6.2 Фенолоформальдегидные смолы (ффс)
В настоящее время выпускается в основном 2 вида ФФС: резольные и новолачные. В деревообработке преимущественно используют резольные фенолоформальдегидные смолы.
Резольные фенолоформальдегидные смолы (олигомеры)
Сырьем для производства ФФС служит кристаллический фенол и формальдегид в виде водного раствора - формалина.
Синтез резольных ФФС проводят в щелочной среде при температуре около 700С при мольном избытке формальдегида.
Молекулы резольных ФФС имеют разветвленное строение
Внешние признаки и свойства ФФС: Резольные ФФС (иначе резолы) чаще всего - это вязкие водные эмульсии, обладающие клейкостью. Цвет смол зависит от типа катализатора, применяемого при синтезе. Олигомеры (смолы), полученные в присутствии аммиачной воды (раствора аммиака NH4OH), гидроксида бария, имеют желтовато-коричневый цвет. ФФС, полученные в присутствии едкого натра NаОН или едкого кали КОН, имеют красновато-коричневый (часто вишневый) цвет. Плотность резольных ФФС - 1100÷1300 кг/м3.
Резольные ФФС хорошо растворяются в спиртах, ацетоне, сложных эфирах (этилацетате, бутилацетате) и в растворах щелочей. ФФС обладают хорошей адгезией (клеящей способностью). Резолы не стабильны при хранении. Максимальный срок их хранения - 3 недели. При длительном хранении у резолов возрастает вязкость, понижается текучесть и растворимость.
При нагревании до 170÷1800С происходит отверждение резольных ФФС, молекулы резольных ФФС взаимодействуют друг с другом и образуют полимер сетчатого строения, который называется резит.
Резиты не растворяются в органических растворителях, не плавятся.
Отверждение (сшивание) обычно проводят в момент изготовления готового изделия: в ходе прессования древесностружечных плит ДСтП, древесно-слоистых пластиков, древесноволокнистых плит ДВП, фанеры, гнутоклееных изделий, в период сушки , пропитанных бумаг, лаковых покрытий и клеевых слоев.
Резиты стойки к воде, органическим растворителям, кислотам (за исключением серной Н2SО4, азотной Н2NО3). Набухают и разрушаются в растворах щелочей, особенно при нагревании. Резиты атмосферостойкие, механически прочные, устойчивы при нагревании до температуры 2000С. Резиты обладают хорошими диэлектрическими (электроизоляционными) свойствами.
Применение резольных ФФС:
Основные направления использования резольных ФФС приведены ниже на схеме 6.
У новолачных ФФС в отличие от резольных молекулы имеют линейное строение.
Новолачные ФФС получают в кислой среде при небольшом избытке фенола. Новолачные ФФС - это твердые стекловидные полупрозрачные чешуйчатые вещества, которые хорошо растворяются в органических растворителях. Долго хранятся в сухих помещениях. Отверждаются только после добавки отвердителей (параформ или уротропин). Основное применение новолачных ФФС - приготовление лаков и пресс-порошков, производство пенопластов и абразивных материалов.
Фенолоформальдегидные олигомеры, выпускаемые промышленностью, условно обозначают буквами «СФ» - смолы фенольные. Если смолы выпускают в жидком агрегатном состоянии (например, водоэмульсионные), то добавляют букву «Ж» (СФЖ - смолы фенольные жидкие). После буквенного обозначения указывается марка смолы, например: СФЖ-3013, СФЖ-3014, СФЖ-3011, СФ-010, СФ-010А, СФ-301 и др.
Если смолы новолачные, то число из первых двух цифр слева < 30.
Если смолы резольные, то число из первых двух цифр слева ³ 30.
Следовательно, такие смолы как СФЖ-3013, СФЖ-3014, СФЖ-3011, СФ-301 - резольные, а смолы СФ-010, СФ-010А - новолачные.
Такие смолы как СФЖ-3013, СФЖ-3014, СФЖ-3011, СФЖ-Т, СФН-Н являются основой клеев горячего отверждения, а смолы марок СФЖ-3015, СФЖ-3016, СФЖ-323, СФЖ-309 - основой клеев холодного отверждения.
Растворением резольных фенолоформальдегидных олигомеров в спирте получают лаки, в частности лаки марок ЛБС- 1, ЛБС- 2, ЛБС- 3 (лаки бакелитовые спиртовые), СБС-1 (спирторастворимая бакелитовая смола) и др.
Самостоятельное применение имеют фенолоспирты - продукты первичной конденсации фенола с формальдегидом в щелочной среде в виде водных растворов с концентрацией олигомера 45-55 %. Их обозначают буквами «ФС». Выпускают фенолоспирты марок ФС-А. ФС-Б, ФС-Д. и др. Фенолоспирты применяют как связующее в производстве абразивных материалов (например, шлифовальных кругов) и в производстве теплоизоляционных материалов.
Покрытия, клеевые швы на основе ФФО имеют более высокую водостойкость по сравнению с карбамидоформальдегидными олигомерами. Однако ФФО имеют коричневый цвет и изменяют естественный цвет древесины.