Курсач по полимерам (Получение и вторичная переработка фенолформальдегидных смол)
Описание файла
Документ из архива "Получение и вторичная переработка фенолформальдегидных смол", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "химия" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. .
Онлайн просмотр документа "Курсач по полимерам"
Текст из документа "Курсач по полимерам"
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (УГЛТУ)
Кафедра технологий целлюлозно-бумажных производств и переработки полимеров (ТЦБП и ПП)
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Идентификация полимеров»
Тема: «ИДЕНТИФИКАЦИОННЫЕ ПРИЗНАКИ, ПОЛУЧЕНИЕ И ВТОРИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ СМОЛ».
Выполнила:
студентка группы г.
Проверил:
доцент кафедры
«_г.
Екатеринбург
Содержание
| Реферат | 3 |
| Введение | 4 |
| 1.Виды фенолформальдегидных смол и их признаки |
5 |
| 1.1. Резольные смолы |
7 |
| 1.2. Новолачные смолы |
7-8 |
| 2.Получение фенолформальдегидных смол | 9 |
| 3.Возможные методы идентификации ФФС | 13 |
| 4.Методы вторичной переработки ФФС |
18 |
| Заключение |
19 |
| Список литературы |
20 |
РЕФЕРАТ
Крушина Д.С.: Идентификационные признаки, получение и вторичная переработка фенолформальдегидных смол.
Курсовая работа. УГЛТУ, ИХПРС и ПЭ, кафедра ТЦБП и ПП. Руководитель: Т.С. Выдрина – Екатеринбург 2017 г. – ПЗ 23 с., использовано 17 источников, 7 рис., 3 части.
Объект исследования: Фенолформальдегидные смолы.
Цель работы - изучить идентификацию фенолформальдегидных смол, их применение и вторичную переработку.
Результат работы – изучено несколько способов идентификации, получение и вторичная переработка фенолформальдегидных смол.
Выявлено, что используются фенолформальдегидные смолы для приготовления лаков и пресс-порошков, производства пенопластов, пропитки бумаг, тканей, волокон, получения стеклопластиков. Фенолформальдегидные смолы используют в качестве связующих и клеев в производстве композиционных материалов на основе древесины.
Важнейшие достоинства фенолформальдегидных смол: низкая стоимость, доступность исходного сырья, простота технологических процессов синтеза смол и их модификации, высокая смачивающая и пропитывающая способность и растворимость, обеспечивающие возможность сочетания в исходном состоянии практически со всеми материалами, хим. инертность, тепло- и огнестойкость в отвержденном состоянии.
Недостатки фенолформальдегидных смол: токсичность основных компонентов, используемых при синтезе, и большое количество отходов производства, оказывающих вредное воздействие на окружающую среду.
Введение
Фенолформальдегидные смолы - синтетические смолы, растворяющиеся в углеводородах. Они могут быть жидкими или твердыми. Технологические характеристики ФФС представлены в таблице 1.
Первый в мире процесс промышленного производства полностью синтетического полимера был запатентован Л. Бакеландом в 1907 г. Л. Бакеланд запатентовал бакелитовую смолу – продукт конденсации фенола и формальдегида, превращающийся при нагревании в трехмерный полимер. В течение десятилетий бакелит использовался в качестве материала для корпусов электротехнических приборов, сейчас используется как связующее и адгезив. Первооткрывателем же реакции между фенолом и формальдегидом был А. Байер, наблюдавший образование смолы в этой реакции еще в 1872 г, но он результатом не заинтересовался. Начиная с 1940-х и до середины 1970-х гг., в связи с появлением новых видов пластмасс доля фенольных смол быстро сокращалась [1]. Но начиная с 1975 г. вновь начался стремительный рост производства этих полимеров для нужд авиации, ракетной техники, космонавтики, а также в связи с падением запасов нефти. Дело в том, что фенол получают из каменного угля, запасы которого несравненно превосходят запасы нефти. Кроме того, на основе фенолформальдегидных смол существует большой ассортимент материалов для нужд теплоизоляции [2].
Таблица 1 - Технологические характеристики ФФС
| Показатель | Норма |
| Внешний вид | Прозрачная жидкость от красновато-коричневого до темно-вишневого цвета без механических примесей |
| Массовая доля нелетучих веществ при температуре 105°С, %, не менее | 51 |
| Массовая доля свободного формальдегида, %, не более | 0,05 по факту отсутств. |
| Массовая доля свободного фенола, %, не более | 0,05 по факту 0,02 |
| Растворимость в дистиллированной воде при 20°С, г/г, не менее | 1:20 |
| Показатель активности водородных ионов, ед. pH | 11,0-12,5 |
| Условная вязкость по ВЗ-246 (4 мм), с | 45-80 (в процессе хранения допускается увеличение вязкости до 150 сек) |
| Массовая доля щелочи, % | 6,5-7,1 |
| Время желатинизации при температуре 125°С, с | 40-70 |
| Динамическая вязкость, мПас | 200-300 |
| Плотность при 20±0,1°С, г/см3 | 1,180-1,230 |
Виды фенолформальдегидных смол и их признаки
Фенолформальдегидные смолы являются продуктами поликонденсации фенола с формальдегидом. Фенолформальдегидные смолы делятся на новолачные и резольные. Новолачные смолы получают в кислой среде, они хорошо растворимы в органических растворителях. Резольные фенолформальдегидные смолы получают с помощью щелочей и используют для производства пластиков. Процесс производства новолачных смол отличается от процесса производства резольных смол. Для производства феноло-формальдегидных смол используют синтетический фенол, а также фенолы, получаемые из каменноугольной смолы (фенольная и феноло-крезольная фракции, трикрезол, ксиленолы) [3].
