тарой для внутризаводского транспортирования твердых резольных смол при раздельном расположении производства смолы являются мешки из толстой, пыленепроницаемой ткани (бельтинг), а для эмульсионных смол – стандартные металлические бочки.

5. Фенопласты и их переработка в изделия

На основе фенолформальдегидных смол изготовляют пластические массы, называемые фенопластами.

Все пластические массы по составу делят на простые и сложные. Простые пластмассы состоят в основном из связующего, иногда с добавлением небольшого количества вспомогательных веществ (краситель, смазка и др.) В состав большинства пластмасс кроме связующего, входят и другие. Такие пластмассы носят название сложных и композиционных.

Наполнителем для прессопорошков, типа фенопластов чаще всего служит древесная мука, значительно реже мелковолокнистый асбест. Из минеральных порошкообразных наполнителей применяют плавиковый шпат, пылевидный кварц.

Прессматериалы типа фенопластов изготавливают “сухими” и “мокрыми” методами. При “сухих” методах смола применяется в сухом виде, а при “мокрых” в виде спиртового лака (лаковый способ) или водной эмульсии (эмульсионный способ).

Переработка фенопластов в изделие производится различными способами. Самым старым и самым распространенным промышленным способом является прямое прессование (называемое также горячим или компрессионным прессованием) применим ко всем видам описываемых прессматериалов.

Способ литьевого прессования, нызываемого также трансферным или шприцгуссом, применяют только, для переработки пресспорошков, когда изделие должно включать сложную арматуру.

Способ непрерывного выдавливания применяется для изготовления различных профильных изделий из пресспорошков (трубки, стержни, уголки).

Фаолитом называется кислотостойкая, пластическая масса, получаемая на основе феноло-формальдегидной резольной смолы и кислотостойкого наполнителя асбеста, графита и кварцевого песка.

Термореактивная фенола-формальдегидная смола способна под влиянием нагревания переходить в твердое, неплавкое и нерастворимое состояние. В соответствие с этим и фаолитовая масса, в которой частички наполнителя связаны между собой вязкой растворимой смолой, при термообработке отверждается, становится неплавкой и нерастворимой.

Читайте также:
Можно ли клеить линолеум на линолеум, или лучше снять старое приклеенное покрытие

Фаолит – один из ценнейших конструктивных материалов. Он зарекомендовал себя при эксплуатации в различных агрессивных средах в широком интервале температур. По коррозионной стойкости фаолит превосходит свинец.

Большое количество фаолита выпускается в виде полуфабриката неотвержденных листов из которых заводы-потребители изготавливают различные изделия и арматуру.

Фаолит нашел широкое применение во многих отраслях промышленности как конструктивный материал. В ряде случаев он заменяет цветные металлы, особенно свинец. Легкость фаолита (р=1.5-1.7 г/см 53 0),химическая стойкость к кислым агрессивным средам позволяет из него изготавливать стойкую аппаратуру весом в несколько раз меньше металлической.

Фаолит модно применять при более высокой температуре, чем многие другие кислотостойкие пластические массы.

Для производства фаолита применяют резольную смолу, которая представляет продукт конденсации фенола с формальдегидом в присутствии катализатора – аммиачной воды. Резольная смола при нагревании способна переходить в неплавкое и нерастворимое состояние.

Переработка сухого фаолита в изделие может осуществляться способом формирования, прессования. Вследствие того, что механическая обработка фаолита является трудоемкой работой, необходимо стремится к тому, чтобы изготовляемой фаолитовой детали придать определенную форму в неотвержденном состоянии.

Из сырого фаолита изготавливают :трубы, царги, цилиндрические сосуды, мешалки. Из отвержденого фаолита изготавливают угольники, тройники, ванны.

7. Применение ФФС

Смола фенолформальдегидная жидкая применяется в производстве фанеры, фанерной продукции, древесностружечных и древесноволокнистых плит, фенопластов

Одной из наиболее перспективных областей применения фенопластов является судостроение. Уже сейчас из них создают крупногабаритные детали и строят целые корпуса мелких судов, спасательные плоты, пластмассовые рубки и надстройки металлических судов, изготавливают переборки, гребные винты и палубные настилы.

