22.1. ОДЕРЖАННЯ ТА ВЛАСТИВОСТІ ФЕНОЛОПЛАСТІВ

Під назвою фенолопласти об’єднують у велику групу полімерних сполук, що добувають поліконденсацією фенолів з альдегідами(фено- ло-альдегідні смоли). Велике практичне значення серед фенолоальдегідних смол мають фенолоформальдегідні смоли, що добувають поліконденсацією фенолу з формальдегідом(мурашиним альдегідом). Фенолоформальдегідні полімери застосовуються для виготовлення прес-порошків, спиртових лаків і політур, ізоляційних тужавіючих мастик, наждачних кругів; для виробництва різних пресувальних матеріалів; для захисту ракет і космічних супутників від дії високих температур.

Феноли реагують з альдегідами в кислому або лужному середовищі з утворенням смолоподібних олігомерів (полімерів з низькою молекулярною масою), які далі перетворюються на полімери просторовозшитої будови.

Найбільше вивчена взаємодія фенолу з формальдегід. Проміжними продуктами цієї реакції можуть бутиоі п-оксибензилові спирти:

співвідношення вихідних речовин. Якщо кількість формальдегіду не перевищує еквімолярного співвідношення до фенолу, то утворюються лінійні смолоподібні олігомери, які мають назву новолаки. При надлишку формальдегіду утворюються розгалужені продукти поліконденсації, які називаються резолами. Резоли плавляться і розчиняються в органічних розчинниках, але на відміну від новолаків вони при нагріванні здатні переходити в неплавкий і нерозчинний стан. Цей перехід відбувається че-

231

рез утворення проміжних продуктів, які називаються резитолами. Резитоли не здатні плавитися і розчинятися, але вони можуть набрякати в

Ця формула лише умовно відтворює будову новолаків, бо в процесі поліконденсації з’єднання фенольних ядер відбувається як в орто- , так і в пара-положеннях, утворюючи суміш різноманітних структур.

При поліконденсації фенолу з надлишком формальдегіду в лужному середовищі поряд з оксибензиловими спиртами утворюютьсяіди триметилольні похідні фенолу (фенолоспирти).

Проміжні продукти, вступаючи в реакцію поліконденсації, утворюють так звану резольну смолу (резол):

Макромолекули резолу при нагріванні 150до -1700 С зазнають подальшої поліконденсації, тобто окремі ланцюги молекул поступово з’єднуються між собою. Нарешті утворюється неплавка і нерозчинна смола з тривимірною просторовою структурою - резит:

232

...

OH

Розрізняють три основні різновидності резиту: бакеліт, карболіт і неолейкорит. Вони відрізняються між собою фізико-механічними властивостями.

ОБЛАДНАННЯ ТА МАТЕРІАЛИ: круглодонна колба ємністю 100 мл, обернений холодильник, термометр, прилад для перегонки під вакуумом, водяна баня, піпетки, фарфорова чашка, азбестова сітка, електрична плитка, лійка, металічна пластинка з отвором для термометру, металічна лопатка.

РЕАКТИВИ: кристалічний фенол, карбамід, уротропін, 36 %-ий розчин формаліну, 1 М розчин соляної кислоти, 25 %-ий розчин амоніаку, 10 %-ий розчин натрій гідроксиду, спирт, ацетон.

ДОСЛІД 1. ПОЛІКОНДЕНСАЦІЯ ФЕНОЛУ З ФОРМАЛЬДЕГІДОМ У КИСЛОМУ СЕРЕДОВИЩІ

У круглодонну колбу ємністю100 мл, забезпечену оберненим холодильником і термометром, вміщують 9,4 г (0,1 моль) фенолу, нагрівають до 40-50 °С для розплавлення фенолу і додають8,5 мл (0,085 моль) 36 %-го формаліну. Суміш перемішують і додають 5 мл (0,0005 моль) 1 М розчину соляної кислоти. Суміш нагрівають протягом10-15 хв. з

помутніння її додатково нагрівають при слабкому кипінні ще 30 хв. Після цього суміш залишають на30 хв, потім зливають верхній шар і відганяють від смоли воду під вакуумом 13 кПа. При відгонці води тем-

233

пература не повинна знижуватися нижче50 °С. Після відгонки гарячу смолу виливають в фарфорову чашку.

Одержаний новолак – це твердий прозорий матеріал від світложовтого до червоного кольору. Одержаний полімер – це термопластична смола з молекулярною масою 300-600 г/моль, нерозчинна у воді, але легко розчиняється в спиртах, ацетоні і лугах.

ДОСЛІД 2. ПОЛІКОНДЕНСАЦІЯ ФЕНОЛУ З ФОРМАЛЬДЕГІДОМ У ЛУЖНОМУ СЕРЕДОВИЩІ

У круглодонну колбу ємністю100 мл, забезпечену оберненим холодильником і термометром, вміщують 9,4 г (0,1 моль) технічного фенолу, наливають 9,2 мл (0,11 моль) 36 %-го формаліну і після старанного перемішування маси додають піпеткою 0,8 мл 25 %-го розчину амоніаку. Після цього колбу на азбестовій сітці нагрівають пальником до кипіння, яке підтримують протягом 40 хв. У процесі поліконденсації рідина мутніє і розшаровується. Зразу ж після конденсація воду відганяють під вакуумом до 13 кПа (100 мм рт. ст.) на водяній бані, так щоб температура смоли у колбі не знижувалася нижче50 °С. Відгонку припиняють при досягненні температури 80 °С.

Визначаємо розчинність одержаного полімеру у спиртах, ацетоні і лугах.

ДОСЛІД 3. ВИЗНАЧЕННЯ ЧАСУ ТВЕРДНЕННЯ СМОЛИ

Наважку смоли (2,0 г), одержану у досліді І, змішують у ступці з 0,2 г уротропіну. На металічну пластинку з отвором для термометру, нагріту до 150 °С насипають 1,0 г суміші і з допомогою металічної лопатки рівномірно розподіляють на пластинці. Період від моменту нанесення смоли на пластинку до моменту, коли смола перестане тягнутися у вигляді ниток і приклеюватися до лопатки, вважають часом тверднення.

234