Фенолформальдегидные смолы
Фенолформальдегидные
смолы - продукты поликонденсации
фенола с формальдегидом. Реакция проводится в присутствии кислых (соляная,
серная, щавелевая и другие кислоты) или щелочных катализаторов (аммиак,
гидроксид натрия, гидроксид бария). При избытке фенола и кислом катализаторе
образуется линейный полимер – новолак, цепь которого содержит
приблизительно 10 фенольных остатков, соединенных между собой метиленовыми
мостиками:
Новолаки
– термопластичные полимеры, которые сами по себе не способны переходить в
неплавкое и нерастворимое состояние. Но они могут превращаться в трехмерный
полимер при нагревании их с дополнительной порцией формальдегида в щелочной
среде.
При использовании щелочных катализаторов и избытка альдегида в начальной стадии
поликонденсации получаются линейные цепи резола, которые при
дополнительном нагревании "сшиваются" между собой за счет групп CH2OH,
находящихся в пара-положении фенольного кольца, с образованием
трехмерного полимера – резита:
Таким
образом, резолы являются термореактивными полимерами.
Фенолоформальдегидные
полимеры применяются в виде прессовочных композиций с различными наполнителями,
а также в производстве лаков и клея.
Свойства
Отвержденные смолы характеризуются высокими тепло-, водо- и
кислостойкостью, а в сочетании с наполнителями и высокой механической
прочностью.
Применение
Из
фенолформальдегидного полимера, добавляя различные наполнители, получают
фенолформальдегидные пластмассы, т. н. фенопласты. Их применение очень широко.
Это: шарикоподшипники, шестерни и тормозные накладки для машин; хороший
электроизоляционный материал в радио- и электротехнике. Изготовляют детали
больших размеров, телефонные аппараты, электрические контактные платы. Для склеивания
пенополистирольных плит, применяемых для изготовления моделей в литейном
производстве.
Получение фенолформальдегидной смолы
1. В пробирку помещают 10 капель жидкого фенола и 8 капель 40%
формальдегида. Смесь нагревают на водяной бане до растворения фенола. Через 3
минуты в пробирку добавляют 5 капель концентрированной соляной кислоты и
помещают ее в стакан с холодной водой. После образования в сосуде двух четких
фаз следует слить воду и вылить полимер из пробирки. В течение нескольких минут
образовавшаяся новолачная смола затвердевает.
2. В
небольшую колбочку помещают 15 г фенола и 25 мл концентрированного раствора
формалина и нагревают (под тягой) на горелке, периодически встряхивая
содержимое колбы. Добавляют 1-2 мл соляной кислоты и продолжают нагревание.
Вначале реакция идет бурно и смесь в колбе становится однородной. Через
некоторое время (около 10 минут) на дне колбы образуется смолистый осадок.
Верхний слой жидкости сливают и быстро извлекают смолу, которая на воздухе
густеет и постепенно затвердевает.
Фенолформальдегидные
смолы [-C6H3(OH)-CH2-]n – продукты поликонденсации фенола C6H5OH
с формальдегидом CH2=O.
Взаимодействие фенола с формальдегидом идет по схеме:
Роль реакционноспособных
функциональных групп в этих соединениях играют:
- в феноле – три С-Н-связи в орто- и пара-положениях (легче идет
замещение в двух орто-положениях);
- в формальдегиде – двойная связь С=О, способная к присоединению по
атомам С и О.
Это определяет возможность
образования цепных макромолекул по схеме поликонденсации:
Реакция проводится в присутствии кислых (соляная, серная, щавелевая и другие
кислоты) или щелочных катализаторов (аммиак, гидроксид натрия, гидроксид
бария).
При избытке фенола и кислом
катализаторе образуется линейный полимер – новолак, цепь которого
содержит приблизительно 10 фенольных остатков, соединенных между собой
метиленовыми (-СН2-) мостиками.
Новолаки – термопластичные полимеры, которые сами по себе не способны
переходить в неплавкое и нерастворимое состояние. Но они могут превращаться в
трехмерный полимер при нагревании их с дополнительной порцией формальдегида в
щелочной среде. При использовании щелочных катализаторов и избытка альдегида в
начальной стадии поликонденсации получаются линейные цепи резола:
При дополнительном
нагревании эти цепи "сшиваются" между собой за счет групп -CH2OH,
находящихся в пара-положении фенольного кольца, с образованием трехмерного
полимера – резита:
Таким образом, резолы являются термореактивными
полимерами. Полимеры, которые при повышенной температуре приобретают
пространственную (сетчатую) структуру и становятся неплавкими и нерастворимыми,
называются термореактивными.
Фенолоформальдегидные
полимеры применяются в виде прессовочных композиций с различными наполнителями,
а также в производстве лаков и клея.
Механизм конденсации фенола с
формальдегидом в условиях кислотного
катализа