Для получения новолачных смол конденсацию, как правило, проводят в присутствии кислотных катализаторов при избытке фенола. Технологический процесс получения твердой новолачной смолы состоит из стадий конденсации и сушки, проводимых в одном аппарате. В смесь фенола с формальдегидом вводят такое количество кислого катализатора, чтобы величина рН реакционной смеси составляла 1,6-2,3.Смесь при постоянном перемешивании нагревают до кипения в течении 40-60 минут при атмосферном давлении (реже в вакууме) с включенным обратным холодильником. Через 20 минут после начала кипения в аппарат вводят дополнительную порцию катализатора (0,056 весовых частей кислоты на 100 весовых частей фенола). Кипячение смеси при 95-98°С продолжают еще 1-1,5 часа. По достижению удельного веса смеси, близкого к 1,2 г/см3,конденсацию смолы считают в основном законченной, включают прямой холодильник и начинают сушку, при остаточном давлении не выше 300 мм.рт.ст. обогревая аппарат паром 5-8 атм. Сушку продолжают до достижения температуры каплепадения смолы 95-105°С. После этого смолу сливают из аппарата и охлаждают.
Идентификацию фенолформальдегидных смол проводят с помощью наблюдений за их физическими свойствами (в частности, поджога и наблюдения за характером пламени, специфическому запаху фенола).
Резольные смолы
Фенолформальдегидные смолы - водные эмульсии, имеющие большую вязкость. Продукты, полученные в реакции с использованием аммиачной воды, BaOH, имеют желтовато-коричневый цвет. Фенолформальдегидные смолы, полученные с помощью едкого натра [4] или едкого калия, имеют красновато-коричневый цвет. Имеют в составе фенол, крезол и т.д. [5]. При нагревании до 170÷180 °С резольные ФФС отверждаются, молекулы резольных ФФС взаимодействуют друг с другом и образуют полимер сетчатого строения, который называется резит. Резиты не растворяются в органических растворителях. Резольные смолы применяются для производства слоистых пластиков, древесных изделий [6], внешней теплоизоляции зданий [7], фанеры [8].
Новолачные фенолформальдегидные смолы.
Новолачные ФФС отличаются от резольных линейным строением молекул. Новолачные ФФС получают в кислой среде при небольшом избытке фенола. Новолачные ФФС – это твердые стекловидные полупрозрачные вещества, которые хорошо растворимы в органических растворителях. Они могут длительное время храниться в сухих помещениях. Отверждаются только после добавки отвердителей (параформ или уротропин). Основное применение новолачных ФФС – приготовление лаков и пресс-порошков, производство пенопластов и абразивных материалов.
Новолачные смолы для эпоксидирования готовят с более низкой температурой каплепадения (75-90°С) и с меньшим содержанием свободного фенола (не более 0,5%). Фенолформальдегидные смолы обладают малой механической прочностью, особенно к ударным нагрузкам, нерастворимостью в малополярных растворителях, плохой перерабатываемостью методом литья под давлением [9].
Рисунок 4 – Структура новолака
Получение фенолформальдегидных смол
Фенолформальдегидные смолы [-C6H3(OH)-CH2-]n – продукты поликонденсации фенола C6H5OH с формальдегидом.
Технологический процесс получения твердых новолачной и резольной смол включает следующие стадии: подготовка, загрузка и конденсация сырья, сушка смолы, слив, охлаждение и измельчение смолы [10].
Образование цепных макромолекул по схеме поликонденсации, представленной на рисунках 3-а, 3-б и 3-в:
Рисунок 3-а – Схема получения новолачной фенолформальдегидной смолы
Рисунок 3-б – Схема получения фенолоспиртов
Рисунок 3-в - Схема получения резольной фенолформальдегидной смолы
Для получения резольной фенолформальдегидной смолы нам нужно смешать 2 г. кристаллического фенола (или 4 мл концентрированного раствора карболовой кислоты) с 3 мл приготовленного формалина. После этого к приготовленному составу добавить 3 капли концентрированной соляной кислоты HCl. Посмотреть, как смесь разогревается и вскипает, образуя вязкую стеклообразную массу. Для замедления реакции можно немного охладить колбу.
Стеклянной палочкой берем пробу получившегося состава и проверяем на растворимость в различных растворителях (воде, спирте). Наблюдаем за растворением приготовленной смеси. Теперь происходит образование коротких цепочек молекул, которые представляют собой вещество резол (рис.5)
