Методика работы

В трёхгорлой колбе растворяют 2,5 г сухого едкого натра в 22 мл дистиллированной волы. В приготовленный раствор щёлочи вводят при работающей мешалке дифенилолпропан. После его полного растворения в колбу из капельной воронки медленно вливают эпихлоргидрин. Смесь постепенно, в течение 45 минут, нагревают на водяной бане до 70⁰С.

Затем в колбу добавляют вторую порцию раствора щёлочи (1 г едкого натра в 3 мл дистиллированной воды) и продолжают нагревать ещё 30 минут при температуре 80⁰С. После этого в колбу вводят третью порцию раствора щёлочи (0,36 г едкого натра в 12,5 мл дистиллированной воды), повышают температуру реакции до 95⁰С и нагревают ещё 1 час. Получают жидкую смесь олигомеров в виде смолообразного продукта.

Техника безопасности

Эпихлоргидрин, дифенилолпропан, а также низкомолекулярные продукты реакции эпихлоргидрина с дифенилолпропаном вызывают различные формы дерматита. В некоторых случаях заболевания могут быть аллергического характера. Работы по синтезу полиэпоксидов должны проводиться в вытяжном шкафу. Руки следует чаще мыть тёплой водой с мылом. Эпихлоргидгин – ЛВЖ! Эпихлоргидрин и дифенилолпропан относятся ко второму классу опасности (умеренно токсичные, ). Соблюдать также правила безопасности при работе со щёлочью.

Необходимый минимум для защиты работы:

Задание

1. Написать реакции получения исходного сырья для производства эпоксидных олигомеров.

2. Написать основные стадии реакции получения эпоксидного олигомера.

3. Проанализировать свойства копозиционных материалов на основе эпоксидных олигомеров.

Лабораторная работа №2 получение новолачного олигомера

Фенолы реагируют с альдегидами в кислой или щелочной среде, при этом образуются смолообразные олигомеры и вода. Линейные олигомеры, в зависимости от строения исходных веществ, их соотношений при воздействии тепла и отвердтелей способны к дальнейшему превращению в полимеры пространственного строения.

Наиболее изучена и имеет большое практическое применение реакция фенолов с формальдегидами. В качестве промежуточных продуктов этой реакции образуются орто- и пара – оксибензиловые спирты, а также 4,4-, 2,2- и 2,4-диоксидфенилметаны. В присутствии щёлочи оксибензиловые спирты реагируют между собой и фенолом с малой скоростью. Кислоты резко ускоряют эту реакцию и применяются в качестве катализаторов в тех случаях, когда нет опасности преждевременного отверждения полимера, которое может произойти при конденсации в избытке формальдегида.

Исключительно большое влияние на свойства образующихся полимеров оказывает соотношение исходных веществ. Если количество формальдегида не превышает эквимолекулярного по отношению к фенолу, то образуются линейные термопластичные смолообразные олигомеры, называемые новолаками. Если же формальдегид взят хотя бы в небольшом избытке, образуются продукты поликонденсации, называемые резолами. Резолы тоже плавятся и растворяются в органических растворителях, но в отличие от новолаков они способны при нагревании переходить в неплавкое и нерастворимое состояние за счёт образования пространственной структуры при участии реакционноспособных атомов водорода фенола и избытка метилольных групп. Этот процесс ступенчатый и протекает через стадии промежуточного продукта, так называемого резитола, который не плавится и не растворяется, но может набухать в растворителях, слегка размягчается при нагревании, так как имеет ещё сравнительно небольшое число связей между молекулами. На стадии отверждения происходит образование неплавкого и нерастворимого, ненабухающего продукта поликонденсации, называемого резитом.

Реакции фенолов с другими альдегидами, например ацетальдегидом, масляным и бензойным альдегидами, в кислой среде приводят к образованию лишь линейных продуктов конденсации. Избыток альдегида не вызывает образование резита. Исключением является фурфурол, который образует с фенолом резиты вследствие вторичной реакции полимеризации по двойным связям.

В качестве катализаторов щелочной конденсации фенола с формальдегидом можно применять аммиак, гидроокиси.

При нагревании фенол – формальдегидных полимеров до 300^оС происходит их разложение с выделением исходных веществ, что может служить для аналитического определения природы полимера.

ИСХОДНЫЕ ПРОДУКТЫ: фенол – 16,0 г

формалин 40% - 10 г

соляная кислота (плотность . 1,19 г/см³) - 1% от массы фенола

ПРИБОРЫ И ПОСУДА: термостойкая одногорлая колба, снабжённая герметическим затвором, фарфоровая чашка.

ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ ПРОДУКТОВ

Фенол (оксибензол) – бесцветные, розовеющие на воздухе кристаллы, температура плавления 42-43⁰С, температура кипения 183⁰С. Гигроскопичен, обладает слабокислыми свойствами и легко образует феноляты при воздействии едких щелочей.

Формальдегид СН₂О (газоообразное вещество). В качестве источника формальдегида используют формалин (40% водный раствор формальдегида). В формалине всегда присутствует метиловый спирт (7-12% - как непрореагирующий исходный продукт) и муравьиная кислота вследствие окисления формальдегида кислородом воздуха:

С Н₂О+О₂ 2 НСООН