Polimeri fenol-formaldehidă. Revizuire științifică. Știința ingineriei Ce materiale polimerice sunt fabricate pe bază de fenol

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 alcoolul și când este încălzită cu apă, solubilă în eter, glicerină, cloroform, etc. ...

Dintre componentele aldehidei în prepararea polimerilor fenolici, se folosesc cel mai des formaldehida și furfurala, care formează polimeri tridimensionali cu fenol. Formaldehida CH20 este un gaz ușor solubil în apă; apa absoarbe până la 50% formaldehidă. Soluțiile apoase de formaldehidă se numesc formalină. Când se obțin polimeri fenolici, se folosesc substanțe auxiliare, dintre care cele mai importante sunt catalizatorii NaOH, NH4OH, Ba (OH) 2) contactează Petrov, HC1, etc .; solvenți - alcool etilic, acetonă și stabilizanți - etilenglicol, glicerină etc.

Policondensarea fenolului cu aldehide conduce la formarea de produse oligomerice termoplastice sau termosimetrice. Polimerii fenoplastici termoplastici se numesc polimeri novolac, iar polimerii termosimetri se numesc rezol.

În reacția fenolilor cu aldehide, formarea de polimeri 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-rezol. Oligomerul este într-o stare solubilă lichidă sau solidă, atunci când este încălzit, se topește și, la încălzirea 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 fragil, 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 este în stare ramificată și există legături încrucișate între macromolecule individuale.

A treia etapă este C-res. Polimerul este un produs dur și fragil, insolubil și infuzibil atunci când este încălzit. Polimerul din această stare are o structură tridimensională cu densități diferite de reticulare intermoleculară. Tranziția unui oligomer la o stare tridimensională infuzibilă și insolubilă (resit) este rezultatul interacțiunii intermoleculare a grupărilor metilice și formarea 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 proprietățile polimerului inițial. Procesele tehnologice pentru producerea oligomerilor de novolac și rezol fenol-formaldehidă diferă puțin unele de altele și practic includ aceleași operații, cu excepția uscării produselor finite.

În industria plăcilor, oligomerii de fenol-formaldehidă sunt folosiți sub formă de resoluri lichide pentru producerea materialelor plastice, placajelor, tablelor de fibre și plăcilor de particule. La producerea placajului, a fibrelor și a PAL, se utilizează în principal rășini de următoarele grade: SFZh-3011; SFZh-3013; SFZh-3014; SFZh-3024.

Pentru a crește durata de valabilitate și stabilitatea proprietăților rășinilor de fenol-formaldehidă de întărire la cald, se utilizează stabilizatori de etilenglicol (EG), dietilen glicol (DEG), glicol poliacetal cu grupe viniloxi și glicol poliacetal (PAT). Se adaugă stabilizatori în timpul sintezei de rășină. 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, de conținutul de monomeri și de numărul de grupări funcționale. De exemplu, rășinile cu o greutate moleculară de 300 ... 500 asigură cea mai mare rezistență a îmbinărilor adezive. Trebuie remarcat faptul că formarea proprietăților rășinilor de rezolut este posibilă în stadiul pregătirii acestora prin schimbarea condițiilor de policondensare.

Studiile efectuate la Institutul Central de Fizică (TsNIIF) au descoperit că cu cât conținutul de fenol liber în rășină este mai scăzut, cu atât este mai scăzută temperatura necesară pentru întărirea acestuia și rata de întărire a rășinilor cu un conținut scăzut de fenol liber variază ușor în funcție de temperatură. Deși, odată cu creșterea temperaturii, rezistența și rezistența la apă a rășinilor fenol-formaldehidă cresc.

Pentru a reduce durata de gelatinizare a rășinilor fenol-formaldehidă, atunci când sunt utilizate la producerea produselor de bord, sunt utilizate diverse acceleratoare de întărire, cum ar fi resorcinol, paraformaldehidă, guanidine, etc. Utilizarea lor poate reduce timpul de întărire cu 30 ... 60%.

În prezent s-au găsit întăritori organici, izocianati pentru rășinile fenol-formaldehide la fabricarea plăcilor aglomerate, care, pe lângă reducerea întăririi rășinilor, reduc gradul de absorbție a liantului de lemn, ceea ce îmbunătățește procesele de resinificare a chipsurilor și pre-presarea ambalajelor. În plus, diferiți acizi sulfonici sunt folosiți pentru a accelera procesul de întărire a rășinilor fenol-formaldehide. 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 eficienți conținând dicromați și uree.

Pe lângă rășinile de întărire la cald discutate mai sus, adezivii de întărire la rece pe bază de rășini SFZh-3016 au găsit o aplicație în industria prelucrării lemnului pentru lipirea lemnului solid; SFZh-309 n VIAMF-9. Acizii sulfonici sunt utilizați în general ca agenți de întărire pentru adezivii de 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. Placajul cu destinație specială se confruntă cu aceste filme.

Chipboard-uri și masele de presare pe bază de oligomeri de fenol-formaldehidă se disting prin rezistență crescută la apă și la căldură, precum și rezistență ridicată la intemperii. Pentru producția de PAL, se recomandă utilizarea oligomerilor cu vâscozitate scăzută. Deținând proprietăți fizice și mecanice ridicate, oligomerii de fenol-formaldehidă necesită moduri de presare mai lungi și temperaturi ridicate.

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

cuvânt înainte

Rășina fenol-formaldehidă a fost fabricată comercial din 1912 sub numele de Bakelite. Ca multe produse noi, Bakelite a fost inițial privită cu scepticism și a fost dificil să concureze cu materiale cunoscute de pe piață.

Situația s-a schimbat rapid la descoperirea proprietăților sale valoroase - Bakelitul s-a dovedit a fi un excelent material izolant electric, care în același timp are o rezistență ridicată. Astăzi, acasă, cu greu vedem mufe, mufe și întrerupătoare electrice din porțelan. Acestea au fost înlocuite cu produse din materiale termorezistente. Bakelitul și materialele plastice înrudite s-au mândrit de asemenea în inginerie mecanică, automobile și alte industrii.

Introducere

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

Reacția de formare a polimerului care se produce 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 se mai numesc rășini.

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

Pe baza de rășini fenol-formaldehidă se fabrică materiale plastice, numite fenoplastice.

Toate materialele plastice sunt împărțite în compoziție simplă și complexă. Plasticul simplu constă în principal dintr-un liant, uneori cu adăugarea unei cantități mici de substanțe auxiliare (colorant, lubrifiant etc.) În afară de liant, majoritatea materialelor plastice includ și alte materiale plastice. Astfel de materiale plastice se numesc complexe și compozite.

Materialele de presare se numesc compoziții bazate pe produse cu polimer ridicat (rășini artificiale, eteruri de celuloză, bitum) din care se fabrică o varietate de produse prin diferite metode de formare (presare directă, turnare).

Materialele de presare care conțin rășini vindecate în timpul procesului de presare se numesc termoreglare.

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

Materialele termoizolante 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 dobândesc rezistență mecanică numai după o oarecare răcire în matriță.

Pentru fabricarea materialelor plastice fenolice, se utilizează ca liant, rășini fenol-formaldehidă, precum și rășini obținute prin înlocuirea parțială a fenolului cu alte substanțe (anilină etc.) și înlocuirea parțială sau completă a formaldehidei cu alte aldehide (furfurale etc.).

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

Rășinile Novolak păstrează capacitatea de a se topi și se dizolvă după încălzirea repetată la temperatura adoptată pentru extrudarea produselor din materialele plastice fenolice.

Răsunile de rezol la temperaturi ridicate, iar în timpul depozitării pe termen lung chiar și la temperaturi normale, trec într-o stare infuzibilă și insolubilă.

Vindecarea rapidă a rășinilor novolac apare numai în prezența agenților de întărire speciali, în principal urotropină (hexametilenetetramină). Nu sunt necesare agenți de întărire pentru vindecarea rășinilor de rezolvare.

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

Formulare 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-formaldehide în procesele de întărire a acestora sunt insuficient dezvoltate.

Principalele componente comune diferitelor materiale de presare sunt: \u200b\u200brășina, umplutura de fibre, întăritorul sau acceleratorul de rășină, lubrifiantul, colorantul și diverși aditivi speciali.

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

Proprietățile rășinii determină proprietățile de bază ale materialului de presă. De exemplu, pe baza de rășină fenol-formaldehidă obținută în prezența unui catalizator de hidroxid de sodiu, este imposibil să se obțină un material de presare care, după presare, ar avea rezistență mare la apă sau proprietăți izolatoare electrice ridicate.

Prin urmare, pentru a transfera 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 din etapa finală de policondensare se numește reședință.

În prelucrarea industrială, rășina este turnată în matrițe în stadiul formării rezolei și se întărește în ele. Vindecarea durează deseori câteva zile. Acest lucru este necesar pentru ca apa formată în timpul reacției să se evapore încet. În caz contrar, rășina va fi opacă și bubuitoare. Pentru a accelera întărirea, este posibilă aducerea policondensării la formarea de reziduuri, apoi măcinarea rășinii rezultate, așezați-o în matrițe sub o presiune de 200-250 atm și curăți la 160-170 50 ° C.

Dacă realizăm această reacție la un pH peste 7, adică într-un mediu alcalin, atunci acesta va încetini foarte mult la formarea unei resole.

Rășini Novolak

În producție, se utilizează în principal rășini fenol-formaldehidă de ambele tipuri: novolac și rezol.

La fabricarea rășinilor fenol-formaldehidă, se utilizează fenol sintetic, precum și fenoli obținuți din gudron de cărbune (fracții fenolice și fenol-crezol, tricresol, xilenoli). În plus față de fenolii enumerați, se folosesc amestecurile lor, precum și amestecurile de fenol cu \u200b\u200banilina (rășină fenol-anilină-formaldehidă). Formaldehida este uneori parțial sau complet înlocuită cu furfural.

Pentru a obține rășini novolac, condensul se realizează, de obicei, în prezența catalizatorilor cu acid în 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 1,6-2,3. Amestecul este încălzit până la fierbere 40-60 minute cu agitare constantă la presiunea atmosferică (mai rar în vid) cu un condensator de reflux ... La 20 de minute de la începerea fierberii, o porție suplimentară de catalizator (0,056 părți în greutate de acid la 100 părți în greutate fenol) este introdusă în lichid. Se continuă fierberea amestecului la 95-98 ° C pentru încă 1-1,5 ore. La atingerea gravitației specifice a amestecului aproape de 1,2 g / cm 53 0, condensarea rășinii este considerată a fi cea mai mare parte completă, porniți frigiderul direct și începeți uscarea, la o presiune reziduală de cel mult 300 mm Hg, încălzind aparatul cu abur 5-8 la. Uscarea este continuată până la atingerea temperaturii de cădere a rășinii de 95-105 ° C. După aceea, rășina este drenată din aparat și răcită.

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

Rășina fenol-formaldehidă novolac în stare solidă are o culoare de la maro deschis la maro închis, gravitatea sa specifică este de aproximativ 1,2 g / cm 53 0. O astfel de 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 nemodificată la 150-200 5 0 0 С la starea infuzibilă și insolubilă în absența unui întăritor se produce foarte lent.

Punctul de topire, vâscozitatea și viteza de vindecare a rășinilor novolac se schimbă foarte lent în timp. Prin urmare, astfel de rășini pot fi păstrate câteva luni la orice temperatură.

Rasini de rasfat

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

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

În producția de rășini rasina sunt utilizate în stare solidă și lichidă. Rasina cu rezolut lichid este un amestec de rasina si apa. Astfel de amestecuri care conțin până la 35% apă se numesc rășini de emulsie. Rasini de emulsie deshidratate parțial (cu un conținut de umiditate de cel mult 20%) se numesc rășini lichide.

Viscozitatea rășinilor de emulsie variază între 500-1800 centipoise, rășini lichide - în intervalul 500-1200 centipoizi.

Rășinile cu rezistență tare diferă puțin prin aspectul de rășinile solide novolac. Procesul tehnologic de obținere a rășinilor solide cu rășină 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 a amestecului de reacție, într-un anumit timp stabilit pentru fiecare marcă de rășină, uscarea se realizează la o presiune reziduală de cel mult 200 mm Hg. Procesul de uscare este controlat prin determinarea vitezei de vindecare a rășinii pe țiglă.

Rășina finisată este scursă de aparat cât mai repede posibil și răcită într-un strat subțire pentru a evita întărirea.

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

Depozitarea rășinilor cu rezistență este permisă doar pentru o perioadă scurtă de timp (2-3 zile după producție), deoarece în timpul depozitării vâscozitatea emulsiei și rășinilor lichide, precum și punctul de cădere și rata de solidificare a rășinilor solide, cresc relativ rapid.

Un indicator important este fragilitatea rășinilor rezistente. Rășinile cu un punct de scădere și o rată de vindecare care îndeplinesc specificațiile, uneori, nu au fragilitate. Apoi sunt greu de măcinat, iar în starea zdrobită se prăjesc repede.

Rasinile de rasina sunt macinate pe acelasi echipament ca rasinile novolac. Din moment ce rășina de rasă zdrobită, chiar și cu o fragilitate bună, se prăjește rapid, nu trebuie depozitată în această stare.

Cele mai convenabile containere pentru transportul în rădăcină de rășini solide cu o locație separată de producție de rășină sunt pungi din țesătură groasă, rezistentă la praf (curea), iar pentru rășini emulsie - tamburi metalice standard.

Metode de producere a materialelor plastice fenolice și de prelucrare a acestora într-un produs

Umplutura pentru pulberi de presă, cum ar fi materialele plastice fenolice, este cel mai adesea făina de lemn, mult mai puțin amiantul cu fibre fine. Dintre umpluturi minerale de pudră, se folosește fluorpar 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 în formă uscată, iar pentru metodele „umede” sub formă de lac de alcool (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) și se aplică tuturor tipurilor de materiale de presă descrise.

Metoda de turnare prin injecție, denumită și transfer sau seringă gus, 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 sub formă de pulberi de presă (tuburi, tije, colțuri).

Proprietăți faolite

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

Rășina termoresistantă fenol-formaldehidă 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 interconectate de o rășină solubilă vâscoasă, se solidifică în timpul tratamentului termic, devine infuzibilă și insolubilă.

Faolitul este unul dintre cele mai valoroase materiale de construcție. S-a dovedit funcționând în diverse medii agresive într-un interval larg de temperatură. Faolitul este superior pentru a conduce la rezistența la coroziune.

O cantitate mare de faolit este produsă sub forma unui produs semifabricat din foi necurățate din care plantele de consum produc diverse produse și accesorii.

Faolitul a găsit o aplicație largă în multe industrii ca material structural. În unele cazuri, înlocuiește metalele neferoase, în special plumbul. Lejeritatea faolitului (p \u003d 1,5-1,7 g / cm 53 0), rezistența chimică la mediile agresive acide face posibilă fabricarea echipamentului rezistent din acesta, în greutate de câteva ori mai mică decât metalul.

Faolitul poate fi utilizat la o temperatură mai mare decât multe alte materiale plastice rezistente la acid.

Principala materie primă pentru Faolit și prepararea rășinii de rezol

Pentru producerea faolitei, se folosește o rășină cu rezol, care este un produs de condensare a fenolului cu formaldehidă în prezența unui catalizator - apa de amoniac. Rasina de rasina atunci cand este incalzita este capabila sa treaca intr-o stare infuzibila si insolubila.

Fenolul pur este o substanță cristalină cu un 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 de 30-40% din formaldehidă (formalină), alcool, eter, glicerină, benzen.

Gătirea și uscarea rășinii de rezolut

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

În timpul gătitului 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, apă cu amoniac (în termen de 100% amoniac) - 0,5 părți în greutate.

Procesarea faolitei uscate într-un produs poate fi realizată prin metoda de formare, presare. Datorită faptului că prelucrarea mecanică a faolitei este o lucrare laborioasă, este necesar să se străduiască să se asigure că părții faolite fabricate i se oferă o anumită formă în stare necurățată.

Din faolit brut se realizează: țevi, tsars, vase cilindrice, mixere.

Coatele, ceaiurile, băile sunt făcute din faolit întărit.

Țevi și produse din textofolit

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

Țevile de faolit sunt produse în mod convențional. Produsul faolit necurățat este bine înfășurat cu fâșii de țesătură, măcinat cu lac bakelit. Dacă reaplicarea faolitului nu este necesară, atunci textofaolitul este întărit în această formă.

În acest fel, sunt obținute conducte și sertare de diferite diametre pe care ulterior sunt montate aparate sau conducte de evacuare.

Alte

Pentru produsele din lemn de lăcuire, se folosesc lacuri auto-întărire, care sunt, de asemenea, obținute din rășini fenol-formaldehidă.

Rășinile fenol-formaldehidă de rezol pot, de asemenea, să lipesc lemnul pe lemn sau metal. Aderența este foarte puternică, iar această metodă de adeziune găsește acum o utilizare din ce în ce mai răspândită, în special în industria aviației.

În industrie, lipirea de rășină pe bază de fenol este utilizată la fabricarea placajelor și a materialelor plastice din fibre de lemn. În plus, astfel de rășini sunt utilizate cu succes pentru fabricarea de perii și perii, iar în inginerie electrică aderă perfect sticla la metal în lămpi incandescente, lămpi fluorescente și tuburi radio.

Anunțurile de cumpărare și vânzare a echipamentelor pot fi vizualizate la

Puteți discuta despre avantajele mărcilor de polimeri și proprietățile acestora la

Înregistrează-ți compania în Directorul companiilor

În această lucrare, sunt prezentate caracteristicile generale ale rășinilor fenol-formaldehidă, rășinile de novolac și rezol sunt considerate separat. Sunt prezentate reacțiile și sunt luate în considerare mecanismele de formare și întărire a rășinilor de novolac și rezol, precum și principalele proprietăți ale acestora. Sunt luate în considerare tehnologiile pentru producerea rășinilor și lacurilor novolac, rășinilor și lacurilor de rezoluție, rășinilor de rezoluție de emulsie, alcoolilor fenolici și concentraților de fenol-formaldehidă. Sunt prezentate formulări și parametri tehnologici pentru obținerea rășinilor considerate prin lot și metode continue. Pe baza acestor informații, a fost realizată o evaluare comparativă a rășinilor de tip fenol-formaldehidă, precum și a compozițiilor bazate pe acestea, care permite evaluarea avantajelor și dezavantajelor utilizării lor în diverse domenii, inclusiv în producerea de materiale plastice fenolice și produse din acestea.

rășini de fenol formaldehidă

rășini novolac

rășini de rezoluție

întărire

urotropină

1. Bachman A., Mueller K. Fenoplasti / A. Bachman, K. Mueller; 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 școli tehnice / E.A. Bratsykhin, E.S. Shulgin. - ediția a III-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. Rasini epoxidice si intaritori: 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 pentru uz casnic / G.I. Kutyatin - M .: Chimie, 1982 .-- 186 p.

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

8. Nikiforov V.M. Tehnologia metalelor și a altor materiale structurale [Text] / V.М. Nikiforov. - ediția a 9-a, șters. - SPb .: Polytechnic, 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 .: Școala superioară., 1985. - 496 p.

11. Tehnologia materialelor plastice / sub. ed. V.V. Korshak - ediția a III-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 A PROPRIETĂȚILOR RĂșINILOR FENOL-FORMALDEHYDE ȘI COMPOZIȚIILOR PE BAZA

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

1 universitate de stat din Vladimir, numită a lui Alexander Grigorevich și Nikolay Grigorevich Stoletov

Abstract:

În acest articol sunt prezentate caracteristicile generale ale rășinilor fenol-formaldehide, sunt considerate separat rășina novolac și rez. Reacții reprezentate și mecanisme de formare și întărire a rășinilor novolak și de rezoluție și a proprietăților lor de bază. Examinează tehnologia rășinilor și lacurilor novolac, rășinilor și lacurilor de rezoluție, rășinilor cu rezoluție de emulsie, fenol-alcooli și concentraților de fenol-formaldehidă. Prezentarea formulării și a parametrilor tehnologici de obținere a rășinilor considerate prin loturi și metode continue. Pe baza acestor informații, se realizează o evaluare comparativă a rășinilor de tip fenol-formaldehidă și a compozițiilor pe baza lor, care permite evaluarea avantajelor și dezavantajelor aplicării lor în diverse domenii, inclusiv în producerea de materiale plastice fenolice și produse din acestea.

Cuvinte cheie:

rășină fenol-formaldehidă

hexametilentetramină

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

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

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

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

Caracteristicile generale ale rășinilor fenol-formaldehidă 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 de acid (HCl clorhidric, H2SO4 sulfuric, H2C2O4 oxalic și alți acizi) și alcaline (amoniac NH3, hidrat de amoniac NH4OH hidroxid de sodiu NaOH, hidroxid de bariu Ba (OH) 2).

Formaldehida este de obicei folosită 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 înlocuită parțial sau complet cu furfural C5H4O2 sau produsul polimerizării cu formaldehidă - paraform OH (CH2O) nH, unde n \u003d 8 - 100.

Rolul grupărilor 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 să se adauge la atomii C și O.

În funcție de natura raportului de componente, precum și de catalizatorul utilizat, rășinile fenol-formaldehidă sunt împărțite în două tipuri: rășini termoplastice sau novolac și rășini termoizolante sau rezolabile.

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

Caracteristicile rășinilor novolac

Rășinile Novolak (NS) sunt oligomere predominant liniare, în moleculele cărora nucleele fenolice sunt conectate prin punți de metilen-CH2-. Pentru a obține rășini novolac, este necesar să se efectueze reacția de policondensare a fenolului și a formaldehidei cu un exces de fenol (raportul dintre fenol și aldehidă la aluniți 6: 5 sau 7: 6) și în prezența catalizatorilor acidi.

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 dihidroxififenilmetani, de exemplu:

Dihidroxidifenilmetanii rezultați reacționează cu formaldehida sau alcoolii fenolici. Creșterea suplimentară a lanțului se datorează adăugării secvențiale de formaldehidă și condens.

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

unde n ≈ 10.

În condiții normale de condensare novolac, adăugarea formaldehidei la miezul fenolic are loc în principal în poziția para, iar formula de mai sus nu reflectă adevărata structură a rășinii. Ortonolacurile, adică oligomerii de fenol-formaldehidă cu atașament doar în poziția orto, sunt obținute numai cu metode speciale de policondensare. Acestea prezintă un interes considerabil datorită structurii lor regulate și 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.

Vindecarea rășinilor novolac

Rasinele Novolak sunt polimeri termoplastici care se inmoaie si chiar se topesc atunci cand sunt incalziti si se intaresc la racire. Mai mult, acest proces poate fi realizat de mai multe ori.

Rasinele Novolak pot fi transformate într-o stare infuzibilă și insolubilă, tratându-le cu diferite agenți de întărire: formaldehidă, paraformă sau, cel mai adesea, hexametilenetetramină (urotropină) C6H12N4:

Urotropina se adaugă 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 pulverbakelită.

La încălzire, descompunerea urotropinei se produce cu formarea de punți de dimetilenimină (I) și trimetilaminamină (II) între moleculele de rășină:

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

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

Proprietățile rășinilor novolac

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

Fig. 1. Apariția rășinilor novolac

tabelul 1

Proprietățile rășinilor novolac în prezența a 10% hexametilenetetramină (urotropină)

Note: * Punctul de picătură este temperatura la care rășina începe să ia o formă lichidă și cade sub formă de picături sau plutește în afara vasului de măsurare sub influența gravitației. ** Timp de gelificare - timpul în care rășina se polimerizează și se transformă într-o stare solidă, infuzibilă și insolubilă. În acest timp, rășina rămâne lichidă, potrivită pentru prelucrare și utilizare.

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

Principalele proprietăți ale rășinilor industriale novolak (grade SF) sunt prezentate în tabel. 1.

Caracteristici de rășină

Rășinile rezole (RS), numite și bakelite, sunt un amestec de oligomeri liniari și ramificați care conțin un număr mare de grupări metilol - CH2OH, capabile să transforme în continuare. Pentru a obține rășini de rezol, este necesar să se efectueze reacția de policondensare a fenolului și a formaldehidei cu un exces de formaldehidă (raportul dintre aldehidă și fenol la aluniți 6: 5 sau 7: 6) și în prezența catalizatorilor de bază.

În acest caz, în prima etapă a reacției de policondensare se vor obține derivați de 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 mare de policondensare, de exemplu:

Ecuația generală pentru policondensare 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 resolă.

În unele cazuri, rășinile cu rezolă pot conține grupe de dimetilen eter - CH2 - O - CH2 - datorită cărora formaldehida este eliberată de la acestea încălzite.

Vindecarea rășinilor

Rășinile rezolente sunt polimeri termoizolatori care, atunci când sunt încălziți, suferă distrugeri chimice ireversibile fără topire. În acest caz, o schimbare ireversibilă a proprietăților apare ca urmare a reticulării lanțurilor moleculare prin legături încrucișate. Rășina se vindecă și se schimbă de la topit la solid. Temperatura de întărire poate fi fie ridicată (80-160 ° C) pentru întărire la cald, cât și scăzută pentru întărirea la rece. Vindecarea se datorează interacțiunii grupurilor funcționale ale materialului însuși sau cu ajutorul întăritorilor similare celor utilizate pentru rășinile novolac.

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

Există trei etape de condensare sau trei tipuri de rășini cu rezistență:

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

Etapa B (resitol) este un amestec de rășină de rezolă și compuși infuzibili și insolubile cu greutate moleculară mare.

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

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

Ca și interacțiunea grupărilor de metilol între ele:

Structura reziduurilor poate fi simplificată după cum urmează:

Vindecarea rășinilor cu rezolă poate avea loc și la rece, în prezența acizilor (acid clorhidric, fosforic, p-toluenesulfonic etc.). Locuințele întărite în prezența acizilor sulfonici petroliferi RSO2OH (unde R este un radical hidrocarbonat) se numesc carbolite, iar în prezența acidului lactic С3Н6О3, ele sunt numite neoleucorite.

Când este încălzit, întărirea rășinilor de rezistență este accelerată prin adăugarea de oxizi de metale alcaline de pământ: CaO, MgO, BaO.

Rezolvarea proprietăților

În starea inițială (stadiul A), rășinile de rezistență 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 conțin mai mult fenol liber decât rășinile novolac, ceea ce duce la un punct de topire mai mic. Rasinele de rasina, precum rasinile novolac, se dizolva in alcooli, cetone, esteri, fenoli, solutii apoase de alcaline si se umfla si in apa.

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

masa 2

Proprietățile rășinilor cu rezistență tare

Rășinile lichide sunt o soluție coloidală de rășină în apă (Fig. 2), obținută în prezența unui amoniac sau a unui catalizator de amoniac-bariu și sunt împărțite în rășini de bakelită lichidă și emulsie de apă.

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

Fig. 2. Apariția rășinilor cu rezolut lichid

Tabelul 3

Proprietățile rășinilor cu rezoluție lichidă

Când este încălzită sau păstrată mult timp, resola trece în stadiul B (resitol), apoi în stadiul C (resit). Resitolul este insolubil în solvenți, dar se umflă doar în aceștia, nu se topește, ci se înmoaie atunci când este încălzit.

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

Principalele proprietăți ale rezidențelor obținute prin întărirea rășinilor de rezol sunt prezentate în tabel. 4.

Tabelul 4

Proprietăți de reședință

Index	Cantitatea
Densitate	1250 - 1380 kg / m3
Degradabilitatea de la temperatură
Absorbția apei după 24 de ore
Forța limită: Când este întins Când este comprimat Curbarea statică	(42 - 67) .106 Pa (8 - 15) .107 Pa (8 - 12) .107 Pa
Duritate Brinell
Rezistență electrică specifică	1.1012 - 5.1014 Pa
Rezistența electrică	10 - 14 kV / mm
Constanța dielectrică la 50 Hz
Rezistenta la arc	Foarte jos
Rezistent la acizi slabi	Foarte bine
Rezistent la alcaline	Restrângerea

Aditivi modificatori pentru FFS

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

În primul rând, acestea sunt întăriturile despre care am discutat mai devreme. Sulfatele, fosfații și clorurile de amoniu într-o cantitate de 0,1-5% sunt utilizate ca acceleratoare pentru întărirea rășinilor de fenol-formaldehidă.

Este posibil să se utilizeze un amestec de rășini și rășini novolac. Rezultă materiale mai puțin rigide, cu proprietăți de adeziv mai bune.

Odată cu introducerea anilinei C6H5NH2, proprietățile dielectrice și rezistența la apă cresc, odată cu introducerea carbamidei CH4N2O - rezistență la lumină, cu introducerea alcoolului furic C4H3OCH2OH - rezistența chimică. Pentru a îmbunătăți rezistența la alcaline, 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 se combina cu uleiuri vegetale, rășinile fenol-formaldehidă sunt modificate cu colina C19H29COOH, alcool tert-butilic (CH3) 3COH; rășinile de acest tip sunt utilizate pe scară largă ca bază pentru lacurile fenolice.

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

Rășinile fenol-formaldehidă sunt utilizate pentru modificarea rășinilor epoxidice pentru a conferi acestora din urmă o rezistență termică, acidă și alcalină. De asemenea, este posibilă modificarea rășinilor fenol-formaldehidă cu rășini epoxidice în combinație cu urotropina pentru a îmbunătăți proprietățile de aderență, a crește rezistența și rezistența la căldură a produselor.

Recent, rășinile fenol-formaldehidă au fost adesea modificate cu melamina C3H6N6 pentru a produce rășini melamine-fenol-formaldehidă.

Tehnologia obținerii de PFS și compoziții bazate pe acestea

Principalele etape ale procesului tehnologic pentru producerea de PFS și compoziții bazate pe acestea sunt prepararea amestecului de reacție, policondensarea și uscarea.

