Një polimer sintetik i formuar gjatë kurimit. Polimerë fenol-formaldehid. Formulimet e materialeve të shtypit dhe kimia e procesit

Gjëegjëzë e rastësishme:

Kosi-kosi! Por - e dobishme! Dhe ndoshta e njohur për të gjithë. Ai është në dacha dhe në pyll. Do të marr dhe do të sjell manaferrat e kuqe, të lëmuara si kokrra orizi...

Shaka e rastësishme:

Po kontrollohet gatishmëria luftarake e njësisë. Gjeneralët mbërritën në numër të madh. Ne shikuam kuzhinën, terrenin e parakalimit dhe tualetet dhe u ulëm nën hijen e pemëve për të pushuar. Papritur, komandanti i njësisë sheh një ushtar që sapo është thirrur në armë duke ecur nëpër rrugicë. Ai ecën së bashku, një parazit, ashtu si ai, duke admiruar motin. Është e qartë se një ushtar që nuk punon gjatë inspektimit është një çrregullim. Komandanti i njësisë e thërret:
- Hej, kopil, hajde, hajde këtu!
Ushtari kthehet dhe, duke shkuar te komandanti, raporton:
- Shoku kolonel! Zamudonets private ka mbërritur me porosinë tuaj!
Këtu inspektorët heshtën dhe komandanti i njësisë pyeti i habitur:
- Çfarë je ti ushtar, a e ke vërtet atë mbiemrin?
- Nuk ka mundësi, shoku kolonel! Por në fund të fundit, njerëzit e Chapaev ishin të gjithë Chapaevitë!

A e dinit?

Përmasat njerëzore: madhësia e gozhdës duhet të korrespondojë me madhësinë e gishtërinjve, duke zënë rreth 50% të zonës së falangës së sipërme të gishtit dhe në të njëjtën kohë gjatësia e saj duhet të kalojë gjerësinë me 10%. Në një dorë me madhësi mesatare, gjatësia e gozhdës është 12 mm. Rritja e thonjve në një muaj varion nga 2.5 deri në 4 mm dhe varet nga mosha dhe shëndeti i personit. Rritja e plotë e thonjve ndodh në 4-5 muaj.

Parathënie

Rrëshira fenol-formaldehid është prodhuar në mënyrë industriale që nga viti 1912 me emrin Bakelite. Si shumë produkte të tjera të reja, Bakeliti fillimisht u pa me skepticizëm dhe ishte e vështirë për të të konkurronte në treg me materiale të njohura prej kohësh.

Situata ndryshoi shpejt kur u zbuluan vetitë e tij të vlefshme - bakeliti doli të ishte një material i shkëlqyer izolues elektrik, i cili në të njëjtën kohë ka forcë të lartë. Sot në shtëpitë tona pothuajse nuk shohim priza, priza dhe çelësa elektrikë prej porcelani. Ato u zëvendësuan nga produkte të bëra nga plastika termoset. Bakeliti dhe plastika e lidhur gjithashtu kanë zënë vend në inxhinieri mekanike, automobila dhe industri të tjera.

Prezantimi

Sinteza e komponimeve me molekulare të lartë është procesi i kombinimit të shumë molekulave të substancave kimike individuale (monomere) me lidhje kimike normale në një makromolekulë të vetme polimer.

Reaksioni i formimit të polimerit që ndodh pa çlirimin e përbërjeve të tjera kimike quhet reaksion polimerizimi. Shndërrimi i monomereve në polimere, i shoqëruar me çlirimin e nënprodukteve, quhet polikondensim.

Përbërjet organike me peshë të lartë molekulare nga të cilat prodhohen shumica e plastikës quhen gjithashtu rrëshira.

Në grupin e rrëshirave polikondensuese bëjnë pjesë rrëshirat poliesterike të përftuara nga kondensimi i acideve polibazike me alkoole polihidrike, fenol-formaldehid dhe të tjera.

Plastikat e quajtura plastika fenol janë bërë nga rrëshira fenol-formaldehide.

Të gjitha masat plastike ndahen në të thjeshta dhe komplekse sipas përbërjes së tyre. Plastika e thjeshtë përbëhet kryesisht nga një lidhës, ndonjëherë me shtimin e një sasie të vogël të substancave ndihmëse (ngjyrues, lubrifikant, etj.).

Materialet e shtypjes janë kompozime të bazuara në produkte me polimer të lartë (rrëshira artificiale, etere celuloze, bitum) nga të cilat prodhohen produkte të ndryshme duke përdorur metoda të ndryshme formësimi (presim direkt, derdhje).

Materialet e shtypjes që përmbajnë rrëshira që ngurtësohen gjatë procesit të presimit të produkteve quhen termofikse.

Si rezultat i ngurtësimit të lidhësit, produkti fiton forcë mekanike tashmë në kallëp në temperaturën e shtypjes dhe humb aftësinë për t'u zbutur kur nxehet: rrëshira në produktin e ngurtësuar nuk është në gjendje të shkrihet dhe të tretet. Ky proces shërimi është i pakthyeshëm.

Materialet termofikse përfshijnë materiale shtypëse si fenoplastet dhe aminoplastet që përmbajnë kryesisht rrëshira polikondensimi.

Materialet e shtypjes, të quajtura termoplastikë ose termoplastikë, përmbajnë lidhës që nuk ngurtësohen gjatë procesit të presimit ose derdhjes. Në këtë rast, produktet fitojnë forcë mekanike vetëm pas një ftohjeje në myk.

Për prodhimin e plastikës fenolike, si lidhës përdoren rrëshirat fenol-formaldehide, si dhe rrëshirat e përftuara nga zëvendësimi i pjesshëm i fenolit me substanca të tjera (aniline, etj.) dhe zëvendësimi i pjesshëm ose i plotë i formaldehidit me aldehide të tjera (furfural, etj.) .

Në varësi të raportit midis fenolit dhe formaldehidit të katalizatorit të përdorur (acid, alkalik) dhe kushteve të reaksioneve të formimit të rrëshirës, ​​fitohen dy lloje rrëshirash - novolac dhe resol.

Rrëshirat Novolac ruajnë aftësinë për t'u shkrirë dhe tretur pas ngrohjes së përsëritur në temperaturën e përdorur gjatë shtypjes së produkteve fenolike.

Rrëshirat e rezolës në temperatura të ngritura dhe gjatë ruajtjes afatgjatë edhe në temperatura normale, bëhen të patretshme dhe të patretshme.

Kurimi i shpejtë i rrëshirave novolac ndodh vetëm në prani të agjentëve të posaçëm kurues, kryesisht metenaminë (heksametilentetraminë). Rrëshirat e rezolës nuk kërkojnë shtimin e agjentëve kurues për t'u kuruar.

Ekzistojnë tre faza në procesin e pjekjes së rrëshirave të rezolës. Në fazën A (rezol), rrëshira ruan aftësinë për t'u shkrirë dhe tretur. Në fazën B (resitol), rrëshira praktikisht nuk shkrihet, por është ende e aftë të fryhet në tretës të përshtatshëm. Në fazën C, rrëshira është e infuzueshme dhe as nuk fryhet në tretës.

Formulimet e materialeve të shtypit dhe kimia e procesit

Idetë teorike në lidhje me mekanizmin e ndërveprimit të fenolit me formaldehidin në prani të katalizatorëve dhe për strukturën e rrëshirave fenol-formaldehid gjatë proceseve të tyre të kurimit nuk janë zhvilluar mjaftueshëm.

Komponentët kryesorë të përbashkët për materialet e ndryshme të shtypjes janë: rrëshira, mbushësi me fibra, përshpejtuesi i ngurtësimit ose rrëshirës, ​​lubrifikuesi, boja dhe aditivë të ndryshëm specialë.

Rrëshira është baza e materialit shtypës, d.m.th. një lidhës që, në temperaturë dhe presion të përshtatshëm, impregnon dhe lidh grimcat e përbërësve të mbetur për të formuar një masë homogjene.

Vetitë e rrëshirës përcaktojnë vetitë themelore të materialit shtypës. Për shembull, bazuar në rrëshirën fenol-formaldehide të përftuar në prani të një katalizatori të sodës kaustike, është e pamundur të përftohet një material shtypës që pas shtypjes do të kishte rezistencë të lartë ndaj ujit ose veti të larta izoluese elektrike.

Prandaj, për t'i dhënë disa veçori specifike materialit të shtypjes, para së gjithash, duhet të zgjidhni rrëshirën e duhur (materialet fillestare, katalizatorin, mënyrën e formimit të rrëshirës).

Në këtë rast, polimeri bëhet i ngurtë, i patretshëm dhe i pafushëm. Ky produkt i fazës përfundimtare të polikondensimit quhet resit.

Në përpunimin industrial, rrëshira në fazën e formimit të rezolës derdhet në kallëpe dhe shërohet në to. Shërimi shpesh zgjat disa ditë. Kjo është e nevojshme në mënyrë që uji i formuar gjatë reagimit të avullojë ngadalë. Përndryshe, rrëshira do të dalë e errët dhe me flluska. Për të përshpejtuar shërimin, mund të sillni polikondensimin në formimin e resit, pastaj bluajeni rrëshirën që rezulton, vendoseni në kallëpe nën një presion prej 200-250 atm dhe kurojeni në 160-170 50 0C.

Nëse e kryejmë këtë reagim në një pH mbi 7, pra në një mjedis alkalik, atëherë ai do të ngadalësojë shumë formimin e resolës.

Rrëshirat Novolac

Në prodhim përdoren kryesisht rrëshirat fenol-formaldehide të të dy llojeve: novolac dhe resol.

Në prodhimin e rrëshirave fenol-formaldehid, përdoret fenoli sintetik, si dhe fenolet e përftuara nga katrani i qymyrit (fraksionet fenolike dhe fenol-kresol, trikresol, ksilenole). Përveç fenoleve të listuara, përdoren përzierjet e tyre, si dhe përzierjet e fenolit me anilinë (rrëshirë fenol-aniline-formaldehid). Formaldehidi ndonjëherë zëvendësohet pjesërisht ose plotësisht nga furfural.

Për të marrë rrëshira novolac, kondensimi kryhet zakonisht në prani të katalizatorëve acidë me një tepricë fenoli.

Procesi teknologjik për prodhimin e rrëshirës së ngurtë novolac përbëhet nga fazat e kondensimit dhe tharjes, zakonisht të kryera në një aparat.

Një sasi e tillë e katalizatorit acid futet në përzierjen e fenolit me formaldehidin në mënyrë që vlera e pH-së së përzierjes së reaksionit të jetë 1,6-2,3 Përzierja, me nxitje të vazhdueshme, nxehet deri në valë për 40-60 minuta në presion atmosferik (më pak). shpesh në vakum) me kondensatorin e refluksit të ndezur. 20 minuta pas fillimit të zierjes, një pjesë shtesë e katalizatorit futet në aparat (0,056 pjesë të peshës së acidit për 100 pjesë të peshës së fenolit). Zierja e përzierjes në 95-98 0C vazhdohet edhe për 1-1,5 orë. Kur pesha specifike e përzierjes është afër 1.2 g/cm 53 0, kondensimi i rrëshirës konsiderohet në thelb i plotë, ndizni frigoriferin direkt dhe filloni tharjen, me një presion të mbetur jo më shumë se 300 mmHg, duke ngrohur aparatin me avull. 5-8 në. Tharja vazhdon derisa temperatura e rënies së rrëshirës të arrijë 95-105 0C. Pas kësaj, rrëshira kullohet nga aparati dhe ftohet.

Lubrifikantët (acidi oleik) dhe ngjyrat shpesh shtohen në rrëshirat novolac.

Rrëshira fenol-formaldehid novolac në gjendje të ngurtë ka një ngjyrë nga kafe e lehtë në kafe të errët, graviteti i saj specifik është rreth 1,2 g/cm 53 0. Kjo rrëshirë është e aftë të shkrihet dhe riforcohet në mënyrë të përsëritur dhe është shumë e tretshme në alkool dhe shumë tretës. Kalimi i rrëshirës nga një gjendje e pashkrirë në 150-200 5 0 0C në një gjendje të shkrirë dhe të patretshme në mungesë të një forcuesi ndodh shumë ngadalë.

Pika e shkrirjes, viskoziteti dhe shkalla e pjekjes së rrëshirave novolac ndryshojnë shumë ngadalë me kalimin e kohës. Prandaj, rrëshira të tilla mund të ruhen për disa muaj në çdo temperaturë.

Rrëshirat resol

Ndryshe nga rrëshirat novolac, markat e ndryshme të rrëshirave të rezolës kanë veti të ndryshme dhe kanë qëllime të ndryshme. Shpesh një markë rrëshirë resol nuk mund të zëvendësohet plotësisht nga një tjetër.

Për të marrë rrëshirat e rezolës, përdoren të njëjtat lëndë të para si për rrëshirat novolac (fenolet, përzierjet e fenolit me anilinë, formaldehid). Katalizatori është alkali dhe baza, sode kaustike, hidroksid bariumi, amoniaku, oksid magnezi.

Në prodhim, rrëshirat resol përdoren në gjendje të ngurtë dhe të lëngët. Rrëshira resol në gjendjen e saj të lëngshme është një përzierje e rrëshirës dhe ujit. Përzierje të tilla që përmbajnë deri në 35% ujë quhen rrëshira emulsioni. Rrëshirat emulsioni pjesërisht të dehidratuara (me një përmbajtje lagështie jo më shumë se 20%) quhen rrëshira të lëngshme.

Viskoziteti i rrëshirave të emulsionit varion nga 500-1800 centipoise, rrëshirat e lëngshme - nga 500-1200 centipoise.

Rrëshirat e ngurta të rezolës ndryshojnë pak në pamje nga rrëshirat e ngurta novolac. Procesi teknologjik për prodhimin e rrëshirave të ngurta të rezolës është në shumë mënyra i ngjashëm me prodhimin e rrëshirave novolac. Kondensimi dhe tharja kryhen në një aparat. Kondensimi, si rregull, ndodh në pikën e vlimit të përzierjes së reaksionit, për një kohë të caktuar të vendosur për secilën markë të rrëshirës, ​​tharja kryhet në një presion të mbetur jo më të lartë se 200 mm Hg. Procesi i tharjes kontrollohet duke përcaktuar shkallën e ngurtësimit të rrëshirës në pllakë.

Rrëshira e përfunduar kullohet nga aparati sa më shpejt që të jetë e mundur dhe ftohet në një shtresë të hollë për të parandaluar ngurtësimin e saj.

Treguesi më i rëndësishëm i cilësisë së emulsionit dhe rrëshirave të rezolës së lëngshme është viskoziteti, i cili zvogëlohet ndjeshëm me rritjen e temperaturës.

Ruajtja e rrëshirave të rezolës lejohet vetëm për një kohë të shkurtër (2-3 ditë pas prodhimit), pasi gjatë ruajtjes viskoziteti i emulsionit dhe rrëshirave të lëngshme rritet relativisht shpejt, si dhe pika e rënies dhe shkalla e pjekjes së rrëshirave të ngurta.

Një tregues i rëndësishëm është brishtësia e rrëshirave të rezolës së ngurtë. Rrëshirat pika e rënies dhe shpejtësia e ngurtësimit të të cilave plotësojnë specifikimet ndonjëherë u mungon brishtësia. Pastaj ato janë të vështira për t'u bluar, dhe kur grimcohen ato shpejt tortë.

Rrëshirat resol bluhen duke përdorur të njëjtat pajisje si rrëshirat novolac. Meqenëse rrëshira e rezolës së grimcuar, edhe me brishtësinë e mirë, ëmbëlsohet shpejt, ajo nuk duhet të ruhet në këtë gjendje.

Kontejnerët më të përshtatshëm për transportin në fabrikë të rrëshirave të rezolës së ngurtë me prodhim të veçantë të rrëshirës janë qeset e bëra prej pëlhure të trashë, rezistente ndaj pluhurit (rrip), dhe për rrëshirat emulsioni - fuçi metalike standarde.

Metodat për prodhimin e plastikës fenolike dhe përpunimin e tyre në produkte

Mbushësi për pluhurat e shtypjes, të tilla si plastika fenolike, është më shpesh mielli i drurit, shumë më rrallë asbesti me fibra të imta. Mbushësit e pluhurit mineral të përdorur përfshijnë fluospar dhe kuarc të pluhurosur.

Materialet e shtypjes si plastika fenolike prodhohen duke përdorur metoda "të thata" dhe "të lagura". Me metodat "e thatë", rrëshira përdoret në formë të thatë, dhe me metoda "e lagësht" në formën e një llaku alkoolik (metoda e llakut) ose një emulsioni ujor (metoda e emulsionit).

Përpunimi i plastikës fenolike në produkte kryhet në mënyra të ndryshme. Metoda më e vjetër dhe më e zakonshme industriale është presimi i drejtpërdrejtë (i quajtur edhe presimi i nxehtë ose me ngjeshje) i zbatueshëm për të gjitha llojet e materialeve të shtypjes të përshkruara.

Metoda e derdhjes me injeksion, e quajtur gjithashtu transferim ose spritsguss, përdoret vetëm për përpunimin e pluhurave të shtypjes kur produkti duhet të përfshijë pajisje komplekse.

Metoda e nxjerrjes së vazhdueshme përdoret për prodhimin e produkteve të profilit të ndryshëm nga pluhurat e shtypit (tuba, shufra, qoshe).

Vetitë e Faolitit

Faoliti është një masë plastike rezistente ndaj acideve e përftuar në bazë të rrëshirës fenol-formaldehide dhe mbushëse acid-rezistente të asbestit, grafitit dhe rërës kuarci.

Rrëshira termike fenol-formaldehide është e aftë të bëhet një gjendje e ngurtë, e pashpërthyer dhe e patretshme nën ndikimin e nxehtësisë. Në përputhje me këtë, masa e faolitit, në të cilën grimcat mbushëse janë të lidhura së bashku nga një rrëshirë e tretshme viskoze, ngurtësohet gjatë trajtimit termik, bëhet e pashpërthyer dhe e patretshme.

Faoliti është një nga materialet strukturore më të vlefshme. E ka provuar veten gjatë funksionimit në mjedise të ndryshme agresive në një gamë të gjerë temperaturash. Për sa i përket rezistencës ndaj korrozionit, faoliti është më i lartë se plumbi.

Një sasi e madhe faoliti prodhohet në formën e fletëve gjysëm të gatshme të papërpunuara nga të cilat fabrikat e konsumit prodhojnë produkte dhe pajisje të ndryshme.

Faoliti ka gjetur aplikim të gjerë në shumë industri si një material strukturor. Në disa raste ai zëvendëson metalet me ngjyra, veçanërisht plumbin. Lehtësia e faolitit (p = 1,5-1,7 g/cm 53 0), rezistenca kimike ndaj mjediseve acidike agresive lejon që ai të përdoret për të prodhuar pajisje të qëndrueshme që peshojnë disa herë më pak se metali.

Faoliti mund të përdoret në temperatura më të larta se shumë plastika të tjera rezistente ndaj acideve.

Lëndët e para kryesore për Faolitin dhe përgatitjen e rrëshirës së rezolës

Për prodhimin e faolitit, përdoret rrëshira resol, e cila është produkt i kondensimit të fenolit me formaldehid në prani të një katalizatori - uji amoniak. Rrëshira e resolit, kur nxehet, mund të bëhet e pafutur dhe e patretshme.

Fenoli në formën e tij të pastër është një substancë kristalore me një erë specifike. Pika e vlimit është 182 0C dhe dendësia në 15 0C është 1.066 g/cm3.

Fenoli tretet mirë në një tretësirë ​​ujore 30-40% të formaldehidit (formalinës), alkoolit, eterit, glicerinës, benzenit.

Rrëshira e rezolës për gatim dhe tharje

Gatimi dhe tharja e rrëshirës së rezolës kryhet në një aparat gatimi dhe tharjeje. Pajisja është e pajisur me një përzierës 40-50 rpm në kapakun e pajisjes, syzet dhe pajisje për matjen e temperaturës dhe presionit. Presioni i punës deri në 2 atmosfera.

Gjatë gatimit të rrëshirës, ​​ndodh një reaksion kondensimi - ndërveprimi i fenolit me formaldehidin në prani të një katalizatori të amoniakut. Kjo krijon një rrëshirë dhe një shtresë uji. Tharja largon kryesisht ujin dhe komponentët që nuk kanë reaguar. Procesi i tharjes përcakton kryesisht cilësinë e rrëshirës së përfunduar.

Lëndët e para ngarkohen në kazan në sasitë e mëposhtme: fenol (100%) - 100 pjesë të peshës, formalinë (37%) - 103.5 pjesë të peshës, ujë amoniak (në terma 100% amoniak) - 0.5 pjesë të peshës.

Përpunimi i faolitit të thatë në një produkt mund të kryhet duke formuar ose shtypur. Për shkak të faktit se përpunimi mekanik i faolitit është punë intensive, është e nevojshme të sigurohet që pjesës faolite të prodhuar t'i jepet një formë e caktuar në gjendje të patrajtuar.

Produktet e mëposhtme janë bërë nga faoliti i papërpunuar: tuba, sirtarë, enë cilindrike, trazues.

Këndet, tezat dhe vaska janë bërë nga faoliti i ngurtësuar.

Tuba dhe produkte nga tekstofaoliti

Në disa raste, faoliti i prodhuar aktualisht nuk mund të përdoret për shkak të forcës së pamjaftueshme mekanike. Përforcimi ose tekstolizimi i faolitit me pëlhurë bën të mundur marrjen e një materiali me veti mekanike dukshëm të përmirësuara.

Tubat e faolitit prodhohen në mënyrën e zakonshme. Produkti faolit i pa kuruar është i mbështjellë fort me rripa pëlhure të veshura me llak bakelit. Nëse nuk kërkohet ri-aplikimi i faolitit, atëherë tekstofaoliti kurohet në këtë formë.

Në këtë mënyrë fitohen tuba dhe korniza me diametra të ndryshëm, nga të cilët më pas montohen pajisjet ose tubat e shkarkimit.

Të tjera

Për llakimin e produkteve prej druri përdoren llaqe vetë-forcuese, të cilat gjithashtu janë bërë nga rrëshira fenol-formaldehide.

Rrëshirat fenol-formaldehid resol mund të përdoren gjithashtu për ngjitjen e drurit në dru ose në metal. Lidhja e përftuar është shumë e fortë dhe kjo metodë ngjitjeje tani përdoret gjithnjë e më shumë, veçanërisht në industrinë e aviacionit.

Në industri, lidhja e rrëshirës me bazë fenoli përdoret në prodhimin e kompensatës dhe plastikës me fibra druri. Për më tepër, rrëshira të tilla përdoren me sukses për prodhimin e furçave dhe furçave, dhe në inxhinierinë elektrike ato janë të shkëlqyera për ngjitjen e xhamit me metal në llambat inkandeshente, llambat fluoreshente dhe tubat e radios.

Reklamat për blerjen dhe shitjen e pajisjeve mund të shihen në

Ju mund të diskutoni avantazhet e markave të polimerit dhe vetitë e tyre në

Regjistroni kompaninë tuaj në Drejtorinë e Ndërmarrjeve

(polimetilenoksifenilenet)

Rrëshirat fenol-aldehide, ose rrëshirat fenolike, janë produkte oligomerike të kondensimit të fenoleve (kryesisht monooksibenzen, kresolet, ksilenolet, resorcinolin) me aldehide. Produktet e ndërveprimit të fenolit me formaldehidin kanë rëndësi më të madhe industriale - rrëshirat fenol-formaldehide. Prodhimi i këtyre rrëshirave përbën rreth 95% të prodhimit të përgjithshëm të të gjitha rrëshirave fenolike. Prodhohet edhe në industri rrëshirat fenol-furfural.

Kur fenolet ndërveprojnë me acetaldehidin, butiraldehidin dhe benzaldehidin, formohen vetëm produkte termoplastike me peshë të ulët molekulare (pavarësisht nga raporti i reaktantëve dhe kushteve të reagimit). Për shkak të temperaturave të ulëta të zbutjes dhe brishtësisë, rrëshira të tilla nuk kanë gjetur aplikim praktik; vetëm rrëshirat fenol-acetaldehide në kombinim me etilcelulozë (20%) dhe kolofon (15%) përdoren në një masë të kufizuar për të prodhuar llaqe alkoolike.

3.10.3.1. Oligomerët fenol-formaldehid

Skicë e shkurtër historike. Për herë të parë, produktet e kondensimit rrëshirë të fenolit me acetaldehid në prani të acidit klorhidrik u morën në 1872 nga A. Bayer. Sidoqoftë, vëzhgimet e tij nuk çuan në rezultate praktike, pasi "resinizimi", nga këndvështrimi i një kimisti organik, ishte një pengesë për izolimin e përbërjeve individuale. Në vitin 1891 K.K. Kleberg zbuloi se kur fenoli reagon me formaldehidin e tepërt, formohen produkte të infuzionit dhe të patretshëm me një strukturë poroze. Sidoqoftë, vetëm në vitin 1909 L. Baekeland dhe I. Lebikh vërtetuan teknikisht mundësinë e prodhimit industrial të oligomerëve fenol-formaldehid dhe plastikës të bazuar në to, të cilat u quajtën bakelitët.

Në 1912-1913 G.S. Petrov, V.I. Losev dhe K.I. Tarasov zhvilloi një metodë prodhimi karbolite - plastika e parë shtëpiake e bazuar në produktet e polikondensimit të fenolit me formaldehid, të marra në prani të acideve sulfonike të naftës (kontakti i Petrovit). Deri në vitin 1925, materialet e presimit bëheshin në bazë të solucioneve të alkoolit ose emulsioneve ujore të oligomerëve të lëngshëm termorregullues. Pas vitit 1925 u përvetësua prodhimi i materialeve presuese nga oligomerë të ngurtë termoplastikë, miell druri dhe metenaminë. Në vitet në vijim, polimerët e modifikuar fituan një rëndësi të veçantë, përdorimi i të cilave bëri të mundur marrjen e materialeve me veti fizike dhe mekanike të përmirësuara.

Aktualisht, një shumëllojshmëri e masave plastike të quajtur fenoplastikët.

Struktura. Oligomerët fenol-formaldehid (PFO) janë produkte të polikondensimit të fenoleve me formaldehid. Në varësi të kushteve të polikondensimit, formohen oligomere resol (termoset) ose novolac (termoplastikë). Gjatë përpunimit, ato ngurtësohen për të formuar polimere tredimensionale.

Oligomerët e rezolit (rezolët) janë parapolimere statistikore- një përzierje e produkteve izomere lineare dhe të degëzuara të formulës së përgjithshme:

Ku n = 2 – 5; m = 4 – 10.

Pesha molekulare e soleve të lëngshme është 400 - 600, e ngurtë - nga 800 në 1000.

Oligomerët Novolac (oligometilenoksifenilenet) kanë një strukturë kryesisht lineare, prandaj ato i përkasin parapolimere
strukturë e njohur. Pesha molekulare e novolacëve varion nga 800 në 1000 - 1300. Formula e përgjithshme e novolacs është:

Ku n = 4 – 8.

Vetitë e rrëshirave të papjekura. Ngjyra e oligomerëve novolac varion nga e verdha e lehtë në kafe të errët; Ngjyra e oligomerëve të resolit ndryshon në varësi të katalizatorit të përdorur. Kështu, oligomerët e përftuar në prani të ujit të amoniakut dhe aminave organike janë të verdha, alkalet kaustike janë të kuqërremta dhe hidroksidi i bariumit është i verdhë i lehtë. Në varësi të metodës së prodhimit, vetitë e resoles ndryshojnë brenda një gamë mjaft të gjerë, ndërsa vetitë e novolacs të markave të ndryshme ndryshojnë pak nga njëra-tjetra.

Përparësitë e resoleve të ngurta ndaj atyre të lëngëta janë qëndrueshmëria relative e vetive të tyre gjatë ruajtjes, vetitë më të larta dielektrike dhe rezistenca kimike dhe përmbajtja më e ulët e fenolit të lirë.

FFO-të e papjekura janë të tretshme në fenole dhe solucione alkali kaustike, si dhe në tretës organikë: etanol, aceton, por të patretshëm në hidrokarbure aromatike.

Disa tregues të vetive të novolacs:

Përmbajtja e fenolit të lirë në oligomer mund të reduktohet me metoda të ndryshme, për shembull, me trajtimin me avull të gjallë ose duke hequr fenolin për shkak të ngrohjes së zgjatur të oligomerit në reaktor në 180 - 200°C. Ky trajtim bën të mundur uljen e përmbajtjes së fenolit të lirë në 0.1% dhe në këtë mënyrë të rrisë ndjeshëm rezistencën ndaj nxehtësisë dhe dritës së oligomerëve. Një sasi dukshëm më e madhe e fenolit të lirë në soleta, veçanërisht ato të lëngshme, ul pikat e tyre të shkrirjes.

Disa tregues të vetive të resoleve:

Për shkak të pranisë së grupeve të metilolit dhe hidroksilit në bërthamat fenolike, si dhe atomeve aktive të hidrogjenit, PFO-të e pa kuruar janë të afta të hyjnë në reaksione të ndryshme (esterifikimi, alkilimi, halogjenimi, oksidimi, etj.). Megjithatë, këto reaksione ndodhin në mënyrë sasiore vetëm kur shkalla e polimerizimit nuk është shumë e lartë.

Në rrëshirat e rezolës, edhe në temperaturën e dhomës, reaksionet e kondensimit vazhdojnë të ndodhin, duke shkaktuar një rritje graduale të peshës mesatare molekulare të oligomerëve. Prandaj, gjatë ruajtjes së rrëshirave të lëngshme dhe të ngurta të rezolit, vetitë e tyre ndryshojnë vazhdimisht me kalimin e kohës, gjë që përfundimisht mund të çojë në formimin e produkteve me një strukturë rrjeti që nuk janë të përshtatshme për konsum. Rrëshirat Novolac janë të qëndrueshme në mungesë të lagështirës gjatë ruajtjes afatgjatë dhe kur nxehen në 180°C.

Vetitë e rrëshirave të përpunuara. Lëvizshmëria e zinxhirëve molekularë gjatë fazave përfundimtare të kurimit të FFO është shumë e kufizuar. Në këtë drejtim, jo ​​të gjitha lidhjet e kryqëzuara që janë teorikisht të mundshme formohen në resolin e kuruar (resit), dhe produktet oligomerike përmbahen gjithmonë. Në këtë rast, zinxhirët individualë janë të ndërthurur ngushtë dhe të lidhur jo vetëm nga lidhjet e valencës, por edhe nga lidhjet hidrogjenore. Kur nxehet, resit zbutet disi për shkak të dobësimit të lidhjeve hidrogjenore. FFO-të e kuruar nuk shfaqin një strukturë kristalore.

Polimeret resol (oligomeret e kuruar - reziston) kanë veti dielektrike, rezistencë ndaj ujit dhe rezistencë kimike më të larta se polimerët novolac pas kurimit me heksaminë.

Disa karakteristika të paplotësuara

Rezite me bazë fenoli:

Rezolat e thara karakterizohen nga rezistencë e lartë termike: produktet e prodhuara prej tyre mund të përdoren për një kohë të gjatë në temperatura ≤ 200°C. Në intervalin e temperaturës nga 200 në 250 ° C, kohëzgjatja e funksionimit të pjesëve matet në ditë; nga 500 në 1000°C – minuta, dhe nga 1000 në 1500°C – sekonda. Trajtimi termik i mbetjeve në temperatura mbi 250°C shoqërohet me shkatërrimin e tyre me shndërrimin e strukturës parësore në një dytësore, e cila është një mbetje karboni e fortë mekanikisht shumë rezistente ndaj nxehtësisë (koks).

Me kontakt të zgjatur me ujin, mbetjet fryhen pak. Ata nuk treten në tretës organikë, megjithëse produktet oligomerike që përmbajnë mund të nxirren, të paktën pjesërisht, me ekstraktim (për shembull, me aceton të zier). Kur ekspozohen ndaj solucioneve ujore të alkaleve ose fenoleve të vluar, mbetjet shpërbëhen ngadalë me dekompozim. Ato janë rezistente ndaj shumicës së acideve, me përjashtim të konc. H 2 SO 4 dhe acide oksiduese (për shembull, nitrik dhe krom).

Modifikimi i pronave. Për të ndryshuar me qëllim vetitë e FFO, përdoren më shpesh metodat e modifikimit kimik ose mekanik.

1. Bashkë-polikondensimi i tre ose më shumë monomerëve fillestarë. Kështu, zëvendësimi i pjesshëm i fenolit me anilinë përmirëson vetitë dielektrike dhe rezistencën ndaj ujit të mbetjeve (shih. Rrëshirat anilinë-formaldehide); Shtimi i resorcinolit në fenol redukton temperaturën e ngurtësimit të rrëshirave dhe përmirëson vetitë e tyre ngjitëse (shih. Rrëshirat resorcinol-formaldehide); rrëshirat e modifikuara me alkool furil karakterizohen nga rritja e rezistencës ndaj acideve, alkaleve dhe kimikateve të tjera.

2. Shndërrime polimer-analoge. Për të reduktuar polaritetin e FFO, fenolet që përmbajnë çift-pozicionohen zevendesuesit alkil ose aril. Kjo u jep atyre mundësinë për t'u kombinuar me vajra dhe disa rrëshira sintetike, si dhe për t'u tretur në tretës polare. Për të njëjtin qëllim, esterifikimi i pjesshëm i grupeve metilol në rrëshirat e rezolës kryhet me alkoole, kryesisht butanol (shih. Llak dhe smalt fenol-formaldehid). Kopalet artificiale përftohen duke modifikuar FFO fillimisht me kolofon dhe më pas me glicerinë.

3. Kombinimi i FFO me oligomerë ose polimerë të tjerë, duke përfshirë edhe ata natyralë. Kështu, për të rritur rezistencën ndaj ujit dhe kimikateve të mbetjeve (veçanërisht ndaj acideve), FFO kombinohet me PVC; modifikimi me goma, për shembull, butadieni i nitrilit, bën të mundur rritjen e ndjeshme të forcës së ndikimit të produkteve të pjekura, si dhe rezistencën e tyre ndaj ngarkesave të dridhjeve; kombinimi me polivinilbutiral ose polivinilformal përmirëson vetitë ngjitëse dhe elasticitetin. Përveç kësaj, poliamidet, poliolefinat, rrëshirat epoksi, etj. përdoren për modifikimin e FFO.

4. Ndryshimi i drejtuar në përbërjen izomere të oligomerëve. Vetitë e PFO dhe mbi të gjitha shkalla e kurimit të tyre ndikohen nga izomerizmi i pozicioneve të urave metilenike në molekulat e oligomerëve, gjë që u vërtetua me shembullin e sintezës. ortovolakët. Molekulat e këtyre oligomerëve përmbajnë kryesisht ura metileni që lidhen orto-pozicionet e bërthamave fenolike fqinje. Ortonovolakët kanë fituar rëndësi industriale, sepse shkalla e shërimit të tyre është shumë më e lartë se ajo e oligomerëve me një përbërje të ndryshme izomere.

Faturë. FFO përftohet me metodën e heteropolikondensimit jo ekuilibër, i cili bazohet në reaksionin polialkilimi. Faktorët kryesorë që përcaktojnë strukturën dhe vetitë e PFO-së që rezulton janë funksionaliteti i fenolit, raporti molar i fenolit dhe formaldehidit dhe pH e mjedisit të reagimit. Temperatura e reaksionit ndikon kryesisht në shpejtësinë e reaksionit, dhe kohëzgjatja e procesit ndikon në peshën mesatare molekulare të oligomerëve.

Në fenol ose homologët e tij, numri i atomeve të lëvizshëm të hidrogjenit të aftë për të bashkëvepruar me formaldehidin, d.m.th., funksionaliteti i tij që mund të shfaqë në këto reaksione, është tre. Atomet e hidrogjenit të bërthamës fenolike të vendosura në orto- Dhe çift-pozicionet në lidhje me grupin hidroksil fenolik. Nga fenolet monohidrike janë edhe ato trifunksionale m-kresol dhe 3,5-ksilenol, dhe nga ato dihidrike - resorcinol Prandaj, polikondensimi mund të prodhojë oligomere lineare (termoplastike) dhe të degëzuara në mënyrë lineare.

Nga aldehidet, vetëm formaldehidi dhe furfurali janë të afta të formojnë oligomerë termo-qëndrues pas polikondensimit me fenole trifunksionale. Aldehidet e tjera (acetik, butirik, etj.) nuk formojnë oligomere termoaktive për shkak të aktivitetit kimik të reduktuar dhe pengesës hapësinore.

Kur fenoli ndërvepron me formaldehidin, oligomerët termoplastikë (novolac) formohen në rastet e mëposhtme:

a) me një tepricë të fenolit (raporti i fenolit: formaldehidit varion brenda 1: 0,78 - 0,86) në prani të katalizatorëve acidë; në mungesë të fenolit të tepërt, formohen oligomerë resol;

b) me tepricë të formaldehidit (raporti fenol:formaldehid
1: 2 – 2.5) në prani të acideve të forta si katalizator; Oligomerët e përftuar në këtë rast nuk ngurtësohen kur nxehen, por kur u shtohet një sasi e vogël bazash, ato bëhen shpejt të pashpërthyer dhe të patretshëm.

Oligomerët termorregullues (rezol) formohen në rastet e mëposhtme:

a) gjatë polikondensimit të fenolit të tepërt me formaldehid në prani të katalizatorëve bazë (në një mjedis alkalik fitohen oligomerë termorregullues edhe me një tepricë shumë të madhe fenoli, i cili në këtë rast mbetet i tretur në produktin e reaksionit);

b) me një tepricë të formaldehidit në prani të katalizatorëve bazikë dhe acidë. Raporti molar i fenolit: formaldehidit për markat e ndryshme të resoleve ndryshon shumë dhe është 1: 1.1 – 2.1.

Polikondensimi i fenolit me formaldehid është një grup kompleks reaksionesh sekuenciale dhe paralele. Më tipiket dhe më të përsëriturit janë shtimi i formaldehidit në fenol (kjo prodhon alkoole fenolike), si dhe në alkoole ose oligomerë fenol të formuar tashmë, dhe kondensimi i alkooleve fenol me fenol, oligomere ose me njëri-tjetrin. Të gjitha këto reagime janë praktikisht të pakthyeshme (konstanta e ekuilibrit është rreth 10,000). Prandaj, polikondensimi i fenolit me formaldehid mund të kryhet në një mjedis ujor.

Marrja e novolak kryhet në një mjedis acid (pH 1,5 – 1,8) me tepricë fenoli.

Faza I - fillimi (kationik):

Në një mjedis acid, protonizimi i molekulës së formaldehidit ndodh me formimin e një joni të paqëndrueshëm të karbonit. Ky i fundit sulmon unazën fenolike, duke formuar një përzierje izomerike O- Dhe P- metilolfenolet:

Faza II - rritja e zinxhirit.

Metilolfenoli nuk grumbullohet në masën e reaksionit, pasi në prani të acidit shndërrohet në një jon benzilkarboniumi, i cili reagon shpejt me bërthamat e tjera fenolike për të formuar një përzierje të dioksidifenilmetaneve izomere (DDM):

Rritja e mëtejshme e makromolekulës ndodh si rezultat i reaksioneve sekuenciale të shtimit dhe zëvendësimit (kondensimi). Për më tepër, shkalla e reaksioneve të shtimit është 5-8 herë më e ulët se shkalla e zëvendësimit. Në përgjithësi, procesi i prodhimit të novolac mund të përfaqësohet nga diagrami i mëposhtëm:

(n+ 1)C6H5 (OH) + n CH 2 O →

→ HOC 6 H 4 CH 2 –[–C 6 H 3 (OH)CH 2 –] n–C 6 H 4 OH + n H2O,

Ku n= 4 - 8.

Kurimi i novolacëve zakonisht ndodh kur nxehen (160 - 180°C) gjatë përpunimit të tyre në prani të ngurtësuesve të ndryshëm ose nën ndikimin e rrymave me frekuencë të lartë.

Ngurtësuesit më të zakonshëm janë paraform (oligomer formaldehid) HO–[-CH2-O-] n-H, ku n= 8 ÷ 12 dhe heksametilentetraminë (HMTA), ose metenaminë

Gjatë fazave fillestare të kurimit, ndodh dekompozimi termik i ngurtësuesve. Skemat e dekompozimit të tyre janë paraqitur më poshtë:

HO- n– H n CH 2 O + H 2 O, ku n = 8 – 12 .

N 4 (CH 2) 6 + 6H 2 O 4NH 3 + 6CH 2 O.

Megjithatë, kurimi me heksaminë është i preferuar, pasi gjatë zbërthimit të tij, përveç formaldehidit, lirohet edhe NH 3, i cili është katalizator për këtë reaksion. Prandaj, kurimi me metenaminë vazhdon pothuajse dy herë më shpejt se me paraform. Në varësi të kushteve të kurimit, sasia e HMTA është zakonisht 6 - 14% ndaj peshës së oligomerit origjinal.

Në shërim paraform Ajo që ndodh kryesisht është formimi i urave të metilenit midis molekulave oligomere, si rezultat i të cilave struktura bëhet retikulare:

Kurimi me metenaminë i shoqëruar nga formimi i urave të metilenit, dimetilenaminës dhe trimetileaminës ndërmjet molekulave oligomere (shih diagramin e dekompozimit)

Me një rritje të mëtejshme të temperaturës, urat e llojit të dytë shkatërrohen së pari, pastaj e para. Kjo lehtësohet kryesisht nga fenoli i lirë që përmban novolac (7-10% ndaj peshës). Këto transformime çojnë kryesisht në formimin e urave të metilenit midis molekulave oligomere. Shfaqen edhe lidhje azometinike termikisht të qëndrueshme (–СH=N–CH 2 –), si rezultat i të cilave novolaku i kuruar (resit) ka ngjyrë të verdhë dhe gjithmonë përmban azot të mbetur.

Kështu, reaksioni i kurimit mund të vazhdojë sipas njërës prej tre skemave, të ndryshme në natyrën e dekompozimit të molekulës së heksaminës dhe, në përputhje me rrethanat, strukturën e "urës", ose njësisë kimike që ndërlidh molekulat oligomere, gjithashtu. si sasia e amoniakut të çliruar për molekulë të HMTA-së së reaguar. Nuk ka asnjë konfirmim eksperimental të ekzistencës mbizotëruese të ndonjë prej këtyre skemave. Dihet, megjithatë, se gazi i lëshuar gjatë reaksionit është të paktën 95% amoniak.

E.I. Barg propozoi një mekanizëm tjetër për ndërveprimin e novolac me HMTA, megjithëse ai gjithashtu nuk mund të konsiderohet mjaftueshëm i vendosur. Ai besonte se kur llogaritet sasia e kërkuar e ngurtësuesit, duhet të vazhdohet nga fakti se HMTA jo vetëm që lidh zinxhirët oligomerikë së bashku, por edhe fenolin e lirë që mbetet në rrëshirë pas larjes dhe tharjes. Zinxhirët e formuar në këtë rast janë afër strukturës me novolakët:

Procesi vazhdon derisa të gjitha grupet e metilenit të kombinohen me bërthamat fenolike dhe amoniaku i lirë të çlirohet si nënprodukt. Është vërtetuar se gjatë kurimit lirohet
40 - 50% azot, dhe pjesa tjetër mbetet në rrëshirë edhe pas shtypjes së nxehtë. Prandaj, oligomerët novolac në fazat përfundimtare të kurimit duhet të konsiderohen si përbërës që përmbajnë azot që nuk shkrihen ose treten në tretës organikë, pasi ato kanë një strukturë hapësinore ose rrjetore.

Oligomerët Novolac kurohen shumë më shpejt se oligomerët e rezolës. Prandaj, novolakët preferohen mbi resolet në rastet kur përpunimi kërkon një shpejtësi të lartë të pjekjes (pluhurat e shtypit për përdorim të përgjithshëm, etj.). Sidoqoftë, rezolat, ndryshe nga novolakët, janë të afta të qëndrojnë në gjendje të rrjedhjes viskoze për një kohë të gjatë gjatë përpunimit, gjë që lehtëson formimin e produkteve me mure të trasha; Kjo është një nga arsyet e përdorimit të resoleve në prodhimin e laminateve.

Marrja e zgjidhjes kryhet në një mjedis alkalik me një tepricë të formaldehidit.

Faza I - fillimi (anionik):

Në një mjedis alkalik, fenolet formojnë fenolate, të cilat më tej shndërrohen në struktura kinoidale. Në prani të bazave, fenoli formon anione fenolate të stabilizuara me rezonancë në tretësirë, të cilat kanë veti nukleofile:

Në këtë rast, ngarkesa jonike shtrihet në të gjithë sistemin e konjuguar të unazës fenolike, duke lehtësuar zëvendësimin në orto- Dhe çift ​​- dispozitat. Anione të tilla reagojnë lehtësisht me formaldehidin elektrofilik për të formuar anione, të cilat shndërrohen në O- Dhe P-metilenkinonet (metidet e kinonit):

Duke u shfaqur P-metilenkinoni ndërvepron me anionin fenolate:

ose mund të dimerizohet lehtësisht për të formuar produktet:

O- Kinoni i metilenit gjithashtu mund të dimerizohet me formimin e urave të ndryshme midis bërthamave fenolike: dimetileni (1), etilen (2) dhe epoksi (3):

Kështu, si rezultat i reaksionit të zëvendësimit nukleofilik në fazën e parë, formohet një përzierje e alkooleve të fenolit di- dhe tri të zëvendësuara (metilolfenolet):

Faza II - rritja e zinxhirit.

Në të njëjtën kohë, përqindja e produkteve me lidhje eterike dimetileni është e vogël për shkak të shkallës së ulët të ndërveprimit midis alkooleve fenolike:

ku R është mbetja e fenolit.

Kur nxehen mbi 150°C, eteret dibenzil dekompozohen me çlirimin e formaldehidit dhe formimin e derivateve të difenilmetanit. Me sa duket, ky reagim vazhdon përmes një faze të ndërmjetme të formimit të metilenkinoneve:

Në këtë rast, formohen produkte të degëzuara në mënyrë lineare, të quajtura resoles, me formulën e përgjithshme

H–[–C 6 H 2 (OH) (CH 2 OH) CH 2 –] m–[–C6H3 (OH)CH2 –] n-Oh,

Ku n = 2 - 5; m = 4 - 10.

Pesha molekulare e soleve është më e ulët se ajo e oligomerëve novolac sepse polikondensimi kryhet shpejt për të parandaluar xhelatimin. Kur nxehen, resolet ngurtësohen spontanisht për shkak të pranisë së grupeve të lira metilol, duke u kthyer në polimere me një strukturë hapësinore (rrjetore). Ekzistojnë tre faza në procesin e kurimit të oligomerëve të resolit.

Aktiv faza A, i quajtur gjithashtu resolny, oligomeri është një përzierje e strukturave izomere lineare dhe të degëzuara. Prandaj, në vetitë e tij fizike është i ngjashëm me një oligomer novolac: shkrihet dhe shpërndahet në alkalet, alkool dhe aceton:

Aktiv faza B një polimer i quajtur rezitol, e cila ka një strukturë rrjetë të rrallë; tretet vetëm pjesërisht në alkool dhe aceton, nuk shkrihet, por megjithatë ruan aftësinë, kur nxehet, të shndërrohet në një gjendje shumë elastike, të ngjashme me gomën, d.m.th., është ende në gjendje të zbutet dhe të fryhet në tretës:

Aktiv faza C- faza përfundimtare e shërimit - polimeri që rezulton, i quajtur rezito*, ka një strukturë hapësinore shumë komplekse me ura (njësi kimike) të ndryshme ndërmjet bërthamave fenolike, të përshkruara nga formula

i cili përmban vetëm grupe dhe grupime të caktuara, por nuk pasqyron marrëdhënien e tyre sasiore. Aktualisht besohet se polimeret fenol-formaldehid janë struktura mjaft të rrallë të ndërlidhura (një strukturë me një numër të vogël nyjesh në një rrjet tre-dimensionale). Shkalla e përfundimit të reaksionit në fazën e fundit të kurimit është e ulët. Zakonisht deri në 25% grupe funksionale përdoren për të formuar lidhje në një rrjet tre-dimensionale.

Resit është një produkt i shkrirë dhe i patretshëm që nuk zbutet kur nxehet dhe nuk fryhet në tretës.

Teknologjia. Industria prodhon FFO me bazë uji dhe të dehidratuar; kjo e fundit - në formën e produkteve të lëngëta dhe të ngurta ose zgjidhjeve në tretës organikë. Përveç kësaj, prodhohen alkoole fenolike dhe solucione të tjera ujore të produkteve fillestare të polikondensimit në një mjedis alkalik.

Ka shumë përpjekje për të krijuar një proces të vazhdueshëm për marrjen e FFO. Megjithatë, vetëm në një shkallë industriale oligomerët novolac janë prodhuar që nga viti 1964 duke përdorur një metodë të vazhdueshme, e cila është superiore ndaj metodës periodike për nga treguesit tekniko-ekonomikë. Në metodën e vazhdueshme të prodhimit të novolacëve, polikondensimi kryhet në pikën e vlimit dhe presionin atmosferik në një reaktor me shumë seksione, në çdo seksion të të cilit ruhet një regjim afër përzierjes "ideale". Rrëshira që rezulton ndahet nga uji i katranit të sipërm dhe dërgohet për tharje, e cila kryhet në modalitetin e filmit në një avullues.

Në prodhimin e novolacëve me metodën e grupit, polikondensimi dhe tharja kryhen në një aparat të pajisur me një trazues spirancë dhe një xhaketë për ngrohje dhe ftohje. Procesi teknologjik përbëhet nga këto faza: përgatitja dhe ngarkimi i lëndëve të para, polikondensimi, tharja e oligomerit, kullimi, ftohja dhe bluarja e produktit të përfunduar. Me rëndësi të madhe në prodhimin e novolacs është llogaritja e saktë e sasisë së lëndës së parë të ngarkuar në reaktor. Dozimi i pasaktë, për shembull rritja e sasisë së fomaldehidit, mund të çojë në formimin e një oligomeri resol në vend të novolak dhe shërimin e tij direkt në aparat. Një produkt i tillë nuk mund të përpunohet më në produkt (për shkak të infuzitetit dhe pazgjidhshmërisë).

Sasia e katalizatorit është 0,2 – 1,5 wt. orë për 100 masë. duke përfshirë fenolin. Në prodhimin e oligomerëve novolac, si katalizatorë përdoren si acidet minerale ashtu edhe ato organike, më së shpeshti acidet klorhidrike dhe oksalike. Acidi klorhidrik është një nga acidet shumë të disociuar, kështu që procesi vazhdon me shpejtësi të lartë dhe shoqërohet me çlirim të konsiderueshëm të nxehtësisë. Përveç kësaj, ai hiqet lehtësisht nga oligomeri gjatë procesit të tharjes së bashku me avujt e ujit, dhe kjo krahasohet në mënyrë të favorshme me acidin oksalik. Disavantazhi kryesor që lidhet me përdorimin e acidit klorhidrik është se ai ka një efekt gërryes në pajisje.

Produktet primare të kondensimit të novolak karakterizohen nga hidrofobi dhe pazgjidhshmëri në përzierjen e reaksionit, prandaj, gjatë reagimit, përzierja ndahet në një shtresë më të rëndë oligomerike dhe në një fazë ujore (ujë, fenol i pareaguar, formaldehid dhe produkte të kondensimit fillestar të tretshëm në ujë) . Megjithatë, polikondensimi mund të vazhdojë edhe pas një ndarje të mprehtë të shtresave. Sa më i gjatë të jetë procesi, sa më plotësisht të lidhen fenoli dhe formaldehidi, aq më i madh është rendimenti i novolakut dhe pesha mesatare molekulare e tij.

Gjatë procesit të sintezës, nga përzierja e reaksionit hiqen produktet e paqëndrueshme: uji, formaldehidi, disa nënprodukte të reaksionit dhe një pjesë e fenolit të pa reaguar. Sidoqoftë, ndodh edhe polikondensim i mëtejshëm, i shoqëruar me një rritje të viskozitetit të oligomerëve dhe një ulje të përmbajtjes së fenolit të lirë (deri në 7-10%). Rritja e viskozitetit dhe veçanërisht pika e rënies lehtësohet nga një rritje e temperaturës në fund të tharjes, kështu që procesi zakonisht përfundon në 120 - 130 ° C dhe një presion të mbetur prej 400 - 600 mm Hg.

Procesi teknologjik i marrjes oligomerët e tipit resol Metoda e grupit është e ngjashme me procesin e prodhimit të novolacëve, por për shkak të tendencës së rezolës për t'u shndërruar në rezitol, prodhimi i oligomerëve të resolit është më i vështirë. Gjatë sintetizimit të resoleve, është e nevojshme të respektohet rreptësisht koha e polikondensimit, e cila është e paracaktuar për secilën markë të oligomerit. Një rritje në kohëzgjatjen e procesit çon në një rritje të viskozitetit të oligomerëve të rezolit dhe një ulje të kohës së pjekjes së përbërjeve të bazuara në to. Për shkak të rrjedhshmërisë së tyre të ulët, materiale të tilla nuk mund të përdoren për prodhimin e produkteve me madhësi të madhe dhe produkteve të konfigurimeve komplekse.

Ndryshe nga novolakët, produktet e kondensimit fillestar të formuar gjatë përgatitjes së ligomerëve të resolit kanë tretshmëri më të madhe në përzierjen e reaksionit dhe hidrofilitet më të madh. Prandaj, ndarja e përzierjes ndodh më pak qartë, dhe nganjëherë shtresa ujore nuk ndahet fare. Në shumë raste, emulsionet ujore të produkteve të polikondensimit (oligomerët e emulsionit), të marra pas përfundimit të procesit të polikondensimit dhe kullimit të fazës ujore, gjejnë zbatim praktik.

Në varësi të qëllimit, oligomerët e rezolit mund të përftohen të lëngshëm ose praktikisht anhidrë ose të ngurtë (të ashtuquajturat resolat e thata). Një operacion kritik në prodhimin e oligomerëve resol është tharja e tyre. Për të kontrolluar procesin e tharjes, përcaktohet koha gjatë së cilës 1 g oligomer në 150˚C në një pllakë polikondensimi bëhet i pafushëm dhe i patretshëm (shkalla e polikondensimit). Për resolat e thata duhet të jetë së paku 50 s.

Aplikacion. Oligomerët fenol-formaldehid (PFO) përdoren më gjerësisht në prodhimin e llojeve të ndryshme të plastikës (shih. Fenoplastika, Plastika e shkumëzuar). Sasi të mëdha të rrëshirave të rezolës përdoren për të prodhuar kompensatë dhe materiale të ndryshme me bazë druri (shih Plastikë druri), si dhe për lidhjen e tekstil me fije qelqi dhe asbestin në prodhimin e materialeve izoluese të nxehtësisë dhe zërit. FFO përdoret në prodhimin e mjeteve gërryese - rrota bluarëse dhe tehe, dhe në industrinë e shkritores - për të prodhuar kallëpe guaska. FFO kanë një rëndësi të madhe si bazë për llaqet, smaltet, ngjitësit dhe ngjitësit (shih. Verniqe dhe smalt fenol-formaldehid, Ngjitës fenol-formaldehid, Komponime vulosëse), si dhe për prodhimin e fibrave (shih. Fijet fenol-formaldehide).

Prodhimi i FFO është vazhdimisht në rritje. FFO-të u sintetizuan për herë të parë në 1872 nga A. Bayer. Prodhimi i tyre filloi në SHBA në vitin 1909. bazuar në veprën e L. G. Bekeland, prandaj produktet e para industriale (resitet e derdhura) u njohën me emrin tregtar bakelit. Më vonë, ky emër fitoi një kuptim më të gjerë dhe nganjëherë përdorej si sinonim për rrëshirat fenol-formaldehide. Në Rusi, prodhimi i mbetjeve të hedhura nën emrin karbolit u organizua në 1912 - 1914. G. S. Petrov, K. I. Tarasov dhe V. I. Lisev.

3.10.3.2. Fenoplastika

Plastika fenolike, plastika fenolike (F.) janë plastika të bazuara në rrëshira fenol-formaldehide, kryesisht fenol-formaldehid.

Përveç oligomerit, polimerët mund të përmbajnë një mbushës, një ngurtësues për polimerët novolac, një katalizator shërues për polimerët e rezolës, një plastifikues, një lubrifikant, një agjent përmasash, një agjent fryrës dhe një ngjyrë. Ka F. të paplotësuara (shih. Oligomerët fenol-formaldehid) dhe të mbushura, duke përfshirë të shkumëzuara (shih. Fenolike të mbushura me gaz).

Rëndësia më e madhe praktike kanë materialet e presimit. Në varësi të mbushësit të përdorur dhe shkallës së bluarjes së tij, të gjitha materialet e shtypjes mund të ndahen në tre lloje: me mbushës pluhuri (pluhurat e shtypit), me mbushës fijor (fibra, faolite, masa asbesti etj.) dhe me mbushës fletësh (të laminuara. plastikës).

Materialet e shtypjes me mbushës pluhuri

Pluhurat e shtypit përdoren për prodhimin e një shumëllojshmërie të gjerë produktesh - shtëpiake dhe teknike. Në varësi të qëllimit të produkteve, u vendosen kërkesa të ndryshme, të cilat plotësohen nga prodhimi i pluhurave për shtypje me veti të veçanta. Teknologjia për prodhimin e pluhurave të shtypit të markave të ndryshme është kryesisht e ngjashme, megjithëse ka dallime të konsiderueshme.

Përbërësit kryesorë të pluhurave të shtypit. Pluhurat e shtypjes janë kompozime që përfshijnë një oligomer, një mbushës, një ngurtësues dhe një përshpejtues të shërimit oligomer, një lubrifikant, një ngjyrues dhe aditivë të ndryshëm të veçantë.

Lidhës. Oligomeri është një lidhës në materialin e shtypjes, duke siguruar impregnim dhe lidhje të grimcave të përbërësve të mbetur në një masë homogjene në një presion dhe temperaturë të caktuar. Për shkak të oligomerit të kuruar, arrihet soliditeti dhe ruajtja e formës së dëshiruar të produktit të përfunduar. Vetitë e oligomerëve përcaktojnë vetitë themelore të materialeve të shtypjes. Për shembull, bazuar në një oligomer fenol-formaldehid me një katalizator alkalik, është e pamundur të përftohet një pluhur shtypës i papërshkueshëm nga uji me veti të larta dielektrike, por shpejtësia e tij e kurimit është shumë e lartë në krahasim me pluhurat e bazuara në lidhës të tjerë. Në prodhimin e pluhurave të shtypjes përdoren edhe oligomerët novolac edhe resol, sipas të cilëve pluhurat quhen novolac ose resol.

Mbushëse. Forca mekanike, rezistenca ndaj ujit, rezistenca ndaj nxehtësisë, vetitë dielektrike dhe rezistenca kimike e pluhurave të shtypjes varen kryesisht nga karakteri i interpretuesit. Në prodhimin e pluhurave të shtypjes, përdoren mbushës mineral dhe organik. Nga mbushësit me origjinë organike përdoret kryesisht mielli i drurit - dru halor i bluar imët. Linjina dhe mielli i bakelitit, i cili është mbetje e grimcuar nga prodhimi i produkteve të shtypjes, përdoret në sasi të kufizuar. Mbushësit minerale: kaolinë, lithoponi, mika, mielli i kuarcit, fluospari etj. përdoren më rrallë. Produktet e marra duke i përdorur ato kanë veti fizike dhe mekanike relativisht të ulëta, por janë më të larta se pluhurat e shtypjes me mbushës me origjinë organike në rezistencën ndaj ujit dhe rezistencës ndaj nxehtësisë. Përveç kësaj, kur përdoren pluhurat me një mbushës mineral, temperaturat më të larta gjatë përpunimit janë të lejueshme, ndërsa mielli i drurit dekompozohet në temperatura mbi 200 ° C, gjë që përkeqëson ndjeshëm cilësinë e materialit. Prandaj, në industri, mbushësit e të dy llojeve shpesh kombinohen për të marrë materiale që kanë një grup të vetive të dëshiruara. Disa mbushës u japin pluhurave veti specifike. Për shembull, mika përdoret në materialet e shtypjes që përdoren për prodhimin e produkteve rezistente ndaj harkut dhe pjesëve izoluese me frekuencë të lartë; grafiti u jep produkteve veti gjysmëpërçuese; Fluorspati rrit rezistencën e harkut të produkteve, dhe asbesti rrit rezistencën ndaj nxehtësisë.

Mekanizmi i ndërveprimit midis mbushësit dhe polimerit ende nuk është sqaruar. Supozohet se në rastin e një mbushësi mineral, vetëm polimeri mbështjell grimcat e tij, dhe kur përdorni mbushës me origjinë organike, ekziston një ndërveprim kimik i polimerit me mbushësin, për shembull, me celulozën dhe linjinën, të cilat janë pjesë të miellit të drurit.

Ngurtësues dhe përshpejtues kurues. Heksamina përdoret si ngurtësues në prodhimin e pluhurave të shtypjes novolac. Ndonjëherë shtohet në sasi të vogla për të përshpejtuar shërimin e oligomerëve të resolit. Së bashku me forcuesit, përbërjet shpesh përfshijnë përshpejtues shërues: oksid kalciumi ose magnezi, acide minerale, acide sulfonike organike dhe derivatet e tyre. Në oligomerët novolac, roli i tyre me sa duket reduktohet në neutralizimin e acideve të lira, dhe në fazën e kurimit të oligomerëve novolac dhe resol, këto okside lidhin grupet hidroksil të bërthamave fenolike dhe formojnë fenolate, duke qenë kështu një agjent shtesë ndërlidhës:

Është gjithashtu e mundur që oksidet metalike të lidhin fenolin e lirë që përmbahet në oligomerët dhe në këtë mënyrë të ndihmojnë në rritjen e shkallës së kurimit:

Përdorimi i oksideve të metaleve bën të mundur përmirësimin e disa vetive të pluhurave të shtypjes, siç është rezistenca ndaj nxehtësisë.

Lubrifikantë përmirëson aftësinë në tabletë të pluhurave të shtypjes, parandalon ngjitjen e produkteve në myk gjatë përpunimit dhe lehtëson heqjen e tyre nga myku pas shtypjes. Për më tepër, supozohet se lubrifikantët zvogëlojnë fërkimin midis grimcave të materialit të shtypjes, si rezultat i të cilave rritet duktiliteti dhe rrjedhshmëria e materialit gjatë procesit të presimit. Si lubrifikantë në prodhimin e pluhurave të shtypit, përdoren acide me origjinë bimore, për shembull, oleik ose stearik, kripërat e tyre - stearat Ca, Ba, Zn ose Cd, stearinë.

Ngjyra dhe pigmente. Për prodhimin e produkteve të shtypit të lyer, përdoren ngjyra dhe pigmente organike dhe minerale që kanë rezistencë të lartë ndaj nxehtësisë dhe qëndrueshmëri ndaj dritës. Ato futen ose direkt në lidhës ose kur përzihen përbërësit. Ngjyra mbizotëruese e shumicës së produkteve teknike fenolike është e zeza. Për t'i ngjyrosur ato, përdoret një bojë organike - nigrosin e tretshme në alkool, si dhe lithopone, mumje, etj.

Ngjyra e produkteve të shtypit ndryshon gjatë funksionimit. Arsyeja kryesore për këtë është ndërveprimi i bojës me fenolin, formaldehidin dhe katalizatorin, i cili pjesërisht mbetet në gjendje të lirë në polimer. Ky proces ndodh nën ndikimin e dritës së diellit, nxehtësisë, lagështisë, etj., dhe ngjyra të ndryshme ndryshojnë ngjyrën me ritme të ndryshme.

Receta për shtypje pluhur. Pluhurat e presës Novolac dhe resol përpunohen në produkte kryesisht me presim dhe, së fundmi, me derdhje. Formulimi më i zakonshëm i pluhurit të presës Novolac që përdoret për përpunim me presim është dhënë më poshtë (në masë, pjesë):

Për përpunimin me derdhje me injeksion, përdoret pluhur shtypës i formulimit të mëposhtëm (në masë, pjesë):

Përmbajtja e shtuar e lidhësit në formulim siguron lëvizshmëri më të madhe të masës. Për më tepër, për të rritur rrjedhshmërinë e përbërjes, furfural futet në të direkt gjatë procesit të rrotullimit (3 pjesë të peshës për 100 pjesë të peshës).

Formulimet e pluhurave të shtypjes së resolit ndryshojnë në një gamë më të gjerë në varësi të qëllimit të materialit. Kështu, përmbajtja e lidhësit varion nga 35 në 50%, dhe oksidet e kalciumit ose magnezit nga 0,7 në 2,5%. Heksamina shtohet në pluhurat e resolit bazuar në oligomerët kresol-formaldehid ose përzierjet e oligomerëve resol dhe novolac.

Formulimet e pluhurit shumë të mbushur përfshijnë përbërje që përmbajnë mbi 80% të peshës. mbushës, për shembull, grafit artificial (i ashtuquajturi antegmit– plastikë grafit), rërë kuarci, gërryes kokrrizues (elektrokorund, diamant etj.). Format e derdhjes dhe bërthamat janë bërë nga kompozime që përmbajnë rërë kuarci (95-97% peshë), direkt në vendin e përdorimit të produkteve të bëra prej tyre.

Vetitë e pluhurave të shtypit. Pluhurat e shtypjes Novolac dhe resol duhet të kenë disa veçori teknologjike që bëjnë të mundur përpunimin e tyre në produkte. Vetitë më të rëndësishme teknologjike të pluhurave të shtypura përfshijnë vëllimin specifik, aftësinë në tabletë, rrjedhshmërinë, shpejtësinë e ngurtësimit dhe tkurrjen.

Në fazën e përgatitjes së pluhurit të shtypjes për përpunim, tregues të rëndësishëm janë vëllimi specifik dhe aftësia për tabletë. Pluhurat e shtypjes të përgatitura me metoda emulsioni dhe llak kanë një vëllim specifik më të lartë, ndërsa pluhurat e shtypjes të përgatitura me metoda me rul dhe me ekstrudion kanë një vëllim specifik më të ulët.

Përshtatshmëria në tabletë bën të mundur përpunimin me produktivitet të lartë të pluhurit të shtypjes në produkte. Aftësia e pluhurit të shtypjes për të formuar një tabletë (briket) përcaktohet nga shtypja e ftohtë në makinat e tabletave.

Rrjedhshmëria përcakton aftësinë e pluhurit të shtypjes për të mbushur zgavrën e mykut gjatë shtypjes ose derdhjes. Rrjedhshmëria matet në një kallëp të veçantë Raschig në kushte standarde. Rrjedhshmëria e pluhurave të shtypjes, në varësi të llojit të lidhësit dhe qëllimit të materialit të shtypjes, ndryshon shumë - nga 35 në 200 mm. Pluhurat e shtypjes me rrjedhshmëri më të vogël se 35 mm nuk janë në gjendje të mbushin në mënyrë uniforme kallëpin gjatë procesit të presimit të produkteve. Sidoqoftë, me rritjen e rrjedhshmërisë, humbjet në fazën e shtypjes rriten (materiali "rrjedh" nga kallëpi, duke formuar një grykë të trashë) dhe shpejtësia e ngurtësimit zvogëlohet. Pluhurat e shtypjes me lëngshmëri të lartë përdoren për prodhimin e produkteve me profile komplekse, ndërsa ato me lëngshmëri të ulët përdoren për produkte me përmasa të vogla dhe konfigurime të thjeshta.

Shpejtësia e pjekjes është treguesi më i rëndësishëm i vetive teknologjike të pluhurit të shtypjes, i cili përcakton produktivitetin e pajisjes në fazën e përpunimit. Për lidhësit fenol-formaldehid, shkalla e kurimit ndryshon shumë, duke u rritur ndjeshëm kur përdoren produkte që kombinojnë oligomerët fenol-formaldehid me termoplastikë.

Tkurrja karakterizon ndryshimin në madhësinë e mostrave gjatë përpunimit dhe funksionimit të produkteve. Për pluhurat e presës fenolike është 0.4 – 1%. Në tabelat 3.18 dhe 3.19 jepen disa tregues të produkteve të prodhuara nga materialet e presës Novolac.

Ky punim ofron një përshkrim të përgjithshëm të rrëshirave fenol-formaldehide, rrëshirat novolac dhe resol janë konsideruar veçmas. Prezantohen reaksionet dhe diskutohen mekanizmat e formimit dhe shërimit të rrëshirave novolac dhe resol, si dhe vetitë e tyre themelore. Janë marrë në konsideratë teknologjitë për prodhimin e rrëshirave dhe llaqeve novolac, rrëshirave dhe llaqeve të rezolës, rrëshirave të rezolës së emulsionit, alkooleve fenol dhe koncentrateve fenol-formaldehide. Janë dhënë recetat dhe parametrat teknologjikë për marrjen e rrëshirave të konsideruara duke përdorur metoda batch dhe të vazhdueshme. Bazuar në këtë informacion, u krye një vlerësim krahasues i rrëshirave fenol-formaldehid novolac dhe resol, si dhe përbërjeve të bazuara në to, duke bërë të mundur vlerësimin e avantazheve dhe disavantazheve të përdorimit të tyre në fusha të ndryshme, përfshirë prodhimin e fenolit. plastika dhe produktet e bëra prej tyre.

rrëshirat fenol-formaldehide

rrëshirat novolac

rrëshirat resol

shërimin

urotropinë

1. Bachman A., Müller K. Phenoplastics / A. Bachman, K. Müller; korsi me të. L.R. Vin, V.G. Gevita. – M.: Kimi, 1978. – 288 f.

2. Bratsykhin E.A., Shulgina E.S. Teknologjia e plastikës: tekst shkollor. manual për shkollat ​​teknike / E.A. Bratsykhin, E.S. Shulgina. – Botimi i 3-të, i rishikuar. dhe shtesë – L.: Kimi, 1982. – 328 f.

3. Vlasov S.V., Kandyrin L.B., Kuleznev V.N. dhe të tjera Bazat e teknologjisë së përpunimit të plastikës / S.V. Vlasov, L.B. Kandyrin, V.N. Kuleznev - M.: Kimi, 2004 - 600 f.

4. Kochnova Z.A., Zhavoronok E.S., Chalykh A.E. Rrëshirat epokside dhe forcuesit: produkte industriale / Z.A. Kochnova, E.S., Zhavoronok, A.E. Chalykh – M.: Paint-Media LLC, 2006. – 200 f.

5. Kryzhanovsky V.K., Kerber M.L., Burlov V.V., Panimatchenko A.D. Prodhimi i produkteve nga materiale polimerike: tekst shkollor. shtesa / V.K. Kryzhanovsky, M.L. Kerber, V.V. Burlov, A.D. Panimatchenko - Shën Petersburg: Profesioni, 2004. - 464 f.

6. Kutyanin G.I. Masat plastike dhe mallrat kimike shtëpiake / G.I. Kutyatin - M.: Kimi, 1982. - 186 f.

7. Mikhailin Yu.A. Polimere dhe materiale polimerike rezistente ndaj nxehtësisë / Yu.A. Mikhailin - Shën Petersburg: Profesioni, 2006. - 624 f.

8. Nikiforov V.M. Teknologjia e metaleve dhe materialeve të tjera strukturore [Tekst] / V.M. Nikiforov. – Botimi i 9-të, i fshirë. – Shën Petersburg: Politekhnika, 2009 – 382 f.

9. Materialet e përbëra polimer. Vetitë. Struktura. Teknologjitë / ed. A.A. Berlini. – Shën Petersburg: Profesioni, 2009. – 560 f.

10. Teknologjia e industrive më të rëndësishme: Teksti mësimor / bot. JAM. Ginberg, B.A. Khokhlova - M.: Shkolla e Lartë., 1985. – 496 f.

11. Teknologjia e plastikës / nën. ed. V.V. Korshak – botimi i 3-të, i rishikuar. dhe shtesë – M.: Kimi, 1985. – 560 f.

12. Enciklopedia e polimereve. Vëllimi 3 / bot. V.A. Kabanova - M.: Enciklopedia Sovjetike, 1977. - 1152 f.

TEKNOLOGJIA E PËRGATITJES DHE VETITË E RRËSHIRAVE FENOL-FORMALDEHID DHE PËRBËRJET E BAZUARA NË TO.

1 Universiteti Shtetëror Vladimir me emrin Alexander Grigorevich dhe Nikolay Grigorevich Stoletov

Abstrakt:

Në këtë artikull janë paraqitur karakteristikat e përgjithshme të rrëshirave fenol-formaldehide, konsiderohen veçmas rrëshira novolac dhe resol. Përfaqësoi reaksionet dhe mekanizmat e formimit dhe shërimit të rrëshirave novolak dhe resol dhe vetitë e tyre themelore. Shqyrton teknologjinë e rrëshirave dhe llaqeve novolac, rrëshirave dhe llaqeve të rezolës, rrëshirave të rezolës së emulsionit, fenol-alkooleve dhe koncentrateve fenol-formaldehid. Paraqiti formulimin dhe parametrat teknologjikë të marrjes së rrëshirave të konsideruara me metoda batch dhe të vazhdueshme. Mbi bazën e këtij informacioni, bëhet një vlerësim krahasues i rrëshirave fenol-formaldehid novolac dhe resol, dhe përbërjet në bazë të tyre, i cili ju lejon të vlerësoni avantazhet dhe disavantazhet e aplikimit të tyre në fusha të ndryshme, duke përfshirë prodhimin e plastikës fenolike dhe produkteve prej tyre.

Fjalë kyçe:

rrëshirë fenol-formaldehide

heksametilentetramina

Aktualisht, rrëshirat sintetike të marra si rezultat i reaksioneve të polikondensimit ose polimerizimit përdoren gjerësisht në ndërtim dhe industri të ndryshme. Ato përdoren më gjerësisht si lidhës për prodhimin e materialeve të përbëra, ngjitësve dhe në industrinë e bojës dhe llakut. Përparësitë kryesore të përdorimit të rrëshirave sintetike janë ngjitja e lartë e tyre me shumicën e materialeve dhe rezistenca ndaj ujit, si dhe forca mekanike, qëndrueshmëria kimike dhe termike.

Në të njëjtën kohë, rrëshirat sintetike praktikisht nuk përdoren në formën e tyre të pastër, por përdoren si bazë e përbërjeve që përmbajnë aditivë të ndryshëm si mbushës, hollues, trashës, ngurtësues, etj.

Futja e aditivëve lejon që dikush të rregullojë gjerësisht vetitë teknologjike të kompozimeve dhe vetitë e performancës së produkteve të marra prej tyre. Sidoqoftë, vetitë e përbërjes përcaktohen kryesisht nga vetitë e rrëshirës sintetike. Zgjedhja e teknologjisë dhe parametrave për formimin e produkteve nga përbërja varet gjithashtu nga zgjedhja e rrëshirës.

Rrëshirat sintetike më të përdorura aktualisht përfshijnë ure, alkid, epoksi, poliamide dhe rrëshira fenolike (kryesisht fenol-formaldehid).

Karakteristikat e përgjithshme të rrëshirave fenol-formaldehid FFS [-C6H3(OH)-CH2-]n janë produkte oligomerike të lëngëta ose të ngurta të reaksionit të polikondensimit të fenolit C6H5OH ose homologëve të tij (kresolet CH3-C6H5-OH dhe ksilenolet (CH3)2-C6H5 -OH) me formaldehid (metanalem H2-C=O) në prani të acidit (HCl klorhidrik, H2SO4 sulfurik, oksalik H2C2O4 dhe acideve të tjera) dhe alkaline (amoniak NH3, hidrat amoniaku NH4OH, hidroksid natriumi NaOH, hidroksid bariumi )2) katalizatorë të tipit.

Formaldehidi zakonisht përdoret në formën e një tretësire ujore të stabilizuar me metanol, të quajtur formaldehid CH2O. H2O. CH3OH. Në disa raste, fenoli zëvendësohet nga fenole të zëvendësuara ose resorcinol (C6H4(OH)2), dhe formaldehidi zëvendësohet pjesërisht ose plotësisht nga furfural C5H4O2 ose nga produkti i polimerizimit të formaldehidit - paraformon OH(CH2O)nH, ku n = 8 - 100.

Roli i grupeve funksionale reaktive në këto komponime luhet nga:

Në fenol ka tre lidhje CH në dy pozicione orto dhe para (zëvendësimi në dy pozicione orto është më i lehtë);

Në formaldehid ekziston një lidhje e dyfishtë C=O e aftë për të shtuar në atomet C dhe O.

Në varësi të natyrës dhe raportit të përbërësve, si dhe nga katalizatori i përdorur, rrëshirat fenol-formaldehide ndahen në dy lloje: rrëshira termoplastike ose novolac dhe rrëshira termofikse ose resol.

Procesi i formimit të rrëshirave fenolike është shumë kompleks. Më poshtë janë reagimet e formimit të rrëshirave fenol-formaldehide, të krijuara në bazë të punës së Koebner dhe Wanscheidt dhe të cilat aktualisht janë të pranuara përgjithësisht.

Karakteristikat e rrëshirave novolac

Rrëshirat Novolac (NR) janë kryesisht oligomere lineare, në molekulat e të cilave bërthamat fenolike janë të lidhura me ura metileni -CH2-. Për të marrë rrëshira novolac, është e nevojshme të kryhet reaksioni i polikondensimit të fenolit dhe formaldehidit në një tepricë të fenolit (raporti i fenolit me aldehidin në mole është 6: 5 ose 7: 6) dhe në prani të katalizatorëve acid.

Në këtë rast, në fazën e parë të reaksionit, do të formohen alkoolet p- dhe o-monoksibenzil:

Në një mjedis acid, alkoolet fenolike reagojnë shpejt (kondensohen) me fenolin dhe formojnë dihidroksidifenilmetane, për shembull:

Dihidroksidifenilmetanet që rezultojnë reagojnë me formaldehid ose alkoole fenolike. Rritja e mëtejshme e zinxhirit ndodh për shkak të shtimit sekuencial të formaldehidit dhe kondensimit.

Ekuacioni i përgjithshëm i polikondensimit në një mjedis acid, që çon në formimin e HC, ka formën:

ku n ≈ 10.

Në kushte normale të kondensimit novolac, shtimi i formaldehidit në bërthamën fenolike ndodh kryesisht në pozicionin para dhe formula e mësipërme nuk pasqyron strukturën e vërtetë të rrëshirës. Ortonovolakët, pra oligomerët fenol-formaldehid me shtim vetëm në pozicionin orto, fitohen vetëm me metoda speciale polikondensimi. Ato janë me interes të konsiderueshëm për shkak të strukturës së tyre të rregullt dhe mundësisë së përftimit të komponimeve me peshë molekulare relativisht të lartë.

Molekulat e rrëshirës novolac nuk janë në gjendje të hyjnë në një reaksion polikondensimi me njëra-tjetrën dhe nuk formojnë struktura hapësinore.

Kurimi i rrëshirave novolac

Rrëshirat Novolac janë polimere termoplastikë që zbuten dhe madje shkrihen kur nxehen dhe ngurtësohen kur ftohen. Për më tepër, ky proces mund të kryhet shumë herë.

Rrëshirat Novolac mund të bëhen të tretshme dhe të patretshme duke i trajtuar me ngurtësues të ndryshëm: formaldehid, paraform ose më shpesh heksametilentetraminë (urotropinë) C6H12N4:

Heksamina shtohet në një sasi prej 6 - 14% dhe përzierja nxehet në një temperaturë prej 150 - 200 ° C. Një përzierje e bluar e rrëshirës novolac me heksametilentetraminë (heksatropinë) quhet pulverbakelit.

Kur nxehet, urotropina dekompozohet me formimin e urave të dimetileniminës (I) dhe trimetilenaminës (II) midis molekulave të rrëshirës:

Këto ura më pas shpërbëhen me çlirimin e amoniakut dhe komponimeve të tjera që përmbajnë azot, dhe midis molekulave të rrëshirës krijohen ura metileni -CH2- dhe lidhje termoqëndrueshme -CH=N-CH2-.

Rrëshirat Novolac, kur nxehen me metenaminë, i nënshtrohen të njëjtave tre faza të pjekjes si rrëshirat resol.

Vetitë e rrëshirave novolac

Në varësi të teknologjisë së prodhimit, rrëshirat novolac janë substanca qelqi të forta, të brishta në formën e copave, thekoneve ose kokrrizave me një ngjyrë që varion nga e verdha e lehtë në të kuqe të errët (Fig. 1).

Oriz. 1. Paraqitja e rrëshirave novolac

Tabela 1

Vetitë e rrëshirave novolac në prani të heksametilentetraminës 10% (urotropine)

Shënime: *Pika e rënies është temperatura në të cilën rrëshira fillon të marrë formë të lëngshme dhe bie në formë pikash ose noton nga ena matëse nën ndikimin e gravitetit. **Koha e xhelatinizimit është koha gjatë së cilës rrëshira polimerizohet dhe kthehet në një gjendje të ngurtë, të patretshme dhe të patretshme. Gjatë kësaj kohe, rrëshira mbetet e lëngshme, e përshtatshme për përpunim dhe përdorim.

Rrëshirat Novolac janë shumë të tretshme në alkoole, ketone, estere, fenole dhe solucione ujore të alkaleve. Në ujë, rrëshirat novolac fryhen dhe zbuten, dhe në mungesë të lagështirës ato janë të qëndrueshme në raft.

Karakteristikat kryesore të rrëshirave novolac të prodhuara nga industria (gradat SF) janë paraqitur në tabelë. 1 .

Karakteristikat e rrëshirave të rezolës

Rrëshirat resol (RS), të quajtura edhe bakelite, janë një përzierje oligomerësh linearë dhe të degëzuar që përmbajnë një numër të madh grupesh metilol -CH2OH, të afta për transformime të mëtejshme. Për të marrë rrëshira resol, është e nevojshme të kryhet reaksioni i polikondensimit të fenolit dhe formaldehidit në një tepricë të formaldehidit (raporti i aldehidit me fenolin në mole 6: 5 ose 7: 6) dhe në prani të katalizatorëve bazë.

Në këtë rast, në fazën e parë të reaksionit të polikondensimit, do të përftohen derivatet mono-, di- dhe trimetilol të fenolit (alkoolet fenol):

Në temperaturat mbi 70°C, alkoolet fenolike ndërveprojnë me njëri-tjetrin për të formuar komponime binare dhe trenukleare:

Dimerët që rezultojnë mund të reagojnë me monoalkoolet ose me njëri-tjetrin, duke formuar oligomerë me një shkallë më të lartë polikondensimi, për shembull:

Ekuacioni i përgjithshëm i polikondensimit në këtë rast mund të përfaqësohet si më poshtë:

ku m = 4 - 10, n = 2 - 5.

Rrëshira e përftuar si rezultat i një reaksioni të tillë polikondensimi quhet resol.

Rrëshirat resol në disa raste mund të përmbajnë edhe grupe eterike dimetileni -CH2-O-CH2-, për shkak të të cilave formaldehidi lirohet prej tyre kur nxehet.

Kurimi i rrëshirave me rezol

Rrëshirat resol janë polimere termoset që, kur nxehen, i nënshtrohen degradimit kimik të pakthyeshëm pa shkrirë. Në këtë rast, një ndryshim i pakthyeshëm në vetitë ndodh si rezultat i ndërlidhjes së zinxhirëve molekularë me lidhje të kryqëzuara. Rrëshira ngurtësohet dhe ndryshon nga një gjendje e shkrirë në një gjendje të ngurtë. Temperatura e pjekjes mund të jetë ose e lartë (80-160°C) gjatë pjekjes së nxehtë ose e ulët gjatë pjekjes së ftohtë. Kurimi ndodh për shkak të ndërveprimit të grupeve funksionale të vetë materialit ose me ndihmën e ngurtësuesve të ngjashëm me ata që përdoren për rrëshirat novolac.

Rrëshirat resol shërohen gjithashtu gjatë ruajtjes afatgjatë, madje edhe në temperatura normale.

Ekzistojnë tre faza të kondensimit ose tre lloje të rrëshirave të rezolës:

Faza A (rezol) - një përzierje e përbërjeve me peshë molekulare të ulët të produkteve të reaksionit të polikondensimit;

Faza B (resitol) është një përzierje e rrëshirës së rezolës dhe komponimeve të infuzueshme dhe të patretshme me peshë të lartë molekulare.

Faza C (resit) është një rrëshirë e përbërë kryesisht nga komponime tredimensionale me peshë molekulare të lartë.

Këto transformime ndodhin si rezultat i kondensimit të grupeve metilol me atome të lëvizshme të hidrogjenit në pozicionet ortho dhe para të unazës së fenilit:

Si dhe ndërveprimi i grupeve metilol me njëri-tjetrin:

Struktura e resites mund të thjeshtohet si më poshtë:

Rrëshirat e rezolës mund të kurohen edhe në të ftohtë në prani të acideve (acidi klorhidrik, fosforik, p-toluensulfonik, etj.). Rezitet e kuruar në prani të acideve sulfonike të naftës RSO2OH (ku R është një radikal hidrokarbur) quhen karbolite, dhe në prani të acidit laktik C3H6O3 - neoleukorite.

Kur nxehet, shërimi i rrëshirave të rezolës përshpejtohet me shtimin e oksideve të metaleve alkaline tokësore: CaO, MgO, BaO.

Vetitë e rrëshirave të rezolës

Në gjendjen fillestare (faza A), rrëshirat e rezolës ndahen në të ngurta dhe të lëngshme. Lëndët e ngurta (“rrëshirat e thata”) janë substanca të ngurta të brishta nga ngjyra e verdhë e lehtë në të kuqërremtë, në varësi të katalizatorit të përdorur dhe ndryshojnë pak në pamje nga rrëshirat novolac (shih Fig. 1). Rrëshirat resol përmbajnë sasi më të larta të fenolit të lirë sesa rrëshirat novolac, gjë që rezulton në një pikë shkrirjeje më të ulët. Rrëshirat resol, si rrëshirat novolac, treten në alkoole, ketone, estere, fenole, tretësira ujore të alkaleve dhe gjithashtu bymehen në ujë.

Karakteristikat kryesore të soleve të ngurta të prodhuara nga industria (gradat IF) janë paraqitur në Tabelën. 2.

tabela 2

Vetitë e rrëshirave me rezol të ngurtë

Rrëshirat e lëngshme janë një tretësirë ​​koloidale e rrëshirës në ujë (Fig. 2), e përftuar në prani të një katalizatori amoniak ose amoniak-barium dhe ndahen në bakelite të lëngëta dhe rrëshira me bazë uji.

Karakteristikat kryesore të resoleve të lëngshme të prodhuara nga industria (gradat BZh dhe OF) janë paraqitur në tabelë. 3.

Oriz. 2. Paraqitja e rrëshirave të rezolës së lëngshme

Tabela 3

Vetitë e rrëshirave të rezolës së lëngshme

Kur nxehet ose ruhet për një kohë të gjatë, resol kalon në fazën B (resitol), dhe më pas në fazën C (resit). Resitoli është i pazgjidhshëm në tretës, por vetëm bymehet në to, nuk shkrihet, por zbutet kur nxehet.

Resit është një ngjyrë e verdhë e lehtë në vishnje ose kafe. Resit nuk shkrihet ose zbutet kur nxehet, dhe është i patretshëm dhe nuk fryhet në tretës.

Vetitë kryesore të reziteve të përftuara nga tharja e rrëshirave të rezolës janë paraqitur në tabelë. 4 .

Tabela 4

Vetitë e resiteve

Modifikimi i aditivëve për FFS

Për të ndryshuar me qëllim vetitë e rrëshirave fenol-formaldehid, përdoret metoda e modifikimit kimik. Për ta bërë këtë, përbërësit e aftë për të bashkëvepruar me fenolin dhe formaldehidin futen në reaksion gjatë prodhimit të tyre.

Para së gjithash, këto janë forcuesit që u diskutuan më herët. Sulfatet e amonit, fosfatet dhe kloruret e amonit në një sasi prej 0,1-5% përdoren si përshpejtues shërues për rrëshirat fenol-formaldehide.

Është e mundur të përdoret një përzierje e rrëshirave resol dhe novolac. Kjo rezulton në materiale më pak të ngurtë me veti më të mira ngjitëse.

Me futjen e anilinës C6H5NH2 rriten vetitë dielektrike dhe rezistenca ndaj ujit, me futjen e uresë CH4N2O - rezistencë ndaj dritës, me futjen e alkoolit furil C4H3OCH2OH - rezistenca kimike. Për të përmirësuar rezistencën ndaj alkalit, rrëshirat modifikohen me komponime fluori bor ose mbushen me grafit ose karbon, dhe shtohet deri në 20% dikloropropanol.

Për të dhënë aftësinë për t'u tretur në tretës jopolarë dhe për t'u kombinuar me vajra bimore, rrëshirat fenol-formaldehid modifikohen me kolofon C19H29COOH, alkool tert-butil (CH3)3COH; Rrëshirat e këtij lloji përdoren gjerësisht si bazë për llaqet fenolike.

Rrëshirat fenol-formaldehid kombinohen me oligomerë dhe polimerë të tjerë, për shembull me poliamide, për të dhënë rezistencë më të lartë ndaj nxehtësisë dhe ujit, elasticitet dhe veti ngjitëse; me klorur polivinil - për të përmirësuar rezistencën ndaj ujit dhe kimikateve; me goma nitrile - për të rritur forcën e goditjes dhe rezistencën ndaj dridhjeve, me polivinil butiral - për të përmirësuar ngjitjen (rrëshira të tilla janë baza e ngjitësve të tipit BF). Për të reduktuar brishtësinë dhe streset e brendshme, përdoren goma reaktive (thiokol, fluorlon).

Rrëshirat fenol-formaldehid përdoren për të modifikuar rrëshirat epokside në mënyrë që t'u japin atyre rezistencë më të lartë termike, acide dhe alkali. Është gjithashtu e mundur të modifikohen rrëshirat fenol-formaldehid me rrëshira epoksi në kombinim me metenaminë për të përmirësuar vetitë ngjitëse, për të rritur forcën dhe rezistencën ndaj nxehtësisë së produkteve.

Kohët e fundit, rrëshirat fenol-formaldehid shpesh modifikohen me melaminë C3H6N6 për të prodhuar rrëshira melamine-fenol-formaldehid.

Teknologji për prodhimin e FFS dhe kompozime të bazuara në to

Fazat kryesore të procesit teknologjik për prodhimin e FFS dhe përbërjeve të bazuara në to janë përgatitja e përzierjes së reaksionit, polikondensimi dhe tharja.

Oriz. 3. Skema e rrjedhës së procesit teknologjik për prodhimin e FFS dhe përbërjeve të bazuara në të: 1- Përzierja në një reaktor me vakum hermetik me ngrohje të njëkohshme; 2 - polikondensimi në një frigorifer tubular, grumbullimi i distilimit dhe shkarkimi në një enë të zakonshme (faza A); 3 - dehidratimi dhe heqja e komponentëve me peshë të ulët molekulare (të paqëndrueshme) (faza B); 4 - ngurtësimi në një njësi ftohëse (faza C); 5 - marrja e zgjidhjeve; 6 - ftohja në një viskozitet të caktuar dhe ndarja e ujit të katranit në rezervuarin e vendosjes; 7 - tharje nën vakum dhe hollim me tretës

Përgatitja e përzierjes së reaksionit përfshin shkrirjen e fenolit dhe marrjen e tretësirave ujore të katalizatorit. Përzierja e reaksionit përgatitet ose në mikserë alumini ose direkt në reaktor. Përbërja e përzierjes së reaksionit dhe mënyrat e prodhimit teknologjik varen nga lloji i rrëshirës së prodhuar (NS ose RS), funksionaliteti dhe reaktiviteti i lëndës së parë fenolike, pH e mjedisit të reagimit të katalizatorit të përdorur dhe aditivëve të futur.

Prodhimi i rrëshirave dhe llaqeve novolac

Në prodhimin e rrëshirave novolac, acidi klorhidrik, ose më rrallë acidi oksalik, përdoret si katalizator. Avantazhi i acidit klorhidrik është aktiviteti i tij i lartë katalitik dhe paqëndrueshmëria. Acidi oksalik është një katalizator më pak aktiv se acidi klorhidrik, por procesi i polikondensimit në prani të tij është më i lehtë për t'u kontrolluar, dhe rrëshirat janë më të lehta dhe më rezistente ndaj dritës. Acidi formik, i cili është gjithmonë i pranishëm në formaldehid, gjithashtu ka një efekt katalitik në procesin e polikondensimit.

Në mënyrë tipike, raportet e mëposhtme të përbërësve përdoren për prodhimin e rrëshirës novolac (pjesë sipas peshës): fenol = 100; acid klorhidrik (përsa i përket HC1) = 0,3; formalinë (përsa i përket formaldehidit) = 27.4. Formalina është një tretësirë ​​ujore që përmban 37 - 40% formaldehid dhe 6 - 15% alkool metil si stabilizues.

Në metodën e grupit për prodhimin e NS (Fig. 4), polikondensimi dhe tharja kryhen në një reaktor. Për të kryer polikondensimin, një përzierje e fenolit dhe formaldehidit ngarkohet në një reaktor të pajisur me një xhaketë shkëmbimi nxehtësie dhe një përzierës të tipit ankorues. Në të njëjtën kohë, furnizohet gjysma e sasisë së nevojshme të acidit klorhidrik (katalizatori shtohet në pjesë për të shmangur një reagim shumë të dhunshëm). Përzierja e reaksionit përzihet për 10 minuta dhe merret një mostër për të përcaktuar pH. Nëse pH është në intervalin 1,6-2,2, avulli furnizohet në xhaketën e reaktorit dhe përzierja e reaksionit nxehet në 70-75°C. Një rritje e mëtejshme e temperaturës ndodh për shkak të efektit termik të reaksionit.

Oriz. 4. Skema teknologjike për marrjen e FSF në mënyrë periodike: 1 - 3 - gota matëse; 4 - reaktor; 5 - mikser ankorimi; 6 - xhaketë e shkëmbimit të nxehtësisë; 7 - frigorifer-kondensator; 8 - kolektor i kondensatës; 9 - transportues; 10 - daulle ftohëse; 11 - rezervuari i vendosjes; 12 - valvula për furnizimin e kondensatës në reaktor; 13 - rubinet për kullimin e ujit dhe komponentëve të avullueshëm nga reaktori

Kur temperatura e përzierjes arrin 90°C, përzierja ndërpritet dhe, për të parandaluar vlimin e dhunshëm, futet ujë ftohës në xhaketë, furnizimi i të cilit ndërpritet pasi të jetë vendosur vlimi i njëtrajtshëm. Në këtë moment, ndizni përsëri mikserin, shtoni gjysmën e dytë të sasisë totale të acidit klorhidrik dhe pas 10-15 minutash, rifilloni furnizimin me avull në xhaketën e reaktorit. Avujt e ujit dhe formaldehidit të formuar gjatë procesit të vlimit hyjnë në frigorifer-kondensator, nga i cili tretësira ujore që rezulton përsëri hyn në reaktor.

Nëse në vend të acidit klorhidrik përdoret acid oksalik, atëherë ai ngarkohet në një sasi prej 1% ndaj peshës fenol në formën e një tretësire ujore 50% dhe me një lëvizje, pasi procesi nuk është aq intensiv sa në prani të acid klorhidrik.

Polikondensimi përfundon kur dendësia e emulsionit që rezulton arrin 1170 - 1200 kg/m3, në varësi të natyrës së lëndës së parë fenolike. Përveç densitetit të rrëshirës që rezulton, aftësia për xhel përcaktohet duke u ngrohur në 200°C. Në total, procesi zgjat 1.5-2 orë.

Në fund të reaksionit, përzierja në reaktor shtresohet: rrëshira mblidhet në fund, dhe uji i çliruar gjatë reaksionit dhe i shtuar me formaldehid formon shtresën e sipërme. Pas kësaj, fillon faza e tharjes së rrëshirës. Uji dhe substancat e avullueshme distilohen duke krijuar një vakum në aparat dhe duke përdorur një kondensator për t'i kulluar ato në një kolektor kondensate. Për të shmangur transferimin e rrëshirës në frigorifer, vakuumi rritet gradualisht. Temperatura e rrëshirës në fund të tharjes rritet gradualisht në 135-140°C. Pas përfundimit të tharjes, pason ekspozimi në temperatura të larta (trajtimi termik). Përfundimi i tharjes dhe trajtimit termik përcaktohet nga temperatura e rënies së rrëshirës, ​​e cila duhet të jetë në intervalin 95-105°C.

Lubrifikuesi futet në rrëshirën e përfunduar (për disa lloje pluhurash shtypëse), përzihet për 15-20 minuta dhe derdhet në një kazan ftohës. Rrëshira shtypet, bie në një transportues të fryrë nga ajri, ku ftohet plotësisht, pas së cilës paketohet në qese letre.

Për të marrë llak, rrëshira e tharë shpërndahet në alkool etilik, i cili në fund të procesit të tharjes derdhet direkt në reaktor. Përpara shpërbërjes, furnizimi me avull në xhaketë ndalet dhe frigoriferi kalon në kthimin e kundërt. Shpesh kryhet bashkëkondensimi i formaldehidit me fenol dhe anilinë. Rrëshirat e përftuara në këtë mënyrë janë lidhës për pluhurat e shtypjes, nga të cilat fitohen produkte me veti dielektrike të shtuara. Një veti negative e rrëshirave anilinofenol-formaldehid është aftësia e tyre për t'u djegur spontanisht gjatë procesit të prodhimit dhe gjatë kullimit.

Prodhimi i NS në mënyrë të vazhdueshme (shih Fig. 7) kryhet në pajisje kolone që funksionojnë në parimin e përzierjes "ideale" dhe të përbërë nga tre ose katër seksione të quajtura sirtarë. Një përzierje e fenolit, formalinës dhe një pjese të acidit klorhidrik përgatitet në një mikser të veçantë dhe futet në sirtarin e sipërm, ku përzihet përsëri. Pas kësaj, përzierja pjesërisht e reaguar kalon përmes tubit të transferimit nga pjesa e sipërme e sirtarit në pjesën e poshtme të sirtarit tjetër, duke kaluar në mënyrë sekuenciale nëpër të gjitha seksionet e aparatit. Në këtë rast, një pjesë shtesë e acidit klorhidrik furnizohet në secilën ndarje dhe përzierja përzihet. Procesi kryhet në pikën e vlimit të përzierjes të barabartë me 98-100°C.

Oriz. 5. Skema teknologjike për marrjen e FPS me metodë të vazhdueshme: 1 - reaktor me kolonë; 2.4 - frigoriferë; 3 - mikser; 5 - tharëse (shkëmbyes nxehtësie); 6 - marrës i katranit; 7 - rezervuari i vendosjes; 8 - anije fiorentine; 9 - anije ingranazhesh; 10 - daulle ftohëse; 11 - transportues

Emulsioni i rrëshirës së ujit nga dhoma e poshtme dërgohet për t'u ndarë në një ndarës, i cili është një enë fiorentine. Pjesa e ujit nga pjesa e sipërme e ndarësit furnizohet në rezervuarin e vendosjes, dhe më pas për pastrim të mëtejshëm, dhe pjesa e rrëshirës nga ndarësi dhe rezervuari i vendosjes pompohet nga një pompë ingranazhi në hapësirën e tubit të shkëmbyesit të nxehtësisë, në hapësirë ​​ndër-tubash nga e cila avulli ngrohës furnizohet me një presion prej 2,5 MPa. Rrëshira në formën e një filmi të hollë lëviz përgjatë sipërfaqes së tubave të shkëmbyesit të nxehtësisë, duke u ngrohur deri në një temperaturë prej 140-160 ° C. Përzierja që rezulton e rrëshirës dhe substancave të paqëndrueshme hyn në marrësin e rrëshirës - standardizuesin. Këtu, substancat e paqëndrueshme hiqen nga rrëshira dhe hiqen përmes pjesës së sipërme të aparatit për kondensimin dhe futjen e mëvonshme në mikser për përzierjen e reaksionit fillestar.

Rrëshira e nxehtë nga marrësi i rrëshirës derdhet në një kazan, i cili ftohet me ujë brenda dhe jashtë. Rezultati është një film i hollë rrëshirë, i cili futet në një transportues lëvizës, ku ndodh ftohja përfundimtare dhe avullimi i ujit. Rrëshira e përfunduar mund të futet në thasë ose të dërgohet për përzierje me aditivë për të marrë kompozime të ndryshme.

Prodhimi i rrëshirave dhe llaqeve të rezolës

Në prodhimin e rrëshirave të rezolës, një zgjidhje ujore e amoniakut përdoret kryesisht si katalizator. Me një tepricë më të madhe të formaldehidit, roli i katalizatorëve mund të luhet nga NaOH, KOH ose Ba(OH)2.

Në mënyrë tipike, rrëshira e rezolës përftohet me raportet e mëposhtme të përbërësve (pjesë ndaj peshës): fenol = 100; amoniak (në formën e një tretësire ujore) = 1 - 1,5; formaldehid = 37.

Skema teknologjike për prodhimin e rrëshirave të rezolës është kryesisht e ngjashme me skemën për prodhimin e rrëshirave novolac (shih Figurat 6 dhe 7), por ka disa dallime. Meqenëse efekti termik i reaksioneve për prodhimin e rrëshirave të rezolës është dukshëm më i vogël se në sintezën e rrëshirave novolac, katalizatori futet në përzierjen e reaksionit në një hap. Gatishmëria e rrëshirës përcaktohet duke përcaktuar viskozitetin dhe indeksin e thyerjes së saj.

Tharja e rrëshirës fillon në vakum (93 kPa) në një temperaturë prej 80°C me një rritje graduale të presionit dhe temperaturës (deri në 90-100°C) drejt fundit të procesit. Tharja kontrollohet duke përcaktuar kohën e xhelatimit të rrëshirës në 150°C.

Gjatë prodhimit të rrëshirave të rezolës, është e rëndësishme të mos e tejkaloni temperaturën dhe të ruani rreptësisht kohën, pasi nëse nuk respektohet regjimi i temperaturës-kohë, rrëshira mund të fillojë të xhel në reaktor. Për të shmangur xhelatimin e rrëshirës së tharë, ajo ftohet me shpejtësi menjëherë pas kullimit nga reaktori. Për ta bërë këtë, ai derdhet në makina frigoriferike, të cilat janë karroca me pllaka metalike vertikale të zbrazëta. Rrëshira kullohet në atë mënyrë që të ketë ujë ftohës në zgavrat e pllakave ngjitur.

Verniqet me bazë resol dhe rrëshirat anilinofenol-formaldehid përgatiten në të njëjtën mënyrë si kompozimet e bazuara në rrëshirat novolac.

Prodhimi i rrëshirave të rezolës së emulsionit

Rrëshirat e rezolës së emulsionit përftohen nga një përzierje e fenolit ose kresolit me formaldehidin në prani të një katalizatori, i cili përdoret më shpesh Ba(OH)2. Përzierja e reaksionit nxehet në reaktor në 50-60°C, pas së cilës nxehet për shkak të efektit termik të reaksionit. Temperatura e përzierjes mbahet në intervalin 70-80°C dhe në rast mbinxehjeje, xhaketa e reaktorit furnizohet me ujë ftohës. Sinteza përfundon kur viskoziteti i rrëshirës në 20°C arrin 0,16-0,2 Pa.s.

Pas kësaj, përzierja e reagimit ftohet në 30-45 ° C, dhe më pas futet në një rezervuar për të ndarë pjesën e sipërme të ujit, ose rrëshira thahet në vakum në një viskozitet prej 0,4 Pa.s, e ndjekur nga hollimi me një sasi e vogël e acetonit. Vlen të merret në konsideratë që është i mundur polikondensimi i mëtejshëm spontan i rrëshirës së emulsionit që rezulton, për të shmangur të cilin ruhet në enë frigoriferike.

Në prodhimin e rrëshirave të emulsionit për të marrë materiale shtypëse me mbushës me fibra të gjata, NaOH përdoret si katalizator. Në këtë rast, koha e përgatitjes së rrëshirës është 100 minuta, e ndjekur nga ftohja në një temperaturë prej 70-80°C duke furnizuar me ujë ftohës xhaketën e reaktorit. Pasi rrëshira të arrijë një viskozitet prej 0,02-0,15 Pa.s, ajo ftohet në 30-35°C, ndahet nga uji në një rezervuar dhe derdhet në një rezervuar grumbullimi të ftohur. Rrëshira e përfunduar përmban deri në 20% fenol të lirë dhe 20-35% ujë.

Prodhimi i alkooleve fenol dhe koncentrateve fenol-formaldehide

Alkoolet fenolike janë produkte të ndërmjetme në prodhimin e rrëshirave të rezolës dhe janë shumë të qëndrueshme gjatë ruajtjes. Ato përdoren për prodhimin e rrëshirave të rezolës, materialeve para shtypjes dhe impregnimit të mbushësve porozë si druri ose gipsi.

Për prodhimin e alkooleve fenol, përdoret një reaktor i të njëjtit lloj si në prodhimin e rrëshirave fenol-formaldehid me metodën e grupit (shih Fig. 4), në të cilin ngarkohet një tretësirë ​​ujore 37%, në të cilën raporti formaldehid:fenol është 1.15: 1 ose më e lartë. Pas tretjes së fenolit, në reaktor shtohet një tretësirë ​​ujore e koncentruar e NaOH në masën 1,5 pjesë të peshës. për 100 pjesë të peshës fenol Përzierja e reaksionit që rezulton nxehet në 40 °C duke furnizuar me avull xhaketën e reaktorit. Përzierja më pas nxehet nga efekti termik i reaksionit. Duke furnizuar xhaketën e reaktorit me ujë ftohës, temperatura e përzierjes mbahet në intervalin 50 - 70 ° C për 5 - 12 orë. Gatishmëria e alkooleve fenolike përcaktohet nga përmbajtja e fenolit të lirë (9-15% në fund të procesit) ose formaldehidit të lirë. Në fund të procesit, tretësira e alkoolit fenolik ftohet në 30 °C dhe derdhet në fuçi ose kanaçe alumini.

Koncentrati i fenol-formaldehidit gjithashtu thjeshton kushtet për transport dhe ruajtje me rrëshirat konvencionale të rezolës, pasi nuk ngurtësohet në kushte normale dhe nuk prodhon sediment paraformues. Mbi bazën e tij, përftohen rrëshira resol dhe materiale shtypëse, cilësia e të cilave nuk është inferiore ndaj rrëshirave konvencionale të rezolës dhe materialeve të shtypjes të marra prej tyre. Për më tepër, përmbajtja e ujit në koncentrat është 15-20% më e ulët se kur përdoret një zgjidhje ujore 37% e formaldehidit dhe fenolit.

konkluzioni

Nga informacioni i paraqitur në punim rezulton se FSF-të dallohen nga një larmi vetive, duke qenë termoplastikë ose termorregullues dhe fillimisht mund të jenë në gjendje të lëngët ose të ngurtë. FPS janë mirë në përputhje me shumicën e polimerëve, gjë që hap mundësi të gjera për prodhimin e një materiali që kombinon avantazhet e disa polimereve.

Kjo shpjegon në masë të madhe prevalencën e plastikës fenol-formaldehid (fenoplastet), të cilat janë materiale të përbëra të bazuara në FPS me mbushës të ndryshëm. Për shkak të forcës dhe vetive të tyre izoluese elektrike, si dhe aftësisë për të vepruar në temperatura të larta dhe në çdo kusht klimatik, plastika fenolike përdoret me sukses për prodhimin e produkteve strukturore, fërkimit dhe antifërkimit, strehëzave dhe pjesëve të pajisjeve elektrike, për prodhimi i materialeve dhe produkteve të ndërtimit (përfshirë gjendjen e shkumës), si dhe në industri të tjera, duke zëvendësuar çelikun, qelqin dhe materiale të tjera.

Lëndët e para për prodhimin e FFS dhe kompozimet e bazuara në to janë të përhapura, dhe teknologjitë e prodhimit janë relativisht të thjeshta, gjë që u lejon atyre të prodhohen në vëllime të mëdha. Disavantazhi kryesor i FPS dhe kompozimeve të bazuara në to, i cili kufizon përdorimin e tyre, është toksiciteti i tyre relativisht i lartë. Sidoqoftë, prodhimi dhe përdorimi i FSF dhe kompozimeve të bazuara në to mbetet i rëndësishëm sot për shkak të kërkesës për këtë material, i cili mund të shpjegohet jo vetëm nga vetitë e tij funksionale, por edhe nga kostoja relativisht e ulët, rezistenca ndaj konsumit dhe qëndrueshmëria.

Lidhje bibliografike

Fjala "rrëshirë" zakonisht do të thotë një substancë e trashë, viskoze që ngjitet në prekje. Rrëshirat mund të jenë natyrale (për shembull, rrëshirë, gome, qelibar) dhe sintetike. Grupi i fundit përfshin një shumëllojshmëri të gjerë të materialeve të prodhuara nga industria. Ato janë shumë më të lira, të lehta për t'u përdorur dhe shumë të besueshme. Kështu, në shekullin e 19-të, rrëshira fenol-formaldehid u prodhua për herë të parë, dhe ky material mbetet ende në kulmin e popullaritetit.

Vetitë e rrëshirës

Rrëshirat fenol-formaldehide janë masa sintetike nga grupi i rrëshirave fenol-formaldehide që kanë vetitë e termoseteve. Ekuacioni dhe formula e materialit është C6H3(OH)-CH2-]n. Produkti u zhvillua duke ngrohur një përzierje të formaldehidit (formalinës) dhe fenolit. Fakti që materiali është marrë nga reagimi i këtyre komponentëve u zbulua nga një shkencëtar nga Gjermania A. Bayer në 1872. Si rezultat i ndërveprimit, u formuan uji dhe një polimer, megjithëse ky i fundit ishte mjaft i brishtë dhe lëngu u shndërrua shpejt në një substancë të gaztë. Më pas, mënyra e marrjes së produktit u përmirësua duke shtuar miell druri. Tani produkti i përfunduar përfshin mbushës të ndryshëm që përmirësojnë vetitë e tij.

Karakteristikat dhe cilësitë dalluese të rrëshirave fenol-formaldehid janë si më poshtë:

• sipas strukturës - oligomerë të lëngshëm ose të ngurtë;
• mjedisi i formimit - acid, alkalik;
• izolim i shkëlqyer elektrik;
• rezistencë e lartë ndaj stresit dhe dëmtimit mekanik;
• rezistenca ndaj korrozionit;
• tretshmëria në hidrokarbure, ketone, tretës kloride, alkale.

Një tipar i materialit është shndërrimi i tij në një polimer të ndërlidhur dendur me një strukturë mikroheterogjene pas tharjes së plotë.

Aplikimi i materialit

Rrëshira me bazë fenol-formaldehid përdoret në fusha të ndryshme të ekonomisë kombëtare. Prej tij bëhen lloje të ndryshme plastike:

• me shërim të sulfonuar - karbolit;
• kur kurohet me acid laktik - neoleukoritik;
• me pjesëmarrjen e acidit klorhidrik - acidit resolik.

Rrëshira fenolike përdoret për prodhimin e ngjitësve dhe llaqeve, duke përfshirë ngjitësin e markës BF. Përdoret për të krijuar ngjitës si një lidhës strukturor në prodhimin e kompensatës dhe chipboard. Rrëshira formaldehid përdoret për të bërë mbushje dhe impregnime për pëlhura dhe materiale të tjera.

Me pjesëmarrjen e produktit, merren produkte të ndryshme për qëllime të përgjithshme dhe të veçanta:

• jastëkë frenash për trena, pjesë për makina, shkallë lëvizëse metroje;
• vegla gërryese;
• priza, pllaka, priza, njehsorë, motorë, terminale dhe produkte të tjera elektrike;
• kuti telefoni dhe kamerash;
• produkte radio, duke përfshirë kondensatorët;
• pajisje dhe armë ushtarake;
• elementë të pa ngrohur të pajisjeve të kuzhinës, enëve;
• tekstolit dhe getinaks - materiale për përpunim të mëtejshëm;
• bizhuteri kostumesh, sallameri, suvenire;
• topa të bilardos.

Materiali nuk përdoret për prodhimin e kontejnerëve në kontakt të drejtpërdrejtë me produktet ushqimore, veçanërisht ato të destinuara për trajtim termik.

Materiali i referohet polimereve të përftuara nga polikondensimi. Mund të bëhet nga metani dhe metanoli duke e kthyer atë në formaldehid dhe më pas duke e kombinuar me fenol. Teknologjia është si më poshtë:

• merrni një zgjidhje të formaldehidit 40% në një sasi prej 3 ml;
• kombinoni me 2 g fenol kristalor (sipas Gosstandart, mund të zëvendësohet me 4 ml tretësirë ​​të acidit karbolik, është një fenol i përqendruar i lëngshëm);
• shtoni 3 pika acid klorhidrik në përzierje;
• përzierja do të vlojë, pas së cilës do të kthehet në një masë transparente në formë qelqi (rezol);
• nëse është e nevojshme të ngadalësoni procesin, atëherë ftohni enët me përzierjen;
• resol tretet lehtësisht në alkool, mund të bëni një eksperiment për të sqaruar cilësinë e masës që rezulton;
• nëse e lini produktin për një periudhë më të gjatë, ai do të bëhet viskoz, jo i rrjedhshëm dhe nuk do të tretet më në alkool - do të kthehet në një material më plastik, rezitol;
• Në fund të punës ena vendoset në ujë të vluar, si pasojë rrëshira ngurtësohet, bëhet fjalë për fjalë gur dhe merr ngjyrë të kuqe.

Produkti i përfunduar nuk digjet, por gërryhet ngadalë. Në këtë rast, zjarri do të kthehet në të verdhë dhe do të ndihet një erë e pakëndshme e fenolit. Kushtet teknike për ndalimin e reaksionit janë si më poshtë: në çdo fazë (para pjekjes përfundimtare), mund të derdhet alkali, kjo do të ndalojë procesin e polimerizimit.

Standardi shtetëror tregon gjithashtu procedurën për marrjen e substancave të tjera gjatë prodhimit të rrëshirës fenol-formaldehide. Kështu, duke rritur sasinë e fenolit, mund të merret novolac. Rritja e përqendrimit të formaldehidit ju lejon të bëni bakelit. Kur zëvendësohet formalina me aceton me pjesëmarrjen e acidit klorhidrik, do të merret bisfenol.

Dëme materiale

Pavarësisht avantazheve të tyre, rrëshirat e këtij lloji mund të shkaktojnë dëm të madh për njerëzit dhe mjedisin. Rreziku i tyre është që komponentët toksikë përdoren në prodhim. Fenoli dhe formalina janë helmuese, dhe kjo e fundit konsiderohet gjithashtu një kancerogjen i fortë. Të dy substancat kanë efektet e mëposhtme të dëmshme:

• depreson sistemin nervor;
• shkaktojnë skuqje, dermatit;
• provokojnë alergji dhe astmë bronkiale.

Çfarë dokumentacioni rregullator rregullon prodhimin e produktit? SanPiN rregullon sasitë e lejuara të migrimit të këtyre substancave në produktet e gatshme. Ato janë të barabarta me 0,05 mg/l për fenolin, 0,1 mg/l për formaldehidin. Asgjesimi i produkteve të bëra nga rrëshira të tilla paraqet gjithashtu një problem mjedisor. Po aq e rëndësishme është edhe mbrojtja e punëtorëve në objektet e prodhimit ku prodhohen dhe përpunohen. Kjo i bën fenol-formaldehidet shumë të ndryshme nga rrëshirat epokside miqësore me mjedisin.

Fenoplastika

Fenolikët kuptohen si plastikë që përftohen duke kombinuar rrëshirën fenol-formaldehid me mbushës të ndryshëm.