Пластики являются одним из основных материалов для электронавигационного и радиотехнического оборудования судов, средств судовой автоматики, связи.

Фенопласты с успехом используются как декоративно-отделочные материалы и материалы для изготовления дельных вещей, мебели, светотехнической арматуры, санитарно-технического и электротехнического оборудования.

Для лакировки деревянных изделий применяют самоотверждающиеся лаки, которые также изготавливают из фенолформальдегидных смол.

Резольными фенолформальдегидными смолами можно также склеить дерево с деревом или с металлом. Сцепление получается очень прочным, и этот способ склеивания в настоящее время находит все более широкое применение, особенно в авиационной промышленности.

В промышленности склеивание смолами на основе фенола применяется при изготовлении клееной фанеры и древесноволокнистых пластиков. Кроме того, такие смолы успешно используются для изготовления щеток и кистей, а в электротехнике ими отлично склеивают стекло с металлом в лампах накаливания, люминесцентных лампах и радиолампах.

8. Экологические аспекты

Исходное сырье для производства ФФС относится к числу физиологически активных органических соединений. Фенол, попадая в сточные воды, поглощается растениями и переходит в организм животных и человека. Может накапливаться в печени, вызывая перерождение её клеток, разрушать почечный эпителий. Формальдегид обладает ярко выраженными канцерогенными свойствами, вызывая, в частности, рак носовой перегородки.

Учитывая эти обстоятельства, следует принимать повышенные меры предосторожности при размещении и развитии этого производства и смежных с ним предприятий:

а) тщательная очистка сточных фенольных вод;

б) герметичность аппаратов и машин в технологической цепочке;

в) максимальная автоматизация производства;

г) размещение производства в отдалении от населённых пунктов;

д) повышенные меры предосторожности при транспортировке готовой продукции.

1. Лосев И.П., Петров Г.С. – «Химия искусственных смол», Москва-Ленинград, Госхимиздат, 1951г. – 452с

2. Бахман А., Мюллер К. – «Фенопласты», Пер. с. нем. — М.: Химия, 1978 – 288 с, ил. — Лейпциг, 1973.

3. Коршак В.В – «Термостойкие полимеры», Москва, Наука, 1969г – 411с

4. Доронин Ю.Г., Свиткина М.М., Мирошниченко С.Н. – «Синтетические смолы в деревообработке», Справочник. — М.: Лесная промышленность, 1979. — 208 с.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Ионообменные смолы – высокомолекулярные полимерные соединения трехмерной гелевой и макропористой структуры. Катионообменные, анионообменные и амфотерные ионообменные смолы. Показатели прочности и стабильности. Производство и применение ионообменных смол.

доклад [29,4 K], добавлен 08.12.2010

История развития производства и потребления эпоксидных связующих. Получение смол путем полимеризации и отверждения. Применение эпоксидных смол в качестве эпоксидного клея, для ремонта бетона, железобетонных конструкций, фундаментов и для их усиления.

презентация [497,1 K], добавлен 15.09.2012

Рецептура смолы 135, количество и порядок закладки в нее ингредиентов. Стадии технологического процесса изготовления смолы, их характеристика и особенности. Экологическая безопасность производства, использование специального природоохранного оборудования.

реферат [23,5 K], добавлен 17.02.2009

Получение стабильной водорастворимой мочевиноформальдегидной смолы, которая может применяться в качестве основы антипиренных древесных пропиток. Закономерности синтеза мочевиноформальдегидных смол. Условия реакции конденсации для получения клеящих МФС.

дипломная работа [296,4 K], добавлен 16.03.2014

Ионообменные смолы и их применение в цветной металлургии. Их структура и синтез. Приготовление растворов K2Cr2O7 и определение их концентрации. Подготовка смолы АВ-16гс к работе. Динамическая характеристика ионита марки “АВ16-гс” по бихромат-ионам.

реферат [61,4 K], добавлен 21.12.2009

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: