Опишите свойства и применение материалов фенолоформальдегидных смол эпоксидных смол поликарбонатов

Обновлено: 24.04.2024

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.

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.

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

Применение материала

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

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

Так она применяется для производства следующих изделий:

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

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

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

Механизм образования фенолоформальдегидных смол

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

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

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

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

Производство фенолформальдегидной смолы

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

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

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

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

Технологический процесс получения фенолоформальдегидной резольной смолы

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

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

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.

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

Процесс изготовления

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

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

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

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.

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

Малорастворимые фенолоформальдегидные смолы

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

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

Этерифицированные смолы

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

Смола производится растворного типа в бутаноле, выделится нижеописанными свойствами:

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

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

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.

Полиэфирная смола применяется для различных целей и в разных областях. Можно ею работать и в бытовых условиях, но, чтобы получить качественный результат и не получить вреда для здоровья, требуется знать определенные правила работы. Подробнее о том, что собой представляет полиэфирная смола, ее свойствах и где ее применять будет, рассказано далее.

Состав

Состав полиэфирной смолы сложен, каждый элемент, входящий в него служит для определенной цели. Их можно объединить в несколько групп:

Полиэфир, в составе он содержится на 65-70%, это база смолы;
Растворитель, примерное содержание 30%, могут способствовать снижению вязкости изделия;
Инициатор, 1.8%, запускает процесс полимеризации;
Ускоритель, способствует увеличению скорости затвердевания состава, 1.5%;
Ингибитор сдерживает процесс полимеризации во время хранения.

Характеристики материала

Чтобы лучше понять, как работать с данным материалом следует разобраться в его характеристиках. К ним относятся:

Низкие показатели теплопроводности;
Высокие показатели устойчивости влаге;
Долгий срок службы, выполненных изделий;
Высокая устойчивость к сменам температур, ультрафиолету и механическому воздействию;
Выдерживает влияние химических средств;
Разнообразная область применения;
Хорошие показатели сцепляемости с разными материалами;
Свойство электроизоляции.

Сфера применения

Полиэфирной смолы применение может быть разным. Если использовать ее со стеклотканью, то можно получить стеклопластик необходимой прозрачности. Широко применяется полиэфирка для производства сантехники. Также она нашла свое применение в производстве лакокрасочной продукции, клеев, добавляется в полимеры необходимые для создания деталей для радиооборудования и электрооборудования.

Так смола может использоваться для мастик, замазок, для заливки пола. Из стеклопластика путем лепки получают разные статуэтке, это отличный архитектурный помощник. Полиэфирной смолой можно обеспечить герметизации материалов. Широко применяется она в кораблестроение, для создания соединения различных деталей.

С помощью нее можно отремонтировать бампер авто. Из пластика, полученного с нею в составе, производят автомобильные детали. Литьевая методика позволяет создавать искусственные камни.

Изготовление

Полиэфирку получают путем переработки нефти, в ходе данного процесса происходит выделение бензола, этилена, пропилена. После подвергания материала различным химическим реакциям получают гликолей, многослойные кислоты, антигидриды. Все элементы объединяются и увариваются, в итоге образуется базовая смола.

Для изготовления готового продукта в данный состав добавляется стирол, отличающийся токсичностью. Подобное изделие может поступать в продажу, однако обычно в него добавляют и ряд других элементов, для придания дополнительных свойств: пластификаторы, пигменты, связующие добавки и т.д.

После изготовления продукта запускается естественных этап полимеризации, поэтому смесь нужно использовать в ближайшие сроки, чем дольше стоит материала, тем сложнее с ним работать.

Для замедления процесса полиэфирку хранят в холодильниках. Перед началом работы производят добавление в состав отвердителя, инициатора, катализатора. Их нужно приобрести вместе с полиэфирной смолой.

Полиэфирку получают путем переработки нефти, в ходе данного процесса происходит выделение бензола, этилена, пропилена.

Свойства и характеристики

Полиэфирка имеет желтый оттенок разной степени насыщенности, консистенция схожа с жидким медом. После добавления отвердителя степень прозрачности понижается, и повышается густота, в середине процесса полимеризации смола приобретает схожесть с резиной, отвердев окончательно, смола может быть окрашена. Отличаются изделия из смолы износостойкостью, низкой теплопроводностью, высокой устойчивостью к влаге, долговечностью, устойчивостью к химическим веществам, отличной сцепляемостью и диэлектрическим свойством.

Отличаются изделия из смолы износостойкостью, низкой теплопроводностью, высокой устойчивостью к влаге, долговечностью.

Сравнение с эпоксидной смолой

Полиэфирная и эпоксидная смола в чем разница, что лучше выбирать. Выбор должен делаться в зависимости от материала изделия, на которое хотят нанести смолу, условий применения.

Эпоксидка дороже, полиэфрки, но и качество прочности ее выше. Эпоксидная смола характеризуется хорошим клеевым свойством, дает меньшую усадку, лучше выдерживает механическое воздействие и более износостойкая.

В отличие от работы с полиэфирной смолой, с эпоксидной работать сложнее. Из-за вредных элементов, содержащихся в ее составе и составе отвердителей для нее.

Часто эпоксидки используют для создания столешниц, которые переносят механическое воздействие легко.

Применение

Кроме перечисленных выше сфер применения полиэфирной смолы можно выделить ее использование в быту, как пропитка для пористых веществ, либо в качестве герметика или грунта. Она используется в кузовном ремонте, и грунтовочные и шпаклевочные растворы для автомобилей содержат данный материал.

Применяется литье из нее подоконников, карнизов, кровель, может также производится плафоны для предметов освещения. Как видно применение состава весьма разнообразно, и может полиэфирка использоваться и в промышленности и в быту.

Она используется в кузовном ремонте, и грунтовочные и шпаклевочные растворы для автомобилей содержат данный материал.

Особенности ненасыщенных полиэфирных смол

Ненасыщенные смолы используется чаще, ведь для процесса быстрого процесса отверждения не нужно прибегать к высоким температурам, процесс происходит при температурных показателях +23 градуса. Также преимуществ данного вида отмечается меньшая опасность для здоровья, работающего с ней человека. Сфера применения ненасыщенных смол также широка.

Растворители, ускорители и ингибиторы

Обязательным является добавление в состав растворителя, он служит для уменьшения густоты продукции, а также для замедления процесса полимеризации, чтобы полиэфирное вещество слишком быстро не затвердело. Чтобы осуществить переход в твердое состояние используются катализаторы, разделителем может служить гидроперекись. Ускоритель может добавляться сразу, либо для стабилизации во время эксплуатации, в качестве него стандартно применяется соль кобальта. Если не добавить данные элементы, то процесс отверждения будет проходить в медленном темпе, или наоборот слишком быстро.

Обязательным является добавление в состав растворителя, он служит для уменьшения густоты продукции, а также для замедления процесса полимеризации.

Работа с полиэфирной смолой

Работа начинается с изучения инструкции на упаковке продукта, добавление компонентов происходит строго по указанному соотношению и количеству. Для новичков лучшим способом будет приготовление раствора маленькими порциями. Вливать ускоритель нужно постепенно, при этом мешать нужно аккуратно, чтобы не образовывались в смеси пузырьки. Во время процесса начнет повышаться температура смеси, это запущен процесс полимеризации, окрашивание смолы в синий цвет означает сильное е нагревание.

Если есть необходимость замедлить процесс, то можно тару с жидкостью опустить в холодную воду.

Когда жидкость перейдет к этапу желатинизации (20-60 минут), ее нельзя будет менять, придание формы и корректировка после уже нежелательна, иначе будут потеряны свойства. Затвердение происходит через 2-24 часа, полное затвердевание наступает через 7-14 дней.

Полиэфирные смолы и стекломаты

Стекломаты представляют собой стекловолоконные единицы, которые делаются размером до пяти сантиметров. Производят их соединения вместе, получая материал похожий на стеклотканный. Показатели плотности у них ниже, но работать с ними проще. Добавляя в стекломаты полиэфирную смолу, получают податливый материал, которому можно придавать нужную форма и сгибать.

Добавляя в стекломаты полиэфирную смолу, получают податливый материал, которому можно придавать нужную форму и сгибать.

Марки и производители

Производят полиэфирную смолу много компаний, есть продукция отечественных брендов и зарубежных. Обычно объем тары составляет от 1 килограмма и более.

