Отчёт по лабораторной работе Поликонденсация

При увеличении концентрации ионов водорода в реакционной среде или при повышении температуры продукты вступают в реакцию поликонденсации между собой:

В конечном продукте сохраняются метилольные группы, способные вступать во взаимодействие с образованием новых разветвлённых продуктов на следующей ступени реакции. Если приостановить реакцию на стадии образования низкомолекулярного продукта (М= 400 : 1000), то получится олигомер, представляющий из себя аморфную твёрдую стекловидную янтарную массу, переходящую в текучее состояние и легко растворяющуюся в спирте, ацетоне и бензоле при Т=60-90 , называемую резолом. [3][5]

11

Новолачные смолы:

Новолачные олигомеры получают в промышленности как периодическим, так и непрерывным способами. По периодическому способу синтез олигомера и. сушка проводятся в одном аппарате (одноаппаратная схема). Технологический процесс состоит из стадий подготовки и загрузки сырья, поликонденсации, сушки олигомера, слива, охлаждения и измельчения готового продукта. Подготовка и загрузка сырья. Подготовка сырья включает операции, связанные с заполнением весовых мерников-дозаторов. Поскольку фенол при обычных температурах представляет собой твердый продукт, перекачка его расплава по коммуникациям связана с необходимостью обогрева или тщательной изоляции трубопроводов, особенно в зимнее время. Для предотвращения затвердевания фенола в линии иногда предварительно готовят смесь фенола с водным раствором формальдегида в определенном соотношении и после тщательного перемешивания подают ее в весовой мерник. Большое значение в производстве новолаков имеет правильный расчет количества сырья, загружаемого в реактор. Неточная дозировка, например увеличение количества формальдегида, может привести к получению вместо новолака резольного олигомера и к отверждению его непосредственно в аппарате. Такой продукт не перерабатывается в изделие (из-за неплавкости и нерастворимости). Обычно при получении новолаков на 100 масс. ч. фенола приходится 25,0—27,5 масс. ч. формальдегида, что соответствует мольному соотношению фенол: формальдегид 1 : 0,78—0,86. Для некоторых марок новолаков мольное соотношение фенол : формальдегид составляет 1 :0,97, т. е, очень близко к эквимолярному. Количество катализатора составляет 0,2—1,5 масс. ч. на 100 масс. ч. фенола. В производстве новолачных олигомеров в качестве катализаторов используют как минеральные, так и органические кислоты. Из минеральных кислот чаще всего применяют соляную кислоту — одну из наиболее сильных кислот. А

14

поскольку скорость реакции поликонденсации фенола с формальдегидом пропорциональна концентрации водородных ионов, соляная кислота является одним из наиболее активных катализаторов. Обычно рН исходной смеси для новолака составляет 1,5—1,8. [3][5]

Строение новолаков (упрощённо):

15

3. Результаты и их обсуждение

В результате проведения лабораторной работы была получена фенолформальдегидная смола. В процессе проведения реакций, описанных в методике проведения эксперимента, происходило неоднократное изменение цвета раствора.

При внесении в круглодонную колбу 6,25 г фенола, 3,15 мл воды, 0,2 г NaOH получили раствор грязно-красного цвета. После растворения веществ в воде и внесении в реакционную колбу 12 мл формалина (38%) цвет раствора поменялся на жёлто-коричневый.

После помещения реакционной колбы на песчаную баню и установления температуры кипения (97 ) в течение 15 мин, цвет раствора изменился и стал тёмно-коричневым. При нагревании фенолоспирты начинают вступать в реакцию поликонденсации между собой, цвет раствора меняется.

16

После снятия колбы с песчаной бани и охлаждения раствора добавили в колбу приготовленный насыщенный раствор NaOH, вследствие чего раствор окрасился в грязно-жёлтый цвет (присутствует осадок). После добавления раствора NaOH колбу поместили в песчаную баню, довели до температуры кипения, выждали 3 минуты, вследствие чего раствор поменял цвет на прозрачно жёлтый. После снятия колбы с песчаной бани вылили полученный раствор на металлическую пластину. Получили вязкую жидкость янтарного цвета. В результате эксперимента образовался резол. При его нагревании или длительном хранении должно произойти образование резитола, а затем резита.

Доказательства того, что полученная смола относится к типу резольных, а не новолачных смол, а именно - является резолом:

1) Соотношение формальдегида к фенолу для получения новолачных смол – 1:0,78-0,86 (примерно 7:6); Соотношение формальдегида к фенолу для получения резольных смол – 1:1,1—3 (примерно 6:7) (в разных источниках данные колеблются). [2-6]

Реакция фенола с формальдегидом была проведена в избытке формальдегида:

среду, в которой была проведена реакция, можно сделать вывод, что в результате проведения данной лабораторной работы был получен резольный тип смолы.

17

Для получения новолачной смолы необходим избыток фенола к формальдегиду в соотношении (7:6) [4]

nфен = 0,066 = 0, 40

nформ 0,166

0,40 < 1,17 => получение новолака невозможно.

Рассмотрим свойства полученной в результате работы смолы: прозрачная, густая, липкая, вязкая, деформативная, янтарного цвета, имеющая хорошую адгезию к металлу жидкость без осадка и хлопьев. При нагревании до 120°С свойства смолы поменялись, она стала твёрдой, прочной, стекловидной, тёмно-красного цвета, легко отходящей от металла.

Данные из литературных источников:

Резол по своим физическим свойствам аналогичен новолачному олигомеру, поскольку так же, как и новолак, он плавится и растворяется в щелочах, спирте и ацетоне. Но в отличие от новолака резол представляет собой нестойкий продукт, который при нагревании переходит в неплавкое и нерастворимое состояние. Резитол лишь частично растворяется в спирте и ацетоне, не плавится, но еще сохраняет способность размягчаться (при нагревании переходить в высокоэластическое, каучукоподобное состояние) и набухать в растворителях. Резит представляет собой неплавкий и нерастворимый продукт, не размягчающийся при нагревании и не набухающий в растворителях. [5]

Получившаяся в результате опыта смола в изначально жидком состоянии, это говорит о её способности растворяться или плавиться. Из описания соединений в литературных источниках можно сделать вывод, что такую способность имеют только два типа смолы – новолак и резол. Однако при нагревании жидкая смола перешла в твёрдое состояние и изменила свои

18

свойства, а такую способность (без использования отвердителей) имеет только резол.

Исходя из наблюдений, сделанных в процессе проведения эксперимента, и приведённых выше расчётов, можно прийти к выводу, что в результате проведения лабораторной работы получена смола резольного типа, а именно - резол, перешедший после нагревания в резит.

19

4.Выводы

1.Получена фенолформальдегидная смола.

2.Полученная фенолформальдегидная смола - резольная.

3.Полученная смола - резол.

20