Fig. 3. Schema bloc a procesului tehnologic pentru producerea de FFS și compoziții bazate pe acesta: 1- amestecarea într-un reactor de vid sigilat cu încălzire simultană; 2 - policondensare într-un răcitor tubular, colectarea distilatului și evacuarea într-un rezervor comun (stadiul A); 3 - deshidratarea și îndepărtarea componentelor cu greutate moleculară mică (volatile) (stadiul B); 4 - solidificare în unitatea de refrigerare (stadiul C); 5 - obținerea soluțiilor; 6 - răcirea la o vâscozitate dată și separarea apei suprasolicite în bazin; 7 - uscare sub vid și diluare cu solvent

Prepararea 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), funcționalitatea și reactivitatea materiilor prime fenolice, pH-ul mediului de reacție al catalizatorului utilizat și aditivii introduși.

Producția de rășini și lacuri novolac

În producerea rășinilor novolac, acidul clorhidric este utilizat ca catalizator, mai puțin adesea acid oxalic. Avantajul acidului clorhidric este activitatea 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 ușoare. Acidul formic, care este întotdeauna prezent în formalină, are, de asemenea, un efect catalitic asupra procesului de policondensare.

De obicei, pentru producerea de rășină novolac, se utilizează următoarele raporturi de componente (în 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 care conține 37-40% formaldehidă și 6-15% alcool metilic ca stabilizator.

Cu metoda periodică de obținere a NS (Fig. 4), policondensarea și uscarea sunt efectuate într-un singur reactor. Pentru policondensare, un amestec de fenol și formaldehidă este încărcat într-un reactor echipat cu o manta de schimb de căldură și un agitator de tip ancoră. În același timp, jumătate din cantitatea necesară de acid clorhidric este alimentată (catalizatorul este adăugat în porții pentru a evita o reacție excesiv de violentă). Amestecul de reacție este agitat timp de 10 minute și se prelevează o probă pentru a determina pH-ul. Dacă pH-ul este în intervalul 1,6-2,2 aburi este introdus în mantaua reactorului și amestecul de reacție este încălzit la 70-75 ° C. O creștere suplimentară a temperaturii are loc datorită efectului termic al reacției.

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

Atunci când temperatura amestecului atinge 90 ° C, agitarea este oprită și pentru a preveni fierberea violentă, apa de răcire este furnizată gecii, a cărei alimentare este oprită după fierberea uniformă. 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 masonului reactorului. Vaporii de apă și formaldehidă formați în timpul procesului de fierbere intră în condensator, din care soluția apoasă rezultată intră în reactor.

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

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

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

În rășina finisată este introdus un lubrifiant (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 în transportorul suflat cu aer, unde este complet răcită, după care este ambalată în pungi de hârtie.

Pentru a obține 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 masonului este oprită și frigiderul este comutat în sens invers. Adesea efectuați condensarea comună a formaldehidei cu fenol și anilină. Rășinile obținute în acest fel sunt lianți pentru pulberi de presă, din care se obțin articole cu proprietăți dielectrice crescute. O proprietate negativă a rășinilor de anilinofenol-formaldehidă este capacitatea lor de a se auto-aprinde în timpul procesului de fabricație și în timpul evacuării.

Obținerea NS în mod continuu (a se vedea Fig. 7) se realizează în aparate de coloană care operează pe principiul amestecării „ideale” 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 cu 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 introdusă în fiecare tsarga și amestecul este amestecat. Procesul se desfășoară la punctul de fierbere a amestecului egal cu 98-100 ° C.

Fig. 5. Schema tehnologică pentru obținerea FFS în mod continuu: 1 - reactor de coloană; 2.4 - frigidere; 3 - mixer; 5 - uscător (schimbător de căldură); 6 - receptor de rășină; 7 - sump; 8 - vas florentin; 9 - vas de angrenare; 10 - tambur de răcire; 11 - transportor

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

Rășina fierbinte de la receptorul de rășină este drenată într-un tambur, care este răcit intern și extern de apă. Rezultatul este o peliculă subțire de rășină care este introdusă într-un transportor în mișcare unde are loc răcirea finală și evaporarea apei. Rasina finita poate fi ambalata in pungi sau trimisa pentru amestecare cu aditivi pentru a obtine diverse compozitii.

Producția de rășini și lacuri

În producția de rășini cu rezol, 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 de rezolvare cu următoarele raporturi de componente (părți în greutate): fenol \u003d 100; amoniac (sub formă de soluție apoasă) \u003d 1 - 1,5; formaldehidă \u003d 37.

Schema tehnologică pentru producția de rășini cu rezolă este în mare parte similară cu schema de producție de rășini novolac (a se vedea figurile 6 și 7), cu toate acestea, există unele diferențe. Deoarece efectul termic al reacțiilor pentru obținerea rășinilor de rezol 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 a acesteia.

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) până la sfârșitul procesului. Controlul uscării se realizează prin determinarea timpului de gelificare a rășinii la 150 ° C.

Atunci când obțineți rășini de rezol, este important să nu depășiți temperatura și să mențineți strict timpul, deoarece, dacă nu se respectă regimul de temperatură-timp, rășina poate începe să se gelifice în reactor. Pentru a evita gelarea rășinii uscate, aceasta este răcită rapid imediat după scurgerea 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 rezolă și rășinile anilinofenol-formaldehidă sunt preparate în același mod ca compozițiile de rășină novolac.

Producția de rășini cu rezoluție de emulsie

Răsunile de tip resol emulsie sunt preparate dintr-un amestec de fenol sau cresol 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 termic al reacției. Temperatura amestecului este menținută în intervalul 70-80 ° C, iar în caz de supraîncălzire, apa de răcire este furnizată masonului reactorului. Sinteza se încheie 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 introdus într-un soluționant pentru a separa partea apoasă superioară sau rășina este uscată sub vid până la o vâscozitate de 0,4 Pa.s, urmată de diluare cu o cantitate mică de acetonă. Trebuie avut în vedere faptul că este posibilă o policondensare spontană a rășinii de emulsie rezultată, cu excluderea căreia este păstrată în recipiente frigorifice.

În producția de rășini de emulsie, NaOH este utilizat ca catalizator pentru a obține materiale de presare cu umplutură cu fibre lungi. În acest caz, timpul de pregătire a rășinii este de 100 de minute, urmat de răcire la o temperatură de 70-80 ° C, prin furnizarea apei de răcire a masei reactorului. După ce rășina atinge o vâscozitate în intervalul de 0,02-0,15 Pa. S, este răcită la 30-35 ° C, separată de apă într-o sumă și turnată într-o colectare răcită. Rasina finita contine pana la 20% fenol liber si 20-35% apa.

Producția de alcooli fenoli și concentrați de fenol-formaldehidă

Alcoolii fenolici sunt produse intermediare pentru prepararea rășinilor de rezol și sunt foarte stabile în timpul depozitării. Sunt utilizate pentru prepararea rășinilor, materialelor de presare și a impregnării umpluturilor poroase precum lemnul sau ghipsul.

Pentru a obține alcooli fenoli, se folosește un reactor de același tip ca în producerea de rășini fenol-formaldehidă în mod discontinuu (vezi Fig. 4), în care se încarcă o soluție apoasă de 37%, în care raportul formaldehidă: fenol este de 1,15: 1 și mai mare. După dizolvarea fenolului, la reactor se adaugă o soluție apoasă concentrată de NaOH cu o proporție de 1,5 părți în greutate. la 100% în greutate fenol. Amestecul de reacție rezultat este încălzit la 40 ° C prin furnizarea de abur către mantaua reactorului. Amestecul este apoi încălzit de căldura reacției. Prin furnizarea apei de răcire la mantaua reactorului, temperatura amestecului este menținută în intervalul 50 - 70 ° C timp de 5 - 12 ore. Disponibilitatea alcoolilor fenolici este determinată de conținutul de fenol liber (9-15% la sfârșitul procesului) sau 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 rășini convenționale, deoarece nu se solidifică în condiții normale și nu precipită paraformul. Pe baza sa, se obțin rășini de reziliere și materiale de presare, care nu au o calitate inferioară cu rășinile obișnuite de reziliere și materialele de presare 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 de 37% formaldehidă și fenol.

Concluzie

Din informațiile prezentate în lucrare, rezultă că PFR-urile diferă într-o mare varietate de proprietăți, fiind termoplastice sau termorezistente și pot fi inițial într-o 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 cu fenol-formaldehidă (materiale plastice fenolice), care sunt materiale compozite bazate pe PFS cu diferite umpluturi. Datorită rezistenței și proprietăților lor izolatoare electrice, precum și capacității de a opera la temperaturi ridicate și în orice condiții climatice, feno-benzile sunt utilizate cu succes pentru fabricarea de produse structurale, de frecare și antifricție, carcase și părți ale dispozitivelor electrice, pentru producerea de materiale de construcție și produse (inclusiv cu spumă condiție), precum și în alte industrii, înlocuirea oțelului, sticlei și a altor materiale.

Materiile prime pentru obținerea de PFS și compoziții 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 FPS și al compozițiilor bazate pe acestea, limitând utilizarea acestora, este toxicitatea lor relativ ridicată. Cu toate acestea, producția și utilizarea FFS și compoziții bazate pe acestea rămân relevante astăzi datorită cererii pentru acest material, care poate fi explicată nu numai prin proprietățile sale operaționale, ci și prin costul 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 FENOLFORMALDEHYDE ȘI A COMPOZIȚIILOR PE BAZA LOR // Revizuirea științifică. Știință 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 editura „Academia de Științe Naturale”

Motorul de căutare cu cuvinte cheie

Cuvânt de cuvinte încrucișate

Rezolvați anagrama online

Solutie Anagramă

Joc online „Amintiți-vă de numere”

Joc online "Bookkeeper"

Glume haioase

puzzle

Știați?

Ghicitori aleatorii:

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

Arată răspuns \u003e\u003e

Anecdotă aleatorie:

Există o verificare a pregătirii în luptă a unității. Generalii veneau în număr mare. Am examinat bucătăria, am făcut paradă, am sortat și ne-am așezat sub umbra copacilor pentru a ne odihni. Dintr-o dată, comandantul unității vede un luptător care tocmai a fost recrutat pe alee mergând pe alee. Merge, parazit, exact așa, admiră vremea. Este clar că un soldat care nu lucrează în timpul unui control nu este o comandă. Comandantul de unitate îl sună:
- Hei, Zamudonian, vino aici!
Luptătorul se întoarce și, cu un pas de luptă, urcând spre comandant, raportează:
- Tovarășe colonel! Zamudonetii privati, conform comenzii dvs., au sosit!
Aici, auditorii au luat-o, iar comandantul unității întreabă cu uimire:
- Ce sunteți, soldat, chiar aveți acest nume?
- În niciun caz, tovarășe colonel! Dar la urma urmei, la Chapaev au fost toți chapaevii!

Mai multe glume \u003e\u003e

Știați?

Proporții umane: mărimea unghiei ar trebui să corespundă dimensiunii degetelor, ocupând aproximativ 50% din suprafața falangei superioare a degetului și, în același timp, lungimea acesteia ar trebui să depășească lățimea cu 10%. Pe un braț de dimensiuni medii, lungimea unghiei este de 12 mm. Creșterea unghiei 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 4-5 luni.

Cuvântul „gumă” înseamnă, de obicei, o substanță vâscoasă groasă, lipicioasă la atingere. Rasinile sunt naturale (de exemplu, seva, cauciuc, chihlimbar) si sintetice. Acest din urmă grup include o mare varietate de materiale produse de industrie. Sunt mult mai ieftine, ușor de utilizat și de încredere. Deci, în secolul al XIX-lea, a fost produsă prima dată rășina fenol-formaldehidă, acest material rămâne încă la vârful popularității.

Proprietăți de rășină

Rășinile fenol-formaldehidă sunt mase sintetice din grupul de rășini fenolico-aldehide care au proprietățile materialelor termorezistente. Ecuația și formula materialului este C6H3 (OH) -CH2-] n. Produsul a fost dezvoltat prin încălzirea unui amestec de formaldehidă (formalină) și fenol. Faptul că materialul este obținut prin reacția acestor componente a fost dezvăluit de un om de știință din Germania A. Bayer în 1872. Ca urmare a interacțiunii, s-au format apă și polimer, însă acesta din urmă a fost destul de fragil, iar lichidul a trecut rapid într-o substanță gazoasă. Ulterior, metoda de obținere a produsului a fost îmbunătățită prin adăugarea făinii de lemn. Acum produsul finit include diferite umpluturi care îi îmbunătățesc proprietățile.

Caracteristicile și calitățile distinctive ale rășinilor fenol-formaldehide sunt următoarele:

după structură - oligomeri lichizi sau solizi;
mediu educativ - acid, alcalin;
izolatie electrica excelenta;
rezistență mare la stres mecanic, deteriorare;
rezistență la coroziune;
solubilitate în hidrocarburi, cetone, solvenți cloruri, alcaline.

O caracteristică a materialului este transformarea lui într-un polimer gros cu reticulare, cu o structură microheterogenă după întărirea completă.

Aplicare material

Rășina pe bază de fenol-formaldehidă este utilizată în diferite domenii ale economiei naționale. Din el se fabrică diferite tipuri de plastic:

cu întărire sulfonată - carbolit;
atunci când este vindecat cu acid lactic - neoleucoric;
cu participarea acidului clorhidric - rezol.

Rășina fenolică este utilizată pentru fabricarea adezivilor și lacurilor, inclusiv lipici marca BF. Este utilizat pentru a crea etanșări ca liant structural în producerea placajului, PAL. Rășina de formaldehidă este utilizată pentru a realiza umpluturi și impregnări pentru țesături și alte materiale.

Cu participarea produsului, se obțin diverse produse pentru scopuri generale și speciale:

plăcuțe de frână pentru trenuri, piese pentru mașini, scări rulante pentru metrou;
instrumente abrazive;
dopuri, plăci, prize, contoare, motoare, borne și alte produse electrice;
carcase de telefon, camere foto;
produse radio, inclusiv condensatoare;
echipament militar și arme;
elemente neîncălzite ale aparatelor de bucătărie, veselei;
textolit și getinaks - materiale pentru prelucrarea ulterioară;
bijuterii în costum, mărfuri, suveniruri;
mingi pentru biliard.

Materialul nu este utilizat pentru producerea de containere în contact direct cu produsele alimentare, în special cele destinate tratamentului termic.

Materialul aparține polimerilor obținuți prin metoda policondensării. Poate fi obținut din metan și metanol, transformându-l în formaldehidă și apoi combinându-l cu fenol. Tehnologia este următoarea:

luați o soluție de formaldehidă 40% în cantitate de 3 ml;
combinat cu 2 g de fenol cristalin (conform Gosstandart, poate fi înlocuit cu 4 ml de soluție de acid carbolic, este un fenol concentrat lichid);
se adaugă 3 picături de acid clorhidric în masă;
amestecul se va fierbe, după care se va transforma într-o masă transparentă precum sticla (rezoluție);
dacă doriți să încetiniți procesul, apoi răciți vasele cu masa;
rezola se dizolvă ușor în alcool, se poate realiza un experiment pentru a clarifica calitatea masei rezultate;
dacă părăsiți produsul pentru o perioadă mai lungă, acesta va deveni vâscos, care nu curge și va înceta dizolvarea în alcool - se va transforma într-un resitol din material plastic;
la sfârșitul lucrării, recipientul este plasat în apă clocotită, drept urmare, rășina se întărește, devine literalmente piatră, capătă o culoare roșie.

Produsul finit nu arde, dar este carbonizat încet. În acest caz, focul se va îngălbeni, se va simți un miros neplăcut de fenol. Condițiile tehnice pentru oprirea reacției sunt următoarele: în orice etapă (înainte de întărirea finală), se poate adăuga alcali, acest lucru va opri procesul de polimerizare.

Standardul de stare indică, de asemenea, procedura de obținere a altor substanțe în timpul producției de rășină fenol-formaldehidă. Deci, cu o creștere a cantității de fenol, se poate obține novolac. Creșterea concentrației de formaldehidă face posibilă realizarea Bakelitei. Când se înlocuiește formalina cu acetonă cu participarea acidului clorhidric, se obține bisfenol.

Rău material

În ciuda avantajelor lor, rășinile de acest tip pot provoca daune mari oamenilor și mediului. Pericolul lor este că în producție se folosesc componente toxice. Fenolul și formalina sunt otrăvitoare, iar acesta din urmă este considerat, de asemenea, un cancerigen puternic. Ambele substanțe prezintă următoarea nocivitate:

deprima sistemul nervos;
provoacă erupții cutanate, dermatită;
provoca alergii și astm bronșic.

Ce documente de reglementare reglementează producția produsului? SanPiN reglementează cantitățile admise de migrare a acestor substanțe în produse finite. Ele sunt egale cu 0,05 mg / l pentru fenol, 0,1 mg / l pentru formaldehidă. Eliminarea produselor obținute din astfel de rășini este o problemă pentru mediu. La fel de importantă este și protecția lucrătorilor din industriile în care sunt produși și prelucrați. În aceasta, fenol-formaldehide sunt foarte diferite de rășinile epoxidice ecologice.

fenoplaste

Se înțelege că materialele plastice fenolice sunt materiale plastice obținute prin combinarea rășinilor fenol-formaldehide cu diferite materiale de umplutură. Procesul are loc la o temperatură ridicată, iar tipul de umplutură depinde de tipul produsului final. Materialele plastice fenolice includ, de asemenea, adeziv fenolic-bakelit, diverse produse plastice pentru viața de zi cu zi și economia națională. Fenoplastiile sunt utilizate pentru confecționarea pieselor pentru echipamente și mașini. În zilele noastre, metodele de producție sunt atât de avansate încât în \u200b\u200bprodusul finit sunt prezente doar concentrații de substanțe nocive.

Ar putea fi util să citiți: