Tìm hiểu dây chuyền công nghệ sản xuất keo phenol formaldehyde tan trong nước
Trang 1LỜI GIỚI THIỆU
Từ xa xưa, con người đã biết dùng các loại vật liệu từ thiên nhiên để phục
vụ cho những nhu cầu rất đa dạng của mình như nhu cầu về nhà ở, may mặc, sinhhoạt và đi lại…Xã hội ngày càng tiến bộ thì con người ta càng tìm ra được các loạivật liệu thay thế một cách hữu hiệu hơn như tìm ra các loại tài nguyên khoáng sản,kim loại Với sự phát triển chóng mặt của xã hội, các nguồn tài nguyên này cũngdần cạn kiệt, yêu cầu đặt ra là phải tìm loại vật liệu mới thay thế các loại vật liệutruyền thống trước đây một cách có hiệu quả Dựa trên cơ sở là giải quyết yêu cầubức thiết đó ngành công nghệ vật liệu cao phân tử ra đời và nó nhanh chóng pháttriển đáp ứng được những nhu cầu rất đa dạng phục vụ cuộc sống con người
Từ nửa sau thế kỷ XX ngành công nghệ hợp chất cao phân tử đã có bướcphát triển vượt bậc Sản phẩm của nó xâm nhập vào hầu hết các lĩnh vực của cuộcsống cũng như các ngành khoa học kỹ thuật khác nhau nhờ tính năng ưu việt vàyếu tố giá thành Vật liệu cao phân tử có các tính năng ưu việt mà các loại vật liệukhác không thể so sánh được như: Độ bền cơ học, độ đàn hồi, khả năng cách âm,cách nhiệt, cách điện tốt, nhẹ và dể gia công…
Công nghệ sản xuất keo dán là một ngành công nghiệp hoá học cao phân tử
và nó được ứng dụng nhiều trong việc xây dựng nhà cửa, công nghiệp đồ gỗ, đồsắt, giày da và các lĩnh vực kỹ thuật khác Phenol và formaldehyde được bắt đầunghiên cứu bởi Adolf Bayerr vào năm 1872 và Losekam vào năm 1889 Phương
pháp tổng hợp rẻ tiền và khả thi đầu tiên được phát minh ra vào năm 1907 bởi Leo
Hendrik Baekeland, và vào năm 1910, một loại vật liệu mới ra đời được đặt tên làbakelite, đây là kết quả của việc thêm vào polymer những chất như bột gỗ, vậtliệu chống cháy asbestos và bụi đá trầm tích slate, tạo nên vật liệu composite cókhả năng chịu lửa và cứng cáp hơn Bakelite được ứng dụng rộng rãi trong hàngtiêu dùng vào thập niên 1920 Bakelite là loại nhựa được tổng hợp đầu tiên, nócũng là loại nhựa nhiệt rắn đầu tiên [1] Trải qua gần thế kỷ hình thành và pháttriển, ngành keo dán đã có những thành tựu vượt bậc tổng hợp nên các loại keodán có tính năng vượt trội đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người Năm
1993, tiêu thụ keo phenol-formaldehyde là 3,07 tỉ pound chỉ đứng sau urethane (3,476 tỉ pound) trong nhựa nhiệt rắn Năm 2002, thị phần nhựa nhiệt rắnchiếm 25% so với tổng thị phần nhựa Trong đó, thị phần của từng loại nhựa nhưsau: Polyurethane (PU) chiếm 34%, ure-formaldehyde (UF) chiếm 32%, phenol-formaldehyde (PF) là 15%, polyeste không no (UP) là 9%, epoxy ở mức 5%,melamine formaldehyde (MF) là 4% và các loại khác ở mức 1% chiếm phần cònlại Sản lượng nhựa phenolic năm 2002 là 3500 ngàn tấn, năm 2007 là 3850 ngàntấn [2] Ở Việt Nam trong những năm trở lại đây có sự phát triển đáng kể tronglĩnh vực sản xuất nhựa, chủ yếu là nhựa nhiệt dẻo như polyetylen (PE),polypropylene (PP)…Trong lĩnh vực keo dán có rất ít nhà máy sản xuất mà chủyếu nhập từ nước ngoài
Trang 2poly-Keo phenol-formaldehyde tan trong cồn là một trong số các sản phẩm củacông nghệ hợp chất cao phân tử Đây là một loại keo dựa trên cơ sở nhựa nhiệtrắn, loại keo này có đặc tính ưu việt là độ bền mối dán cao, chịu ẩm, chịu vi khuẩn
và có thể phối hợp với các loại keo khác để tạo nên keo có đặc tính trội hơn, đặcbiệt hơn Keo phenol-formaldehyde có nhược điểm là màng keo dòn, tính bềngiảm đối với điều kiện thời tiết khắc nghiệt, keo có màu đỏ sẫm Loại keo nàythích hợp với điều kiện thời tiết và nền kinh tế nước ta do giá thành rẻ, bền thờitiết, bám dính tốt và công nghệ sản xuất đơn giản
Tuy lượng sử dụng keo ở nước ta rất lớn nhưng vẫn có rất ít nhà máy sảnxuất Do vậy em tìm hiểu dây chuyền công nghệ sản xuất keo phenol-formaldehyde tan trong nước nhằm đáp ứng yêu cầu của việc sử dụng keo dán củanước ta hiện nay
Trang 3PHẦN I
LÝ THUYẾT CHUNG
CHƯƠNG I TỔNG QUAN
I NGUYÊN LIỆU
Nguyên liệu chính để sản xuất phenol-formaldehyde là phenol,formaldehyde Ngoài ra người ta đi từ một số dẫn xuất của phenol như: crezol,xilenol, rezorsin Còn các aldehyde thì ngoài formaldehyde, furfurol là loại được
Tỷ trọng d =1,054
Nhiệt độ nóng chảy tnc= 40,3OC
Nhiệt độ sôi ts=182,2OC
Độ hoà tan trong 100g H2O là 8,2g (ở 15OC) khi ts >650C thì trộn lẫn với
H2O Ở nhiệt độ thường, phenol ít tan trong H2O, phenol tan đến 27% trong H2Otạo chất lỏng đồng nhất Nhưng khi thêm H2O vào thì chất lỏng đó phân ra làm 2lớp: lớp dưới gồm dung dịch H2O trong phenol, lớp trên gồm dung dịch phenoltrong H2O Phenol dễ bị tách ra cùng với hơi H2O, phenol là chất hút ẩm Do cókhả năng tạo liên kết hydro nên phenol có nhiệt độ sôi cao Các hợp chất phenolkhác hầu như không tan trong nước Phenol tan tốt trong rượu, ete, cloroform, tantrong benzen, ít tan trong dung dịch cacbonat kim loại kiềm
Phenol dễ bốc hơi ngưng tụ ở nhiệt độ thường nên dễ gây nhiễm độc.Phenol là chất kích thích và ăn da, thường gây ra những vết loét bỏng trên da, tiếpxúc lâu có hại đến hệ thần kinh, khi bị bỏng do phenol có thể rửa bằng rượu Nồng
độ cho phép giới hạn của hơi phenol trong không khí là 0,005 mg/l [3]
OH
Trang 4Ngoài ứng dụng của phenol trong công nghiệp chất dẻo, phần lớn là tổnghợp nhựa phenol-focmaldehyde, phenol còn được dùng trong y dược: dùng làmchất diệt trùng, khử trùng, chống nấm mốc rất hữu hiệu và có tác dụng giảm đau.
1.1.2.Tính chất hoá học của phenol
Phenol tham gia phản ứng đặc trưng là phản ứng thế SE Do hiệu ứng liênhợp nên khả năng phản ứng của phenol rất mạnh, phenol biểu hiện tính acid
a Phản ứng thể hiện tính acid
C6H5OH + H2O ® C6H5O- + H3O+ Những nhóm thế hút điện tử sẽ làm tăng tính acid của phenol Ngược lại,những nhóm thế đẩy điện tử sẽ làm giảm tính acid của phenol
Phản ứng tạo muối phenolat:
NO2
OH
NO2+
Phản ứng sunfonic hoá
Trang 5Br Br
Phản ứng alkyl hóa Friden – Crap
H3
CH3
+ H Cl
Phản ứng axyl hóa Friden - Crap
Phản ứng các hợp chất phenol có thể xảy ra trực tiếp cũng có thể xảy ratừng bước tạo thành este rồi sau đó chuyển vị thành Frisơ
Trang 6
OH
OH COOH
d Các phương pháp điều chế
Phenol được tách ra từ các sản phẩm chế biến nhiên liệu ở nhiệt độ cao,ngoài ra có thể tổng hợp theo một số phương pháp
Chưng cất nhựa than đá:
Đi từ các sản phẩm chế biến nhiên líệu rắn chưng cất nhựa than đá ở 170 ÷
240oC để thu phenol thô (dầu trung) dung dịch phenol sau khi loại naphtalen, chotác dụng với NaOH thu được phenolat Tách loại các chất không tác dụng vớiNaOH có trong dung dịch Sau đó cho khí CO2 dư vào để chuyển phenolat thànhphenol tự do và chưng cất lấy phenol Phenol từ công nghiệp cốc hóa, mặc dùngành công nghiệp này rất phát triển, nhưng cũng không thoả mãn được nhu cầucủa công nghiệp chất dẻo Vì vậy các phương pháp tổng hợp đóng vai trò rất lớntrong công nghiệp có 4 phương pháp sản xuất phenol:
Phương pháp benzensulfonat: (Phương pháp kiềm nóng chảy)
Sunfo hoá benzen: C6H6 + HO-SO3H C6H5SO3H + H2O
Dd NaOH+
OH CHO
3
CHCl
Trang 7Trung hoà bằng dung dịch NaOH sẽ thu được natribenzen sunfonat nóngchảy (100 phần) với NaOH (75 phần) đến khi cả khối trở thành chảy lỏng, lọcsunfit không hoà tan, phenol được tách ra dưới dạng một chất dầu, được gạn lắng
và chưng cất
C6H5SO3H + NaOH C6H5OH + Na2SO3
Phương pháp này gồm nhiều giai đoạn, tiêu tốn nhiều NaOH, H2SO4 vàhiệu suất thấp
Phương pháp clobenzen: Gồm các giai đoạn:
Clo hoá benzen tạo thành clobenzen (phenol clorua ) sau đó xà phòng hoáclobenzen bằng dung dịch NaOH 10% theo tỉ lệ 1:1,25
C6H5Cl + NaOH C6H5OH + NaCl
Phương pháp Rauga: gôm các giai đoạn:
Clo oxy hoá benzen bằng HCl và không khí ở nhiệt độ cao 200 300oC, cóchất xúc tác (CuO, Al2O3) Thuỷ phân clobenzen bằng nước ở 750oC có xúc tácCuO, Al2O3 và dùng chưng cất để tách phenol ra
CH3
Phân huỷ hydroperoxit cumen bằng H2SO4 10% thành phenol và aceton Sau đó đem chưng tách phenol trong chân không
360oC,315at HCl
Trang 81.2 Các dẫn xuất của phenol
1.2.1 Crezol
a Công thức
Công thức phân tử: C6H4(CH3)OH
Công thức cấu tạo: Có 3 công thức cấu tạo:
Tricrezol độc như phenol
Bảng 1: Tính chất của ba đồng phân cresol [3]:
Trang 9Xilenol có 6 đồng phân trong đó 1,3,5- xilenol có khả năng tạo nhựa nhiệtrắn khi tác dụng với formaldehyde còn các đồng phân khác tạo nhựa nhiệt dẻo Tính chất của các đồng phân xilenol cho ở bảng sau:
c Điều chế xilenol
Xilenol Tchảy ( O nóng0C) T
O sôi(oC) Xilenol T
O nóngchảy (oC) T
O sôi(oC)1,2,3-Xilenol 75 218 1,2,6- xilenol 49 203
1,2,4-Xilenol 26 211,5 1,3,4-xilenol 62,5 225
1,2,5-Xilenol 74,5 231,5 1,3,5-Xilenol 68 219,5
Bảng 2: Tính chất của ba đồng phân xilenol [3]:
Sau khi tách phenol và crezol thì xilenol là chất được tách ra ở nhiệt độ sôicao của dầu trung
1.2.3 Rezorsin (m-dihydroxylbenzen)
a Công thức
Công thức phân tử: C6H4(OH)2
Công thức cấu tạo:
OH
OH
b Tính chất
Trang 10Rezorsin là chất kết tinh có mùi đặc trưng yếu, nóng chảy ở nhiệt độ 110oC
và sôi ở 276,5oC, có tỷ trọng d = 1,285
Có thể tham gia phản ứng ở nhiệt độ thấp do H ở vị trí octo và para mạnhhơn phenol rất nhiều Khi có tác dụng của ánh sáng và không khí ẩm thì rezorsinbiến thành màu đỏ
Rezorsin tan tốt trong nước, metanol, etanol, ete, glyxerin, hầu như khôngtan trong benzen, cloroform và disunfua cacbon
Rezorsin là loại acid rất yếu (hằng số ion hoá ở 18 oC là 3,6.10-10)
c Điều chế
Trong công nghiệp, người ta điều chế rezorsin bằng nhiều phương phápsunfua hoá benzen đến m-disunfonicacid, trung hoà bằng cách cho nóng chảy vớiNaOH
Tách rezorsin từ dung dịch bằng cách oxy hoá rồi dùng chưng chân khônghoặc kết tinh để làm sạch sản phẩm
Formaldehyt trong nước gọi là focmalin và tồn tại cả hai dạng:
CH2O+H2O HOCH2OH(metylen gluco)
Focmalin chứa 3340% thể tích formaldehyt, hay 3037 % tính theotrọng lượng
Focmalin có mùi đặc trưng, kích thích niêm mạc, tiếp xúc lâu gây chảynước mắt Nồng độ cho phép 0,001mg/l
b Tính chất hoá học
Phản ứng cộng hợp nucleofin của các hợp chất aldehyde
Giai đoạn 1: Cộng tác nhân mang điện tích âm vào nguyên tử cacbon, giaiđoạn này xảy ra chậm
Trang 11Giai đoạn 2: Bền hoá sản phẩm bằng cách cộng vào phần mang điện tíchdương, giai đoạn này xảy ra nhanh chóng.
Phản ứng oxy hoá:
R CHO
2 2 4
4 3
Cr K , KMnO
OH NH / AgNO
Phản ứng cộng disunfat natri:
H H
CH3
OH H
c Điều chế
Phương pháp1: Oxy hoá rượu metylic (CH3OH)
CH3OH + 1/2 O2 XT,4006000C® HCHO + H2O + 36,8 cal/mol
Xúc tác : Cu, Ag, Oxit molipden
Ngoài phản ứng trên đồng thời còn xảy ra các phản ứng:
CH3OH + O2 ® HCOOH + H2O
CH3OH + 1/2O2 ® CO2 + 2H2O
CH3OH CO + 2H2
H2 + CH3OH ® CH4 + H2OHCHO CO + H2 HCHO C + H2O
Người ta thường tiến hành oxi hóa CH3OH trong môi trường chân không
Phương pháp 2: Oxi hóa metan (CH4)
CH + O 400 6000C , NO 2 HCHO + HO (phản ứng chính)
H2,Ni
®
®
®
Trang 122CH4 + O2 ® 2CH2OH
HCHO + 1/2 O2 ® HCOOH
Phương pháp 3: Oxy hoá etylen
Hỗn hợp khí chứa 85% thể tích etylen và 30% thể tích oxy đi qua hỗn hợpxúc tác gồm đất sét nung tẩm H3PO4 , t0=3750C [3]
2.2 Urotropin ( hexametylen tetramin )
N N
CH C- CHO
O
Trang 13Furfurol tan tốt trong rượu, axeton, ete, và có thể chưng cất bằng hơi nướctrực tiếp, có độ hoà trong nước ở 130C là 9%.
Furfurol thuộc loại nhóm aldehyde dị vòng và có khả năng tham gia phảnứng cao, tham gia phản ứng tự trùng ngưng (nhựa hoá) tạo sản phẩm có mật độkhông gian lớn, sản phẩm bền nhiệt, tính chất cơ lý tốt
Để ổn định người ta thường cho hydroquinol vào
2.3.3 Điều chế
Điều chế furfurol bằng phương pháp thuỷ phân các phế phẩm từ nôngnghiệp như rơm rạ, lõi ngô dưới áp suất và nhiệt độ lớn ở 1000C
Ngoài ra , còn nhận được khi thuỷ phân gỗ hay than nâu [3]
II PHÂN LOẠI NHỰA PHENOL–FORMALDEHYDE (PF)
Phenol - formaldehyde có 2 loại:
a Novolac: Là nhựa phenol - formaldehyde nhiệt dẻo, không có khả năng
tự đóng rắn tạo thành polime mạng lưới không gian
b Rezolic: Là nhựa phenol - formaldehyde nhiệt rắn có khả năng tự đóng
rắn tạo mạng lưới không gian gồm 3 loại:
- Nhựa rezol: Là nhựa chưa đóng rắn, nó là một hỗn hợp sản phẩm
phân tử thấp mạch thẳng và nhánh
- Nhựa rezitol: Là nhựa bắt đầu đóng rắn nhưng có mật độ mạng
lưới không gian ít Có thể tan hoàn toàn trong một số dung môi như: xiclohexanol,phenol, dioxan với điều kiện nhiệt độ của các dung dịch đó >100oC, lúc đó nốingang bị gãy
- Nhựa rezit: Nhựa đã đóng rắn hoàn toàn tạo thành polime có
mạng lưới không gian dày đặc, ở trạng thái không nóng chảy không hòa tan trongbất kỳ dung môi nào Mạng lưới không gian tạo ra không những chỉ do liên kếthóa học (metylen) mà còn do liên kết lý học (liên kết H ) [4]
III CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC TẠO NHỰA VÀ TÍNH CHẤT SẢN PHẨM
Phản ứng phenol với aldehyde là phản ứng trùng ngưng Đặc tính từng bậccủa nó giúp ta tách ra và nghiên cứu các sản phẩm ban đầu tương đối ổn định Nhựa PF có các tính chất nổi bật như:
Tính ổn định nhiệt tốt:
Chịu được nhiệt độ cao, khi đã đóng rắn thì sản phẩm cứng, ổn định kíchthước ngay cả trong điều kiện khắt khe Vì thế nhựa PF được sử dụng để sản xuấtcác sản phẩm chịu nhiệt, chịu mài mòn
Khả năng liên kết cao:
Nhựa phenolic là chất kết dính liên kết chắc với nhiều hợp chất hữu cơ hay
vô cơ và các chất gia cường tạo ra các loại vật liệu lý tưởng Do đó, nhựa PF dễdàng thấm sâu vào cấu trúc của các chất nền Khi đóng rắn nó có các đặt tính bền
cơ, nhiệt, hóa nên được sử dụng nhiều cho nhiều mục đích khác nhau
Trang 14Mức độ sinh khí thải và chất độc hại thấp nên an toàn trong vận chuyển, sảnphẩm có khả năng chống cháy cao đặc biệt là với các chất độn vô cơ, khi cháykhông tạo khói.
Hàm lượng cacbon cao:
Trong điều kiện oxy hóa ở nhiệt độ cao hơn điểm phân hủy, nhựa phenoliccho hàm lượng cacbon cao Bên cạnh đó, nhựa phenolic tạo ra cacbon có cấu trúcnhư cacbon thủy tinh Vật liệu này như ceramic và thực tế nó vẫn giữ nguyên cấutrúc khi trong tình trạng chảy Vì thế nó được ứng dụng làm vật liệu compositecho thiết bị tấm lưới và ống dẫn dầu ngoài khơi
Người ta nhận định được rằng các yếu tố ảnh hưởng đến việc tạo thành nhựa
và các tính chất của nhựa là cấu tạo hoá học của nguyên liệu, tỷ lệ mol giữa phenol
và aldehyde, độ pH của môi trường phản ứng
1 Cấu tạo hoá học của nguyên liệu
Phụ thuộc vào cấu tạo hoá học của nguyên liệu mà khả năng phản ứng khácnhau
Phenol có độ chức khác nhau được giải thích bởi cấu trúc vị trí hoạt độngcủa các nhóm thế Phenol đơn chức gồm: phenol, m-crezol và 1,3,5 m-xilenol,rezorsin và có 3 vị trí hoạt động là nguyên liệu để điều chế tạo nhựa nhiệt rắn
Còn phenol có 2 chức như o-crezol; p-crezol; 1,2,3; 1,2,5 và 1,3,4-xilenoldùng để điều chế tạo nhựa nhiệt dẻo Các xilenol khác (1,2,6 và 1,2,4-xilenol) làloại đa chức
Các nhóm chức hydroxyl của phenol không tham gia phản ứng đa tụ Chỉ
có formaldehyde và furfurol mới có khả năng tạo nhựa không nóng chảy, khônghoà tan với phenol có 3 vị trí hoạt động Còn những aldehyde khác như: Acetal-dehyde, aldehyde butyric do chiều đi phân tử lớn hơn, có hoạt tính kém hơn nênkhông có khả năng tạo nhựa có cấu trúc không gian
2 Tỷ lệ mol giữa phenol:formaldehyde
Sản phẩm ngưng tụ ban đầu phụ thuộc vào tỷ lệ mol giữa phenol vàformaldehyde Ta cần khống chế tỷ lệ này sao cho các sản phẩm ban đầu của phảnứng tách ra được và có những nét đặc trưng
+ Nếu tỷ lệ mol giữa phenol:formaldehyde là 1:1
OH
phenol
CH3OH
Trang 15Ở giai đoạn của phản ứng chủ yếu tạo thành nhựa o và p, m-oxybenzoictrong đó o-oxybenzoic chiếm đa số.
Rượu monoxybenzilic có một nhóm metylol có khả năng tham gia phảnứng với phenol và giữa chúng với nhau Khi phản ứng với phenol tạo thành cácđồng phân dioxidiphenyl metan
Trong trường hợp tạo nhựa nhiệt dẻo có cấu trúc thẳng gọi là nhựaxaliheninic
Trang 16CH2OH HOH2C
OH
CH2OH HOH2C
HOH2C
3 Độ pH của môi trường
pH của môi trường có ảnh hưởng quyết định đến quá trình phản ứng + Nếu tiến hành trùng ngưng trong môi trường acid (pH< 7) thì các rượuoxybenzolic tạo thành từ phenol và HCHO không bền nó nhanh chóng ngưng tụvới nhau hoặc với phenol (đặc biệt khi đun nóng) để tạo thành nhựa nhiệt dẻo
+ Nếu tiến hành trùng ngưng trong môi trường bazơ (pH >7) thì các rượuoxybenzolic tạo từ phenol và HCHO tạo ra di, tri metylol phenol và cứ tiếp tụctrùng ngưng với nhau hoặc phenol để tạo thành nhựa nhiệt rắn
+ Nếu tỷ lệ khác nhau giữa phenol và formaldehyde nhưng ở trong môitrường kiềm thì chỉ có tạo ra nhựa nhiệt rắn, nếu không đủ formaldehyde thì phầnphenol còn lại thì sẽ tan vào nhựa ở dạng phenol tự do
Như vậy, phụ thuộc vào độ hoạt động của nguyên liệu ban đầu, tỷ lệ cáccấu tử tham gia phản ứng và pH môi trường mà tạo thành nhựa nhiệt rắn hay nhiệtdẻo
Nhựa nhiệt rắn khi đun nóng có khả năng chuyển sang trạng thái khôngnóng chảy không hoà tan
Nhựa nhiệt dẻo có khả năng nóng chảy và hoà tan, không đóng rắn khi đunnóng
Nhựa nhiệt rắn ở trạng thái ban đầu có khả năng nóng chảy và hoà tan gọi
là rezol Rezol là sản phẩm không phụ thuộc vào nhiệt độ mà chuyển nhanh haychậm sang trạng thái không nóng chảy, không hoà tan Tốc độ chuyển tiếp đó gọi
Trang 17Nhựa ở giai đoạn cuối cùng gọi là rezit, nhựa này hoàn toàn không nóngchảy, không hoà tan.
4 Ảnh hưởng của xúc tác và lượng xúc tác đến tính chất
Tuỳ thuộc vào loại và lượng xúc tác mà phản ứng sản phẩm tạo thành nhựanhiệt rắn hay nhựa nhiệt dẻo
٭ Xúc tác acid: Sản phẩm tạo thành là nhựa nhiệt dẻo novolac, không cókhả năng tự đóng rắn và không tạo ra mạng lưới không gian để chuyển sang trạngthái không nóng chảy, không hoà tan
+ Nếu xúc tác là acid hữu cơ (HCOOH, (COOH)2, CH3COOH ) cho sảnphẩm có màu sáng hơn so với xúc tác acid vô cơ nhưng lại có hoạt tính xúc tácthấp
+ Nếu xúc tác là acid vô cơ (HCl, H3PO4, H2SO4) cho sản phẩm có màu tốihơn nhưng lại có hoạt tính xúc tác cao
٭ Xúc tác là bazơ: Sản phẩm tạo thành là nhựa rezolic
+ Nếu là kiềm mạnh (NaOH, KOH) thì lượng HCHO tham gia vào phảnứng nhiều hơn, vận tốc phản ứng lớn nhưng sản phẩm có màu tối hơn và tạo sảnphẩm có khả năng hoà tan trong nước vì hydro linh động trong nhóm hydroxyl củaphenol có tính acid yếu, trong NaOH tạo ra muối có liên kết -ONa phân cực mạnhnên tan trong môi trường nước phân cực
+ Nếu xúc tác là Ba(OH)2 thì vận tốc phản ứng không lớn, dễ khống chếquá trình phản ứng, sản phẩm có màu vàng sáng
+ Nếu xúc tác NH4OH thì nếu NH4OH dư thì nó dễ bay hơi, sản phẩm cómàu vàng sáng nhưng phản ứng ở nhiệt độ cao
Xúc tác NH4OH, Ba(OH)2 là loại xúc tác tạo sản phẩm tan trong cồn bởi vìhydro linh động trong nhóm hydroxyl của phenol có tính acid yếu, trong môitrường NH4OH tạo ra muối có liên kết -ONH4 phân cực yếu do đó nó tan trongmôi trường phân cực yếu [4]
Trang 184.1 Nhựa novolac
Điều chế nhựa novolac bằng cách ngưng tụ formaldehyde với phenol khôngnhững 3 chức mà cả phenol 2 chức, có xúc tác acid Đối với phenol 3 chức thì phảilấy thừa Thường tỷ lệ mol phenol: formaldehyde là 6: 5 hoặc 7: 6 Giảm phenolthừa thì tạo ra nhựa rezolic ngay ở trong môi trường axit, nhưng nếu thừa nhiều thìlàm giảm trọng lượng phân tử của nhựa Chỉ trong điều kiện thừa nhiềuformaldehyde (2 2 , 5mol aldehyde trên 1 mol phenol) có xúc tác axit mạnh thìmới tạo ra nhựa giống như novolac (sau khi tách hết formaldehyde và axit thừa) vì
nó không bị đóng rắn khi đun nóng Nếu thêm một ít lượng chất xúc tác kiềm thìnhựa này nhanh chóng chuyển sang trạng thái không nóng chảy và không tan
Trên cơ sở nhiều công trình nghiên cứu mà người ta đi đến kết luận rằngdioxidiphenyl-metan là chất được tạo ra trước và từ đó tạo ra nhựa novolac
Quá trình phản ứng giữa phenol và formaldehyde để tạo thành nhựa là:
2C6H5OH + CH2O HOC6H4CH2C6H4OH
HOC6H4CH2C6H4OH+CH2O+C6H5OH HOC6H4CH2C6H3(OH)CH2C6H4OH
Sự phụ thuộc trọng lượng phân tử của nhựa novolac vào tỷ lệ molphenol:formaldehyde được biểu diễn trên đồ thị sau:
Trọng lượng phân tử trung bình có thể xác định theo công thức:
M: Trọng lượng phân tử trung bình của nhựa
A: Hiệu suất tạo nhựa khan nước
Trọng lượng phân tử của nhựa novolac tăng theo độ tăng của tỷ lệ
formaldehyde và phenol, nhưng ngay cả khi thừa phenol nhiều thì không chỉ nhận được dioxidiphenyl metan mà có các sản phẩm phân tử cao hơn
Hình 1: Ảnh hưởng tỉ lệ formaldehyde : phenol đến khối lượng phân tử
của nhựa novolac
Cấu tạo hóa học của nhựa novolac:
Để chứng minh bản chất hoá học và cơ chế phản ứng người ta dựa vàonhững số liệu thực nghiệm sau:
C6H5OH: CH2O
400 600
300 200
500
Trang 19Khi tác dụng phenol với formaldehyt trong môi trường acid tạo thành dioxidiphenyl metan.
4,4-O
Đồng thời có 2,4 và 2,2 dioxidiphenyl metan
Nhựa novolac là hỗn hợp đồng đẳng có trọng lượng phân tử không đồngđều Khi xử lý bằng formaldehyde, nhựa novolac sẽ chuyển sang trạng thái khôngnóng chảy, không hoà tan Tuy nhiên, 4,4-dioxidiphenyl metan không chuyển sangpolime ba chiều
Nhựa novolac nhận từ o, p-crezol và những phenol khác trong nguyên tửhydro ở vị trí hoạt động nào đó (2,4,6) được thay thế bằng một nhóm không phâncực khi xử lý bằng formaldehyde cũng không có khả năng chuyển sang trạng tháikhông nóng chảy, không hoà tan
Phản ứng tạo thành nhựa novolac:
nCH2 +(n+1) C6H5OH H(CH4(OH) CH2)nC6H4OH +n H2O
n = 4 8 Công thức chung của novolac đi từ các aldehyde và phenol khác nhau
có thể viết dưới dạng :
O nH OH nAr CHR ) OH ( Ar H OH Ar ) 1 n (
RCHO - một aldehyde bất kỳ nào đó
ArOH - phenol, crezol, xylenol
Dấu, ', '', ''' chỉ rõ số vị trí trong nhân benzen bị nhóm hydroxyl chiếm và kết hợpvới các nhân khác
Sau đây là công thức của novolac từ p-crezol và axetaldehyde:
Nhựa novolac gồm các phân tử tạo nhánh là do sự kết hợp giữa các mạchngắn bằng cầu metylen ở vị trí octo và para (so với nhóm OH của nhân phenol) Phụ thuộc vào điều kiện điều chế mà nhựa novolac được phân biệt theothành phần, theo đại lượng phân tử và độ phân nhánh theo nhiệt độ nóng chảy,hàm lượng phenol tự do, độ nhớt của dung dịch
Màu sắc của nhựa phụ thuộc vào độ hoạt động của nguyên liệu và chất xúctác
Điều chế nhựa novolac ngoài formaldehyde và các aldehyde khác có thểdùng hexa metylentetra amin, khi đun nóng phenol với urotropin (trong môitrường rượu ) với tỷ lệ 1,2:1 thì nhận được nhựa novolac chứa nitơ, có thể ở dạngnhóm dimetylen amin (-CH2-NH -CH2 -), phản ứng này toả ra NH3
Trang 20Nếu đun nóng nhựa novolac và nhựa đi từ phenol có thay thế gốc alkyl ở vịtrí octo và para ở 2002800C thì chúng có khả năng chuyển sang trạng thái khôngnóng chảy không hoà tan, và nhóm hydroxyl của phenol tham gia vào việc tạo raliên kết ete.
Do những trung tâm phản ứng tự do của nhựa novolac (ở vị trí octo và para
so với nhóm hydroxyl của nhân phenol) làm cho nhựa này có khả năng chuyểnsang trạng thái không nóng chảy, không hoà tan khi cho tác dụng vớiformaldehyde hoặc urotropin Đóng rắn nhựa novolac có kèm theo hiện tượng tạo
ra nhóm metylen và nhóm dimetylenimin
4.1.1 Tính chất
Ưu điểm: Có thời gian bảo quản không giới hạn, dễ sử dụng, có khả năng
tái sinh, dễ sữa chữa bằng cách hàn, dán…
Nhược điểm: Nhựa novolac là nhựa nhiệt dẻo có khuynh hướng bị dão,
dễ bị nóng chảy, có màu vàng sáng đến nâu sẫm, tỷ trọng d= 1,2 ÷ 1,22, tan tốttrong rượu và axeton Trong thời gian bảo quản, nhiệt độ nóng chảy, độ nhớt vàtốc độ đóng rắn của nhựa thay đổi ít Phân tử mạch thẳng và ít nhánh có khốilượng phân tử khoảng 500-2000
Ở nhiệt độ thấp (20 60oC) trong môi trường kiềm các rượu phenol đượctạo ra không tham gia vào phản ứng ngưng tụ liên tục, ở nhiệt độ cao >70oC rượuphenol có khả năng tác dụng với nhau
Điều kiện tạo thành nhựa rezolic:
Những xúc tác thường dùng nhất NaOH là loại xúc tác mạnh thường tạonhựa rezolic tan trong nước
Xúc tác Ba(OH)2, NH4OH tạo ra nhựa rezolic tan trong cồn Đầu tiên
NH4OH kết hợp với formaldehyde tạo thành urotropin, vì thế có thể dùng ngay cả
Trang 21bản thân urotropin để thay thế xúc tác Thường lấy lượng NH4OH: 0,53% sovới phenol Đó là xúc tác tương đối yếu nên cũng giống như các kim loại hoá trị 2,cho phép khống chế quá trình dễ dàng Khuyết điểm của xúc tác NH4OH là sảnphẩm dễ bị rộp trong quá trình ép nóng khi dùng xúc tác này nhựa sản xuất radùng làm chất dẻo lớp và bột ép.
4.2.2 Tỷ lệ các cấu tử
Trong trường hợp ngưng tụ trong môi trường kiềm, nhựa rezolic vẫn nhậnđược khi thừa phenol nhưng tỷ lệ của các cấu tử không có ảnh hưởng quyết địnhnhư khi ngưng tụ nhựa novolac Tỷ lệ của các cấu tử trong phạm vi gần với đươnglượng phân tử
Nhựa rezolic làm bột ép và chất dẻo thường nhận ở tỷ lệ đương lượng củaphenol và formaldehyde hay thường thừa một ít formaldehyde Thường lấy tỷ lệphenol và formaldehyde là 6:7 Tỷ lệ của các cấu tử do đặc trưng của các xúc tác
và công dụng kỹ thuật của rezolic quyết định
Hàm lượng phenol tự do cao hoặc thấp còn phụ thuộc vào tỷ lệ của các cấu
tử, đặc điểm và lượng xúc tác, chiều sâu ngưng tụ và thời gian sấy
Nhựa rezolic rắn thường chứa 812% phenol tự do, nhựa rezolic lỏngchứa 20% hoặc cao hơn Lượng phenol tự do nhiều nó sẽ làm giảm tốc độ đóngrắn và tính chất cơ lý của sản phẩm Nhưng có một số trường hợp cần chứa một ítphenol tự do trong nhựa vì nó làm cho nhựa dễ nóng chảy hơn và tạo màng saukhi đóng rắn có độ đàn hồi hơn
Hàm lượng oxy trong nhựa rezolic (khi điều chế dùng xúc tác NaOH) cómột số liên kết ete (-CH2-O-CH2-) vì khi đun nóng nhựa thì thấy có CH2O tỏa ra Trong trường hợp dùng xúc tác NH4OH không có liên kết ete và đun nóngnhựa đến 200oC thì không thấy CH2O toả ra
Nhựa rezolic có thể hòa tan hoàn toàn trong nhiều dung môi như:xiclohexanol, phenol, dioxan, butanol nhưng với điều kiện là nhiệt độ sôi củadung môi đó trên 100OC lúc đó thì các nối ngang đều bị phá hủy
Tốc độ tăng nhiệt độ ảnh hưởng đến độ hòa tan của rezolic Nếu tăng nhiệt
độ nhanh thì lúc đó nhựa chưa kịp trương trong dung môi, lượng nối ngang tănglên và ngừng hẳn quá trình hòa tan nhựa Nếu đun nóng lâu thì có thể làm rezolictan hoàn toàn
Trang 22Nhựa rezolic bị đóng rắn (rezit): Trong giai đoạn rezit mạng lưới tham giatạo ra không những chỉ do liên kết hóa học mà còn do liên kết lý học.
Ở nhiệt độ cao liên kết lý học bị phá hủy do đó xuất hiện một ít tính đànhồi, khi làm lạnh tính đàn hồi đó mất đi
Trong những điều kiện xác định (ở nhiệt độ cao và đun nóng lâu) nếu dùngmột lượng phenol thừa để xử lý rezit đã nghiền nhỏ thì nhựa này có thể biến thànhnhựa novolac trong trường hợp này xảy ra hiện tượng đứt liên kết hóa học giữa cácphân tử và tạo ra liên kết với phenol
- Cấu tạo rezit có thể biểu diễn:
Trong nhựa đóng rắn còn lại một số nhóm metylol tự do những nhóm nàykhi đun nóng tiếp tục ở nhiệt độ cao trong thời gian lâu thì tác dụng với nhau tạo
ra liên kết hóa học mới [5]
5.Sự khác nhau giữa nhựa novolac và nhựa rezolic [1]
CH2
OH
CH2
Trang 236 Ứng dụng của nhựa phenol–formaldehyde
Từ nhựa phenol-formaldehyde người ta điều chế các chất dẻo khác nhaugọi là phenolplast Trong thành phần của chúng, ngoài chất kết dính (nhựa) còn cócác cấu tử khác nhau: Chất độn chất hóa dẻo,chất màu và các chất khác Để làmcác vật phẩm ta thường dùng phương pháp ép Vật liêu ép không những từ nhựanovolac mà cả từ nhựa rezolic Phụ thuộc vào chất phụ gia sử dụng và mức độnghiền mà tất cả các vật liệu ép chia ra làm 4 loại: Bột ép, sợi (hạt), lớp và mảnhvụn
6.1 Bột ép
- Vật liệu ép là một hỗn hợp cấu tử phức tạp chủ yêú từ nhựa novolac vàrezolic, tùy theo tính chất của nhựa mà chia ra: Bột ép novolac và bột ép rezolic
- Căn cứ theo công dụng, có thể chia bột ép ra làm 3 nhóm chính:
+ Bột ép làm các sản phẩm kỹ thuật và dân dụng chủ yếu đi từ nhựanovolac Các sản phẩm này không nên cho chịu tải trọng cơ học lớn, dòng điện cóđiện áp cao (>10KV) và nhiệt độ cao quá 1000C
+ Bột ép làm các sản phẩm đặc biệt có độ bền nước chịu nhiệt bền hóa học
và bền va đập cao
6.2 Vật liệu sợi ép (cốt sợi) đi từ nhựa rezolic và phụ gia là sợi
Dùng sợi như vậy cho phép tăng một số tính chất cơ học chủ yếu là độ dẻochịu va đập Sợi làm phụ gia có thể là sợi bông, amiăng, thủy tinh Nhưng sợithủy tinh thì cho sản phẩm ép có độ bền cơ học, độ chịu nước và chịu nhiệt cao
6.3 Vật liệu ép thành lớp
Sản xuất thành những tờ lớn dạng tấm, ống, thanh Sản phẩm có hình dạngkhác nhau tùy theo yêu cầu
Tùy thuộc vào phụ gia, chất dẻo lớp sản xuất ra ở những dạng sau testolic(phụ gia là vải, sợi, bông), thủy tinh testolic (phụ gia là vải thủy tinh), amiăng-testolic (phụ gia là vải amiăng)
Testolic là chất dẻo lớp, được dùng để chế tạo từ những tấm vải có tẩmnhựa rezolic, vải dùng có thể là vải thủy tinh, vải dệt chéo, vải tổng hợp
Tính chất của Testolic: Có độ bền nén, va đập cao nhưng kém bền nước,chịu xăng dầu tốt nên dùng trong công nghiệp chế tạo máy
6.4 Vật liệu ép với phụ gia thô (mảnh vụn)
Vật liệu ép với phụ gia đi từ nhựa rezolic và các mảnh vụn vải, giấy Loạinày cũng có độ dẻo chịu va đập cao
Thường được dùng hơn cả là bột ép và phối liệu của bột ép gồm có nhựa,chất độn, chất đóng rắn và chất xúc tiến đóng rắn nhựa, chất bôi trơn, chất màu
a Chất độn
Trang 24Thường dùng hơn cả là bột gỗ Để làm cho bột gỗ có độ chịu nước cao,người ta xử lý bằng chất lỏng cơ kim (Si) hoặc pha amiăng sợi ngán hoặc chất độn
vô cơ vào
Ngoài ra còn thêm các chất khác như mica và thạch anh để tăng tính chấtđiện môi, có độ chịu nước cao và ít co
Trong công nghiệp chất dẻo thường dùng bột gỗ lá kim (thông, tùng ) vì
nó có độ chịu nước cao và bền hóa học
Bột gỗ có tính chất điện môi tương đối tốt và để sản xuất các sản phẩmcách điện cao cấp thì cần dùng bột không lẫn các mảnh vụn kim loại trong quátrình chế biến sịnh ra
Amiăng thường dùng loại 3MgO2SiO22H2O để tăng độ chịu nước và nhiệt,tăng tính điện môi
Mumia ở dạng thiên nhiên là đất sét có màu oxit sắt, dùng để giảm độ hútnước và tăng độ chịu nhiệt của vật phẩm, đồng thời nó cũng là bột màu
b Chất đóng rắn và chất xúc tiến đóng rắn nhựa.
- Thường dùng là urôtrôpin, vôi và MgO
- Thêm urôtrôpin vào cả nhựa novolac và rezolic
- Trong sản xuất bột ép novolac, nó là cấu tử chính dùng làm chất đóng rắnnhựa trong khí ép Khi sản xuất vật liệu ép theo phương pháp khô thì chourôtrôpin đã nghiền nhỏ và nhựa rắn, còn theo phương pháp nhũ tương thì chourôtrôpin vào nhựa ở dạng dung dịch trong nước
- Trong thành phần bột ép novolac, vôi có tác dụng trung hòa acid còntrong nhựa, còn trong nhựa rezolic có tác dụng xúc tiến đóng rắn nhựa, tăng độbền nhiệt và cơ học của vật phẩm
Chất màu cần có độ chịu nhiệt cao và bền ánh sáng, dùng cả chất màu vô cơ
và hữu cơ Chất màu hữu cơ hay dùng nhất là nitrozintan trong cồn (tạo màu đen)liều lượng dùng là 2÷4% so với nhựa
* Sản xuất bột ép rezolic
Các vật phẩm từ bột ép rezolic có tính điện môi cao, và chịu nước hơn novolac.Phương pháp sản xuất cũng như bột ép novolac, nhưng có điểm khác,ví dụ như là:Các hỗn hợp chứa nhựa rezolic kéo dài 3÷5 phút, do nhựa rezolic đóng rắn chậmhơn (ở nhiệt độ cán) nhựa novolac có thêm urôtrôpin Ngoài ra nhựa rezolic có độnhớt lớn hơn novolac nên thời gian ngấm lâu hơn
Nhược điểm của bột ép phenol-formaldehyde là dòn, chịu acid kém, cáctính chất điện môi phụ thuộc vào nhiệt độ và tần số của dòng điện Để khắc phụccác nhược điểm đó người ta trộn nhựa phenol-formaldehydde với các nhựa khácnhư PVC, cao su nitril với polimit
Trang 25Nhược điểm cơ bản của vật phẩm chế tạo từ bột ép là độ bền tải trọng đậpkhông cao (độ bền va đập riêng là 1,5÷9 kg lực cm/cm2) Vì vậy không thể dùngbột ép để dùng các chi tiết quan trọng của dụng cụ và máy chế tạo mang ứng suấtlớn Theo nguyên tắc thì chất độn sẽ làm tăng độ bền của chất dẻo (kể cả va đập)
so với độ bền của nhựa tinh khiết, nhưng trong các chất độn thì dạng bột kém tácdụng nhất Do vậy mà người ta dùng chất độn dạng sợi (xenlulo, bông, amiăng, sợithủy tinh) để làm cho chất dẻo có độ bền va đập cao ngay cả khi mẫu bị khía
Phao lit là chất dẻo chịu acid, chế tạo từ nhựa rezolic phenol-formaldehyde
và chất độn Phụ thuộc vào chất độn mà chia ra làm 3 loại phaolit: Phaolit A vớiamiăng antofihot và cơriđôfin; phaolit R với grafit và cơdiđotin; phaolit P với cát
và amiăng cơdiđôtin
Quá trình kỹ thuật sản xuất phaolit và các vật phẩm từ phaolit có thể chia racác giai đoạn sau: Điều chế nhựa rezolic phenol-formaldehyde, trộn các cẩu tử,cán, chế tạo và đóng rắn các vật phẩm
Nhựa để sản xuất phaolit có độ nhớt không lớn lắm vì như vậy thì khó tẩmvào phụ gia và khối phaolit đóng rắn nhanh,khó cán
Phụ gia amiăng làm giảm độ bền hóa học của phaolit, đặc biệt là loạicơriđôtin Nhưng làm lượng cơriđôtin càng nhiều thì độ bền cơ học của phaolitcàng tăng
- Ưu điểm: Phaolit chịu nhiệt độ cao (130÷1450C) và bền hóa học
- Khuyết điểm: Dòn, tự co nhiều khi đóng rắn (2÷3%) và độ dẫn dẫn nhiệtkhông lớn
Phaolit được ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau của công nghiệp đểlàm vật liệu chế tạo và lót thiết bị chịu hóa học như: Thùng chứa, nồi phản ứng,cột chưng và hấp thụ, máy móc, thùng điện phân, thiết bị kết tinh, ống, van khóa
b Vật liêu than grafit
- Than không thấm, grafit không thấm và antegmit là loại vật liệu thangrafit Than và grafit là các chất hydrocacbon chịu hóa chất, nhưng việc sử dụng
Trang 26- Do đó, dùng nó để sản xuất các chi tiết của thiết bị (nhiệt độ làm việc đến
1800C) trong sản xuất HCl,H3PO4, HC3COOH, rượu clo hóa, cacbuahydtro thơm
và béo Đối với các chất oxy hóa mạnh và kiềm nồng độ trên 5% thì vật liệu đókhông bền Độ bền hóa học của nó cao hơn dộ bền hóa học của phaolit
Grafit là loại vật liệu tự bôi trơn khi cọ sát trong pha hơi grafit - grafit hoặcgrafit - kim loại, tính chất này là một điều rất đặc biệt để giải quyết các vấn đề cấutạo ở những chỗ đệm, nối trục của thiết bị, mà ở những chỗ để cần đảm bảo chịu
rỉ và làm kín những chi tiết quay
- Có thể dùng được các phương tiện cơ khí để gia công than và grafit khôngthấm, có thể dùng keo phenol - formaldehyde để dán các bộ phận đó, đặc biệt nếudùng nhựa rezolic phenol - formaldehyde có thêm 3÷6% HCl làm chất đóng rắnthì dán rất tốt
Grafit tẩm nhựa phenol - formaldehyde, nó có tính chất rất giống grafitkhông thấm Chỉ có một nhược điểm cơ bản là độ bền va đập thấp, được sử dụngchủ yếu để sản xuất thiết bị trao đổi nhiệt và ống dẫn trong công nghiệp hóa chấtđặc biệt trong sản xuất H2SO4 [4]
c Nhựa đúc
Nhựa đúc là vật liệu cứng, không nóng chảy, không tan, được điều chếbằng cách đóng rắn nhựa rezolic lỏng phenol-formaldehyde ở trong khuôn, có khigọi nhựa đúc là phenolplast đúc, rezit đúc
Vì đóng rắn ở nhiệt độ tương đối thấp, nên phải dùng xúc tác acid cho vào
ở cuối giai đoạn sấy, đối với một số loại nhựa đúc ta dùng xúc tác acid như:Phtaleic oxalic, boric Đối với loại khác như rezit đúc thì dùng xúc tác kiềm(KOH)
Nhựa đúc dùng để sản xuất các vật phẩm dạng tấm, ống, thanh có độ bền cơhọc cao, đặc biệt là tải trọng động
d Keo dán và sơn
Nhựa phenol-formaldehyde cũng nhựa ure-formaldehyde có ý nghĩa rấtquan trọng là dùng để dán các vật liệu khác nhau (gỗ, kim loại, chất dẻo, thủy tinh,sành, sứ ) Nhựa rezolic phenol-formaldehyde được dùng ở dạng dung dịch rượuhoặc nhũ tương nước, đóng rắn nguội có acid mạnh, muối của nó hoặc các esteacid hoặc đóng rắn nóng dưới áp suất 3÷6 kg/cm2 không có xúc tác Sau khi đóngrắn nhựa rất dòn nên thường phải biến tính Nhựa biến tính dùng để dán gỗ, chấtdẻo bọt và vật liệu xốp
Keo phenol-formaldehyde có độ bền của mối dán cao, chịu ẩm và vi khuẩn,nhưng nhược điểm cơ bản là màng dán dòn và độ bền của mối dán vào gỗ bị giảm
do tác dụng thủy phân của acid lên xenlulo Do đó hiện nay ta hay dùng keophenol-formaldehyde có phối trộn với nhựa ure-formaldehyde, epoxy và polivinylaxetat hoặc với cao su tổng hợp
Nhựa phenol-formaldehyde là loại nhựa tổng hợp đầu tiên được dùng đểlàm sơn Hiện nay từ nhựa phenol-formaldehyde người ta điều chế sơn novolactan trong cồn và trong dầu
Trang 27Nhựa phenol-formaldehyde tan trong cồn, axeton, hỗn hợp rượu-benzen vàtrong các dung môi có cực khác Để nhựa này có thể hòa tan trong cáccacbuahydro thơm và dầu mỏ và trộn được với dầu thì cần phải giảm độ phân cựccủa nó xuống.
Muốn thế, ta ete hóa các nhóm có cực (hydroxyl) của nhựa và đặc biệt làlàm cho nhựa chứa được nhiều nhóm không cực ở vị trí para với hydroxyl củanhân phenol Các este đó được ứng dụng rộng rãi người ta gọi là nhựa copan nhântạo Sơn dầu cao cấp được điều chế từ nhựa phenol 100% (para akyl phenol) Sơndầu copan là loại sơn được điều chế từ copan trộn với dầu lanh ở nhiệt độ cao(230÷2800C) Sơn dầu cao cấp có độ bóng cao, chịu tác dụng của tia tử ngoại, khíquyển
Còn có sơn từ nhựa rezolic rắn tan trong C2H5OH gọi là bakelit Sơn bakelitdùng để tẩm phụ gia và tạo các màng phủ khác nhau kể cả màng chống rỉ Sơnbakelit dùng để bảo vệ các đường ống chịu áp suất cao khỏi bị tác dụng của H2Olàm lạnh, ống thông gió trong xưởng acid và các đường ống khác của máy làmlạnh, máy nén khí
Ngoài các vật liêu trên người ta còn dùng nhựa phenol-formaldehyde đểlàm chất dẻo bọt [5]
IV ỨNG DỤNG NHỰA PHENOL-FORMALDEHYT ĐỂ LÀM KEO DÁN
Cũng như nhựa ure-formaldehyde, nhựa phenol-formaldehyde có ứng dụngrất quan trọng trong việc dùng để dán các vật liệu gỗ kim loại, chất dẻo, thủy tinh,sành sứ
Nhựa rezolic tan trong cồn có thể đóng rắn ở nhiệt độ thường nhờ acidmạnh, muối của chúng hay este acid, đóng rắn bằng cách đun nóng dưới áp suất 3
6 kg/cm2 không cần xúc tác
Keo phenol-formaldehyde có tính kết dính cao chịu được ẩm và các loạinấm Song có nhược điểm là màng keo dán dòn, độ bền của mối dán vào gỗ bịgiảm đi do tác dụng của xúc tác acid lên xenlulo Do đó gần đây đã phối trộnphenol-formaldehyde với các loại polyme nhiệt dẻo
1 Keo dán từ nhựa không phối hợp
Keo đi từ nhựa phenol-formaldehyde đa tụ có xúc tác Ba(OH)2 có màusáng, nhựa có độ nhớt khá cao từ 500100cP, tỉ trọng 1,251,29 Trong thànhphần của keo có khoảng 20% nước và khoảng 12% phenol tự do Keo phenol-formaldehyde tan trong cồn, có thể đóng rắn ở nhiệt độ thường, nếu cung cấp thêmchất đóng rắn (chất tiếp xúc pêtrốp)
Trang 282 Keo đi từ các nhựa phối hợp
2.1 Keo cacbonit-phenol-formaldehyde
Được sản xuất từ dung dịch H2O của nhựa phenol và ure-formaldehyde vàchất xúc tác rắn, để giảm độ co rút người ta cho thêm phụ gia xenlulo
Phối liệu của keo:
Nhựa ure-formaldehyde: 56 phần khối lượng
Nhựa phenol-formaldehyde: 35 phần khối lượng
Este etylic của acid oxalic: 5 phần khối lượng
Bột gỗ: 5 phần khối lượng
Keo này chứa 30 50% nước
2.2 Keo polivinyl butyrat-phenol-formaldehyde
Keo này là dung dịch của nhựa rezolic và polivinyl butyrat tan trong cồn, đi
từ 2 loại nhựa này có tính bám dính tốt và có thể chuyển sang trạng thái khôngnóng chảy, không hòa tan khi đun nóng
Keo là chất lỏng có màu trong suốt hay mờ đục từ vàng sang đỏ Phân biệtnhãn hiệu là do tỉ lệ trộn các cấu tử khác nhau vì thế mà nhãn hiệu khác nhau Thông thường polivinyl butyrat và phenol-formaldehyde là quá trình phứctạp cùng với đóng rắn nhựa rezolic lúc này nhóm metylol của nhựa rezolic tácdụng với nhóm hydroxyl của polivinyl butyrat
Ngoài ra, còn có một phần của các cấu tử trộn hợp vẫn giữ nguyên khôngphản ứng có thể trích ly ra bằng dung môi
2.3 Keo phenol- formaldehyde-cao su
Keo cao su được điều chế bằng cách trộn hợp nhựa formaldehyde với cao su (acrylonitril, clopren ) keo này được dùng để dán nhôm,thép và các hợp kim có độ bền trượt và uốn cao, chịu được dao động, chịu đượcnước, bền nhiệt, bền với dầu mỏ
phenol-2.4 Keo phenol - formaldehyde và epoxy
Được sản xuất bằng cách phối hợp epoxy với phenol-formaldehyde keo loạinày có tính bám dính tốt trên bề mặt kim loại và vật liệu khác Đặc biệt nó có tínhbám dính tốt trên bề mặt kim loại và vật liệu khác Đặc biệt nó giữ được độ bền ởnhiệt độ cao khi đun nóng hỗn hợp nhựa Nhựa phenol-formaldehyde tác dụng vớinhựa epoxy làm xuất hiện các liên kết este Nhựa đóng rắn xong có cấu tạo mạnglưới không gian dày đặc và chịu nhiệt rất tốt
Phối liệu của loại nhựa này:
Nhựa rezolic: 100 phần khối lượngNhựa epoxxy : 20 phần khối lượngUrotropin: 4 phần khối lượngDùng dung môi metyletylketon để hòa tan nhựa, cho hỗn hợp đóng rắn ở
1600C, trong thời gian 30 phút, đem thử các kết cấu dán 2300C và 3150C thấy rằng