Лаборторная работа 7 Тема: Феноло-формальдегидная смола новолачного типа

На рис. 16 показан лабораторный прибор для проведения по­ликонденсации и полиэтерификации. Прибор состоит из двух-или трехторлой колбы емкостью 500—750 мл (диаметр среднего горла 40 мм и бокового 26 мм) и холодильника. Холодильник состоит из двух частей —

внутренней конденсационной трубки и охлаждающей рубашки. Конденсационная трубка припаяна лод углом к трубке, вставляемой в

Рисунок 16 Универсальный прибор для конденсации и полиэтерификации

пробку. Это дает возмож­ность применять холодильник как обратный или как прямой в зависимости от того, каким концом (1 или 2, см. рис. 1) трубка вставлена в пробку колбы. Охлаждающая рубашка укрепляет­ся на трубке с помощью двух резиновых уплотнительных колец. В качестве приемника применяют колбу Бунзена емкостью 500 мл и в качестве бани — эмалированную чашку диамет­ром 18 см.

В один из боковых тубусов помещают термометр, в дру­гой — трубку для подвода инертного газа, чаще всего азота или двуокиси углерода, для предохранения содержимого колбы от окисления воздухом. При разгонке при пониженном дав­лении трубку заменяют капил­ляром.

Если реакцию проводят при температуре, не превышающей; 200°С, то применяют корковые или резиновые пробки. Пробки из мягкого поливинилхлорида при температуре выше 100°С размягчаются И деформируются, а выделяющийся пласти­фикатор загрязняет продукты реакции. Не рекомендуется также применять приборы на шли­фах. При попадании даже небольших количеств полимера на поверхность шлифов их становится невозможно открыть. Та­кие приборы применяют в исключительных случаях, когда тре­буется особая чистота препаратов. Сразу же после окончания работы прибор следует разобрать и тщательно вымыть соответ­ствующим растворителем.

В круглодонную колбу емкостью 500 мл, снабженную обратным холодильником и термометром, загружают 94 г (1 моль) фенола, нагревают колбу до 40—50°С, чтобы распла­вить фенол, и добавляют 85 мл (0,85 моль) 30%-ного формали­на. После перемешивания содержимого колбы добавляют 5 мл (0,005 моль) 1 н. соляной кислоты. Затем смесь в течение 10—15 мин нагревают с обратным холодильником до 80 °С. Через 10—20 мин после достижения температуры кипения смесь мутнеет и затем расслаивается. С момента помутнения ее дополнительно нагревают при слабом кипении еще в

течение 30 мин. После этого смесь оставляют на 30 мин, затем сливают верхний водный слой и отгоняют из смолы воду под вакуумом (около 100 мм рт. ст.). При отгонке воды темпе­ратура смолы не должна опускаться ниже 50°С. На послед­ней стадии отгонки, когда в холодильнике уже не наблюдается конденсации дистиллята, температуру повышают до 100 °С. По окончании отгонки горячую смолу выливают на жестяной противень или в фарфоровую чашку.

Выход смолы составляет 100—105 г.

Полученный новолак представляет собой твердый прозрачный материал от светло-желтого до красного цвета. Это термо­пластичная смола с молекулярным весом 300—600, нераствори­мая в воде, легко растворимая в спиртах, ацетоне и щелочах.

Температура размягчения по Кремеру—Сарнову равна 60— 80 °С, время отверждения уротропином составляет 1—2 мин.

Измерение температуры размягчения по методу Кремера—Сарнова

В соответствии с методом Кремера—Сарнова за темпера­туру размягчения принимается температура, при которой 5 г ртути проходят через слой размягченной смолы, находящей­ся в стеклянной трубочке стандартного размера. Прибор Кремера—Сарнова (рис. 17) состоит из двух стеклянных

Рисунок 17 Прибор Кре­мера—Сарнова

ста­канов; внутренний стакан имеет высоту 100 мм и диа­метр 40 мм, наружный — высоту 150 мм, и диаметр 68 мм. Во внутреннем стакане с помощью металлической крышки и пробки закрепляют термометр и четыре стеклянных трубки длиной 100 мм и внутренним диаметром 6 мм. Расплавленную смолу заливают в четыре стеклянные трубочки (отшлифован­

ные с двух сторон) высотой 5 мм и внутренним диамет­ром 6 мм. Смолу наливают с небольшим избытком, который затем срезают нагретым ножом.

Подготовленные таким обра­зом трубочки со смолой прикрепляют с помощью резинового шланга к трубкам, в которые заливают по 5 г. ртути. Наружный стакан наполняют глицерином, внутренний — водой; обогрев производят так, чтобы во внутреннем стакане температура увеличивалась со скоростью, не превышающей 1—2 °С в минуту.

За температуру размягчения прини­мают среднюю (по крайней мере из двух измерений) температуру, при которой ртуть под действием собственной тяжес­ти проходит через слой размягченной смолы и выливается на дно стакана. Разница между двумя определениями не должна превышать 4 °С.

Определение времени отверждения смолы

Навеску 2,0 г смолы смешивают в ступке с 0,2 г уротропина. На металличе­скую плитку с отверстием для термомет­ра, нагретую до 150 °С, высыпают 1,0 г смеси и с помощью плоской металличе­ской лопатки распределяют ее как мож­но более равномерно на площадке 45X45 мм. Период от момента помещения смолы на плитку до момента, когда смола перестанет тя­нуться в виде нитей и приклеиваться к лопатке, считают време­нем отверждения.

Примечания. 1. Соблюдение правильного молярного соотношения фенола и формальдегида имеет большое значение и для протекания процесса конденсации и для свойств полученного продукта. Поэтому необходимо точно «определить содержание формальдегида в формалине (см. стр. 372).

2. Конденсация фенола с формальдегидом является экзотермической реак­цией и количество выделившегося тепла должно быть достаточно для того, чтобы довести содержимое колбы до кипения. Если температура понизится, необходимо довести раствор до кипения осторожным нагреванием.