6.5.8. Фенолформальдегидные смолы (ффс).
Компонентами смол являются фенол C6H5OH и формальдегид CH2O, реакция поликонденсации которых происходит при нагреве. Формальдегид иногда частично или полностью заменяют фурфуролом. Известны два типа ФФС резольные и новолачные, несколько отличающиеся по свойствам. При смешивании водного раствора формальдегида (формалина) с большим количеством фенола, добавлением кислоты (катализатор) и нагревании образуется новолачная смола. Смола термопластична, так как ее молекулы имеют линейное строение (рис. 6.10, 6.11).
ОН
ОН ОН
ОН
CH2
CH2
n
+ (n-1) CH2=O
+
(n-1)H2O
ОН ОН ОН
…. CH2 CH2 CH2 ….
Рис. 6.10. Схема образования новолачной фенолформальдегидной смолы.
Если же смешать большие количества формалина с фенолом в присутствии щелочи (катализатор) и нагреть, то получится резольная смола:
ОН ОН ОН
…. CH2 CH2 CH2 ….
CH2
….
… CH2 CH2 CH2….
ОН ОН ОН
Рис. 6.11. Схема строения резольной фенолформальдегидной смолы.
Исходным сырьем для ФФС является каменный уголь, что и объясняет дешевизну и постоялый рост производства, особенно в виде теплоизоляционных пенопластов для строительной промышленности.
В новолачные смолы часто добавляют смазывающие вещества (олеиновая кислота) и красители. Феноло-формальдегидная новолачная смола в твердом состоянии имеет цвет от светло- до темно-коричневого, удельный вес ее около 1,2г/см3. Такая смола способна многократно плавиться и вновь затвердевать, хорошо растворяется в спирте и многих растворителях. Переход смолы из нерасплавленного состояния при 150 – 2000С в неплавкое и нерастворимое состояние в отсутствии отвердителя происходит очень медленно. Температура плавления, вязкость и скорость отверждения новолачных смол изменяется с течением времени очень медленно. Новолачные смолы хорошо хранятся. Хранение резольных смол допускается лишь в течение короткого времени (2 – 3 дня после изготовления), так как при хранении сравнительно быстро возрастает вязкость эмульсионных и жидких смол, а также температура каплепадения и скорость отверждения твердых смол.
В электронике ФФС широко применяются для изготовления слоистых пластиков, покрытий и красок (лак на основе ФФС называется бакелитовым), деталей электроизоляционной аппаратуры, сепараторов, аккумуляторов. Диапазон рабочих температур ФФС составляет –60 – +200оС. Композиции на основе ФФС и рубленного углеродного волокна (углепрессволокнит) обладают повышенной термостойкостью и могут быть кратковременно нагреты до 530оС. В радиоэлектронике применяются гетинакс и текстолит, которые являются слоистыми пластиками на основе ФФС с бумажным и тканевым наполнителями. К недостаткам ФФС следует отнести их хрупкость, высокую вязкость олигомеров и высокую температуру отверждения.