Влияние на здоровье человека

Содержание токсичных элементов в составе продукции требует соблюдения мер безопасности при работе. Мастер должен надевать защитные очки и респиратор. В помещении должна быть обеспечено хорошая вентиляция, рядом не должно находиться источников открытого огня, если произошло возгорания, то тушение водой недопустимо, используется песок, либо огнетушитель. Если попадание на кожу не удалось избежать, то место промывается мыльным раствором, рекомендуется иметь в наличии специальное средство для очищения полиэфиров.

Полиэфирная смола обладает целым рядом положительных свойств, с которой можно провести множество работ. Главное уделять внимание правилам безопасности и выполнять смешивание строго по инструкции, описанной производителем.

Клей

Строение, получение и особенности фенолформальдегидной смолы
Использование смолы
Как производят смолу
Перечислим основные этапы получения
Пагубное влияние смол
Что такое фенопласты

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.

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.

Фенолформальдегидные смолы представляют собой жидкие или твердые олигомерные продукты поликонденсации фенола или его гомологов, например, крезолов или ксиленолов с формальдегидом. Молекулярная формула ФФС имеет вид [–C6 H3 (OH) –CH2 –]n.

Пример структурной формулы фенолформальдегидной смолы:

Фенолформальдегидные смолы являются важным примером термореактивных смол, безвозвратно изменяющихся при нагреве в твердые жесткие и неплавкие материалы. Следует отметить также ее замечательные свойства: термостабильность, огнестойкость, формуемость, высокий выход полукокса и высокая твердость. Опираясь на данные большого количества исследований, можно сказать, что устойчивость к биоизносу и фиксация деформации сжатия древесных материалов заметно улучшаются при обработке ФФС.

Классификация фенолформальдегидных смол

Теперь обратимся к небольшой классификации смолы. Так, она подразделяется всего на два вида: резольные и новолачные смолы.

К резольным относят одностадийные смолы, которые получают из фенола, щелочного катализатора и формальдегида. Получившийся продукт – резольная смола – не требует никаких отвердителей и может твердеть при воздействии реактивного тепла. Отметим, что при обычном хранении в течение длительного времени резольные смолы также способны отверждаться.

Ниже представлена структурная формула резольной смолы:

Известно, что некоторые резольные смолы могут содержать в своем составе диметиленэфирные группы, благодары которым при нагревании может выделяться формальдегид.

Говоря о свойствах резольных смол, следует сказать, что они хорошо растворяются в спиртах, фенолах, водных растворах щелочей, кетонах, сложных эфирах, а также набухают в воде.

В таблице ниже представлены свойства твердых резольных смол.

Свойства твердых резольных смол

Молекулярная масса, г/моль

Содержание свободного фенола, %

Время желатинизации при 150°C, с

Жидкие смолы – это коллоидный раствор смолы в воде, который получают с применением аммиачно-бариевого или просто аммиачного катализатора. Ниже приведены свойства резольных смол в жидком виде.

Свойства жидких резольных смол

Содержание свободного фенола, %

Время желатинизации при 150°C, с

Как говорилось выше, если резольную смолу долго хранить при обычной температуре, она затвердевает – получается резитол, а затем – резит. Резит является твердым светло-желтым или бордовым соединением, которое не плавится, не размягчается при нагреве, также он не набухает в присутствии растворителей и не набухает. Рассмотрим свойства резитов, приведенные в таблице ниже:

1250 – 1380 кг/м3

Разрушаемость от температуры

Водопоглощение через 24 часа

– при статическом изгибе

Твердость по Бринеллю

Удельное электрическое сопротивление

1*1012 – 5*1014 Па

Диэлектрическая проницаемость при 50 Гц

Стойкость против слабых кислот

Стойкость против щелочей

Новолачные смолы

Далее рассмотрим новолачные смолы. Они являются двухстадийными, получаются из кислотного катализатора, формальдегида и избытка фенола. Новолачные смолы напоминают стеклообразные хрупкие чешуйки или гранулы, имеющие цвет от желтого до темно-красного. Такие смолы усиливают резиновые препараты, обеспечивают твердость и высокий модуль с низкой деформацией после отверждения.

Структурная формула новолачной смолы приведена ниже:

Фенолформальдегидные новолачные смолы неплохо растворяются в сложных эфирах, спиртах, кетонах, фенолах, а также и в водных растворах щелочей. Свойства рассматриваемых смол марок СФ представлены в таблице.

Свойства марок новолачных смол

Молекулярная масса, г/моль

Содержание свободного фенола, %

Время желатинизации при 150°C, с

Технологии производства новолачных смол

Теперь поговорим о технологии производства новолачных смол. Как известно, в производстве затрагиваемых химических соединений катализатором выступают соляная и щавелевая кислота. Чаще всего используется именно HCl, так как она обладает достаточно высокой каталитической активностью и летучестью. Что касается щавелевой кислоты – в ее присутствии процессом поликонденсации значительно проще управлять, а смолы получаются более устойчивыми к световому воздействию и являются наиболее светлыми.

Прибегая к периодическому методу получения новолачных смол, поликонденсацию проводят в том же реакторе, где осуществляется и сушка. Так, смесь фенола и формальдегида помещается в реактор, оборудованный специальной теплообменной рубашкой и мешалкой якорного типа. В это же время в реактор направляется половина от необходимого количества соляной кислоты – для предотвращения чрезмерно активного протекания процесса. Вся смесь перемешивается около 10 минут, после чего отправляется на пробу для определения pH. Если pH не выходит за пределы 1,6 – 2,2, то в рубашку реактора направляют пар и греют смесь примерно до 75°C. Последующий подъем температуры достигается за счет выделения тепла химической реакции.

1, 2, 3 – мерники; 4 – реактор; 5 – якорная мешалка; 6 – теплообменная аппаратура; 7 – холодильник-конденсатор; 8 – сборник конденсата; 9 – транспортер; 10 – охлаждающий барабан; 11 – отстойник; 12 – кран для подачи конденсата в реактор; 13 – кран для воды и летучих компонентов из реактора.

Когда смесь достигает температуры 90°C, перемешивание заканчивается, в рубашку направляется холодный поток воды. При достижении равномерного кипения мешалка снова начинает работать, и вновь добавляется соляная кислота (вторая ее часть). В холодильник-конденсатор отправляются образовавшиеся в ходе реакции пары воды и формальдегида. Получившийся водный раствор направляется в реакционную смесь вновь.

Процесс проведения поликонденсации прерывается в момент, когда плотность получившейся эмульсии достигает интервала значений 1170 – 1200 кг/м3. Когда реакция заканчивается, смесь расслаивается таким образом, что смола скапливается внизу, а вода образует верхний слой. Для отделения воды и летучих веществ создается вакуум и применяется конденсатор для их отвода. К концу сушки температура смолы достигает 140°C. После сушки смола выдерживается при повышенной температуре.

Далее в готовую смолу вводят специальную смазку, проводят перемешивание, которое длится от 15 до 20 минут, после чего отправляют на охлаждающий барабан. Смола подвергается измельчению, направляется на транспортер и фасуется по бумажным мешкам.

Рассмотрим получение новолачных смол непрерывным методом. Данный процесс проводится в колонных аппаратах – РИС (реакторы идеального смешения). Смесь, состоящая из фенола, формальдегида и HCl готовится в отдельном смесителе и направляется в верхнюю царгу, где вновь происходит процесс перемешивания. Смесь, в которой частично произошла химическая реакция, далее идет из верхней части царги в нижнюю часть последующей царги, постепенно проходя через все секции аппарата. Весь процесс протекает при температуре 98 – 100°C.

1 – колонный реактор; 2,4 – холодильники; 3 – смеситель; 5 – сушильный аппарат; 6 – смолоприемник; 7 – отстойник; 8 – флорентийский сосуд; 9 – шестеренчатый сосуд; 10 – охлаждающий барабан; 11 – транспортер.

Из нижней царги водно-смоляная смесь отправляется в сепаратор с целю разделения (флорентийский сосуд). Из верхней части сепаратора водная часть направляется в отстойник, и потом на последующую очистку. Смоляная часть шестеренчатым насосом из сепаратора проходит трубное пространство теплообменника. Тонкая смоляная пленка нагревается до 160°C. Образовавшаяся смесь смолы и летучих соединений идет далее в стандартизатор для удаления из смолы летучих веществ.

Из смолоприемника смола направляется в барабан, охлаждающийся холодной водой. В результате чего получается тонкая пленка смолы, подаваемая на транспортер и далее – затаривается в мешки.

В зависимости от технологии получения, режима и назначения фенолформальдегидные смолы выпускаются в достаточно большом разнообразии марок. Для начала рассмотрим жидкие фенолформальдегидные смолы.

Читайте также: