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 CH2
OH, 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
Фенолформальдегидные смолы [-C6
H3
(OH)-CH2
-]n
– продукты поликонденсации фенола C6
H5
OH 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).
См. механизм конденсации в условиях кислотного катализа.
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 -CH2
OH, 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