Фенолформальдегидная смола

1.Фенопласты и ФФЖ смолы
ФЕНОПЛАСТЫ:
это разнообразные пластические массы на основе фенолформальдегидных смол. Это незаменимые материалы для изготовления деталей технического назначения, работающих в условиях высоких температур и повышенной влажности, радиотехнической аппаратуры, водо- и кислотостойких изделий, футеровочной плитки, изделий, обладающих высокими фрикционными свойствами (тормозные колодки), химической аппаратуры, в машиностроении для изготовления колес, шестерен, в электротехнике, автомобиле- и судостроении.
Фенопласты относятся к первым пластическим массам, полученным реакцией поликонденсации. В эпоху бурного развития пластмасс трудно дать прогноз относительного будущего фенопластов – наиболее старых полимерных материалов. Однако с уверенностью можно сказать, что и в настоящее время они не утратили своего значения.

2.Исходное сырьё
ФЕНОЛ:
Гидроксибензол, карболовая кислота: Mr = 94,11; бесцветные, розовеющие на воздухе кристаллы с характерным запахом;
t0пл.= 40,80C, t0кип.= 181,840C. Фенол - слабая кислота. Хорошо растворяется в этаноле, диэтиловом эфире, ацетоне и других органических растворителях, умеренно в воде (6,7 г в 100 мл при 160C), при температуре выше 660C растворяется в воде в любом соотношении.

2.Исходное сырьё
МЕТАНАЛЬ:
Формальдегид, муравьиный альдегид, метаналь, Mr = 30,3; бесцветный газ с резким раздражающим запахом; t0пл.= -1180 C, t0кип.= -19,20 C; Чистый газообразный формальдегид относительно стабилен при 80-1000 C, при температурах ниже 800 C медленно полимеризуется; процесс ускоряется в присутствии полярных растворителей (в том числе, воды), кислот и щелочей.

3.Продукт производства
ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕ СМОЛЫ:
жидкие или твердые аморфные олиго- и полимерные продукты поликонденсации фенолов с формальдегидом или его производными.
Состав, структура и свойства определяются природой и соотношением исходных компонентов, а также условиями синтеза (среда, тип и количество катализатора, температура и т. п.)
РЕЗОЛ РЕЗИТ

3. Продукт производства
ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕ СМОЛЫ:
Резольные смолы получают при поликонденсации с избытком альдегида (отношение альдегида к фенолу 6:5 или 7:6) и при щелочном катализаторе (гидроксид натрия, калия). Резольные смолы термореактивны, для их отверждения нужен лишь нагрев, отвердители не используются. Продукты такой термической реакции называются резитами.
Новолачные смолы получают при поликонденсации с избытком фенола (отношение фенола к альдегиду в молях 6:5 или 7:6) и при кислом катализаторе (соляная или щавельная кислота). Новолачные смолы термопластичны, они растворяются в спирте и ацетоне; выпускают их в виде порошка. Новолачная смола отверждается при нагреве с применением отвердителя.

4.Технологическая схема
1 — мерник фенола
2 — мерник формалина
3 — мерник катализатора
4, 6, 7, 12 — трубопроводы
5 — холодильник
8 — вакуум-сборник
9 — паровая рубашка
10 — мешалка
11 — реактор

5.Стадии производства
СТАДИИ ПРОИЗВОДСТВА:
1 – перемешивание в герметическом вакуумном реакторе с одновременным нагревом
2 – поликонденсация в трубчатом холодильнике, сбор дистиллята и отвод в общую емкость (стадия А)
3 – обезвоживание и удаление низкомолекулярных (летучих) компонентов (стадия В)
4 – затвердевание в холодильном агрегате (стадия С)
5 – получение растворов.
Процесс поликонденсации зависит от следующих факторов, которые существенно влияют на строение и свойства конечного продукта: Функциональность и реакционная способность исходных фенолов; тип катализатора; мольное соотношение фенол/альдегид; продолжительность и температура реакции; pH реакционной среды.

6.Химические реакции

7.Научные принципы производства
Обычно для производства фенолформальдегидных смол применяют герметичные вакуумные реакторы, соединённые с трубчатым холодильником и оборудованные устройством для обогрева, анкерной мешалкой, термометром, манометром, смотровым стеклом. Реакторы изготавливают из материалов, обладающих хорошей теплопроводностью – медь, легированные стали, никель, сплавы, легированные молибденом, и эмалированное железо. Поликонденсацию можно проводить в одну или несколько стадий, при этом можно регулировать количество вводимых формальдегида и катализатора, а также регулировать рН в ходе реакции. В конце поликонденсации после образования эмульсии смолы в воде проводят обезвоживание и удаление низкомолекулярных или летучих компонентов. Это следует проводить особенно тщательно. При этом происходит укрупнение молекул. Обезвоживание проводят при пониженном давлении или в обычных условия.

8.Готовая продукция, применение
СМОЛА ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНАЯ:
Однородная жидкость без механических примесей от красновато-коричневого до тёмно-вишнёвого цвета.
Смола фенолформальдегидная жидкая применяется в производстве фанеры, фанерной продукции, древесностружечных и древесноволокнистых плит, фенопластов.
Одной из наиболее перспективных областей применения фенопластов является судостроение. Уже сейчас из них создают крупногабаритные детали и строят целые корпуса мелких судов, спасательные плоты, пластмассовые рубки и надстройки металлических судов, изготавливают переборки, гребные винты и палубные настилы.
Пластики являются одним из основных материалов для электронавигационного и радиотехнического оборудования судов, средств судовой автоматики, связи.
Фенопласты с успехом используются как декоративно-отделочные материалы и материалы для изготовления дельных вещей, мебели, светотехнической арматуры, санитарно-технического и электротехнического оборудования.

9.Охрана окружающей среды
Исходное сырьё для производства фенолформальдегидной смолы относится к числу физиологически активных органических соединений. Фенол, попадая в сточные воды, поглощается растениями и переходит в организм животных и человека. Может накапливаться в печени, вызывая перерождение её клеток, разрушать почечный эпителий. Формальдегид обладает ярко выраженными канцерогенными свойствами, вызывая, в частности, рак носовой перегородки.
Учитывая эти обстоятельства, следует принимать повышенные меры предосторожности при размещении и развитии этого производства и смежных с ним предприятий: это - а) тщательная очистка сточных фенольных вод; б) герметичность аппаратов и машин в технологической цепочке; в) максимальная автоматизация производства; г) размещение производства в отдалении от населённых пунктов; д) повышенные меры предосторожности при транспортировке готовой продукции.

10.История вопроса
Когда немецкий химик фон Байер А.В.
в 1872 г. смешал формальдегид и
«карболовую кислоту» (раствор фенола),
он получил смолообразную, вязкую
массу.
При нагревании она превращалась в
твердое, нерастворимое вещество,
которое далее уже не плавилось. В то
время Байер еще не мог предвидеть,
какое огромное значение приобретает
впоследствии полученный им продукт.

10.История вопроса
Американский химик Бакеланд Лео Хендрик проведя реакцию конденсации формальдегида и фенола, получил полимер, для которого не мог найти растворителя. Это навело его на мысль, что такой практически нерастворимый и, как выяснилось, не проводящий электричества полимер может оказаться очень ценным. В 1909 Бакеланд сообщил о полученном им материале, который он назвал бакелитом. Эта фенолформальдегидная смола была первым синтетическим реактопластом – пластиком, не размягчавшимся при высокой температуре. По целому ряду свойств бакелит остается непревзойденным материалом. Работа Бакеланда стимулировала исследования в области органического синтеза и создание новых пластмасс.