Лекция 29. Фурановые полимеры: основные представители, сырье, производство, свойства и применение

Фурановые смолы (полимеры) получают в технике из производных ряда фурана  фурфурола, фурфурилового спирта и фурфурилиденацетона. В зависимости от ис­ходного сырья они делятся на фурфурольные, фуриловые и фурфурилиденацетоновые смолы. Вес они содержат гетероциклическое фурановое кольцо:

После отверждения (перехода в неплавкое и нерастворимое состояние) фурановые смолы обладают хорошей химической стойкостью, высокой теплостойкостью (до 300 °С) и удовлетворительными механическими и диэлектрическими свойства­ми. Для уменьшения усадки (увеличение плотности происходит от 11001200 до 14001500 кг/м³), приводящей к растрескиванию материала и ухудшению адгезии, в фурановые смолы обычно вводят волокнистые и порошкообразные наполнители (асбест, стеклянное волокно, графит, песок и др.).

В настоящее время производство фурановых смол невелико. Они применяются там, где требуется повышенная химическая стойкость или теплостойкость (пресс-материалы, пластобетоны, замазки, футеровочные материалы и др.).

Сырье. В производстве фурановых смол применяют фурфурол, фурфуриловый спирт и ацетон.

Фурфурол прозрачная маслянистая жидкость с запахом ржаного хлеба, Т_кип=162°С. Хороший растворитель органических веществ, растворяется в спирте, ацетоне, эфире в воде растворяется плохо:

СОН

Фурфуриловый спирт — бесцветная жидкость, хорошо растворяется в воде, спир­тах и других растворителях:

СН₂ОН

Ацетон СН₃  СО  СН₃ — бесцветная жидкость, хорошо растворяется в воде, спиртах и других растворителях.

Производство пластических масс на основе фурфурола

Фурфурол в присутствии минеральных кислот (серной, соляной), сульфокислот (бензол- пли толуолсульфокислоты), галогенидов металлов и других кислых ката­лизаторов постепенно превращается в неплавкий и нерастворимый полимер черного цвета сложного строения. Плавкие и растворимые начальные продукты поликонденсации получают нагре­ванием фурфурола при 120-140С в присутствии уротропина (олигомер ФГ-1) и фурфурамида (олигомер ФФ-1) или других азотсодержащих соединений.

Производство олигомеров осуществляют по схеме приготовления фенолофор-мальдегидных смол. В реактор загружают фурфурол и азотсодержащие соединения (7-30 % от массы фурфурола) и нагревают с включенным обратным холодильником при 120-140 °С в течение 8-12 ч. Когда содержание фурфурола в реакционной смеси перестанет снижаться, отгоняют летучие продукты при 160-180 С, массу охлаждают и получают олигомеры темно-коричневого цвета с температурой каплепадения по Уббелоде70-115 °С и молекулярной массой 500-1200 кг/кмоль. Олигомеры отвер-ждаются при 190-250 °С как без катализатора, так и при введении сульфокислот.

На основе олигомеров готовят пресс-материалы путем смешения с наполнителем (каолином, белой сажей и др.), смазкой и катализатором, вальцевания при 80-120 °С и измельчения. Для снижения хрупкости в них добавляют акрилонитрил-бутадиеновый каучук СКН-18, СКН-26 или СКН-40 в количестве до 20 % от массы олигомера. При этом ударная вязкость возрастает до 10-12 кДж/м². Отличительной особенно­стью пресс-материалов является сохранение удовлетворительных физико-механи­ческих и диэлектрических свойств при высоких температурах (до 250 °С).