Феноло-формальдегидная смола

Феноло-формальдегидная смола - это смолы резольного типа, разделяющиеся на две группы:

- смолы, отверждающиеся и склеи­вающие древесину при нагревании;

- смолы, отверждающиеся и склеивающие древесину при нормальной температуре, без нагрева (с добавлением в их состав отвердителей).

Такое разделение до известной степени условно, так как фе­нольные смолы холодного отверждения при определенных усло­виях также обладают способностью склеивать древесину при нагревании без отвердителей. Зато феноло-формальдегидная смола горячего отверждения практи­чески непригодна для склеивания древесины холодным спо­собом.

Конденсация в щелочной среде отличается рядом особеннос­тей. Так, при получении резольных смол наблюдается меньшее выделение тепла по сравнению с процессом конденсации в кис­лой среде. Щелочные катализаторы оказывают благоприятное влияние на сохранение однородности реакционной массы в те­чение всего процесса конденсации. Этому способствует хорошая растворимость в щелочных растворах фенолов и продуктов реак­ции. Однако и в условиях резольной конденсации феноло-формальдегидной смолы, при снижении, например, щелочности среды до минимальных пределов и дли­тельном воздействии высокой температуры, возможно разделе­ние реакционной массы на смолистый и водный слои, а иногда и образование гелей («козлов»). Скорость реакции между фено­лом и формальдегидом, а также свойства получаемых продуктов зависят от характера применяемого катализатора.

Едкий натр обладает наиболее сильным катализирующим действием для этой реакции. С увеличением количества добав­ляемой щелочи ускоряется процесс поликонденсации, умень­шается количество непрореагировавшего фенола и повышается растворимость готовой феноло-формальдегидной смолы в воде.

Однако едкий натр может оказывать и отрицательное влия­ние на свойства образующихся смол. Избыток щелочи, остаю­щийся в продуктах реакции, снижает водостойкость и особенно ухудшает диэлектрические свойства отвержденных фенольных клеев. Поэтому количество едкого натра, вводимого в реакцию, регламентируется. В зависимости от назначения смолы, коли­чество едкого натра колеблется в пределах 3 - 22% от веса фенола.

Более слабыми катализаторами являются ам­миак, который используется в виде аммиачной воды 25%-ной концентрации. Действие этих катализаторов аналогично, так как аммиак легко соединяется с формальдегидом, образуя уротропин, обладающий свойствами слабого основания. Считается, что аммиак лишь ускоряет первичные реакции. Подтверждением этого служит низкая степень конденсации феноло-формальдегидной смолы, получаемой в присутствии аммиака, и высокое содержание в ней свободного фенола.

В отличие от едкого натра, аммиак способствует образова­нию резольных смол, не совмещающихся с водой, но хорошо растворимых в спирте. Количество добавляемой в реакционную смесь аммиачной воды обычно не превышает 3—6% по отноше­нию к фенолу.

Гидрат окиси бария также относится к числу более слабых катализаторов по сравнению с едким натром. Он находит при­менение при получении неко­торых видов фенольных смол холодного отверждения.

Обычно для синтеза клея­щих феноло-формальдегидных смол резольного типа на 1 мо­лекулу фенола в реакцию вво­дят от 1,1 до 2 молекул фор­мальдегида. Исследования по­казали, что с увеличением формальдегида от 1 до 2 молей на 1 моль фенола при опреде­ленных условиях конденсации резко снижается содержание свободных фенола и формаль­дегида в продуктах реакции. Это оказалось очень важным для получения при определенном режиме феноло-формальдегидных смол, не со­держащих свободного фенола, обладающего токсическими свойствами.

Важными параметрами процесса поликонденсации явля­ются температура и продолжительность реакции.

Исследованиями установлено, что щелочная поли­конденсация при ступенчатом и постепенном повышении тем­пературы, в отличие от условий реакции сначала и до конца при температуре, близкой к 100°, обеспечивает наиболее полное связывание реагирующих веществ и образование резольной смолы с малым содержанием фенола и формальдегида в свободном со­стоянии. В зависимости от назначения конечных продуктов тем­пература реакции поддерживается от 50 до 100°С.

Феноло-формальдегидная смола получается при реакции, протекающей с отдачей тепла, поэтому для стабилизации температуры технологического процесса используют системы охлаждения. При увеличении температурных значений и времени реак­ции процесс поликонденсации протекает более глубоко, нарастает вязкость образующихся продуктов, снижается их растворимость, уменьшается содержание в них исходных продуктов в свободном состоянии и бромируемых веществ.

Процесс конденсации в одних случаях ведут в водной среде, в других - с добавлением этилового спирта, ацетона, или других стабилизирующих веществ.