• مقدمه

در این تحقیق ابتدا رزین هاي فنولی معرفی شده اند سپس پخت حرارتی آنها مورد بررسی قرارگرفته است . در بخش دیگري از مطالب به کاربردهاي انواغ رزین فنولی و فرآیندهاي تولید آنهـاپرداخته شده است و در آخر، پیرامون انواع روش هاي پخت دماي پایین رزین هـاي فنـولی بـهویژه پخت رزین فنولی در حضور اسیدها بحث شده است

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست مطالب

چکیده…………………………………………………………………………………………11

مقدمه …………………………………………………………………………………………3

رزینهايفنولی …………………………………………………………………………………3

مواد اولیه ……………………………………………………………………………………..5

3-1-فنولها ………………………………………………………………………………………5

2-آلدهیدها ……………………………………………………………………………………9

پلیمرشدن ……………………………………………………………………………………10

4-1-رزینهاينووالاك …………………………………………………………………………..11

2-رزینهايرزول ………………………………………………………………………………….18

سخت شدن یاپخت رزین هاي فنولی ……………………………………………………….24

5-1-پختحرارتیرزولها ……………………………………………………………………………25

2- پخت حرارتی نووالاك ها …………………………………………………………………….30

بررسی پخت رزین آنالیز حرارتی ………………………………………………………………34

کاربردها و فرآیندهاي پخت رزین هاي فنولی ………………………………………………..35

پخت دماي پائین رزین هاي فنولی ……………………………………………………………..36

8- 1- پخت سرد با افزایش مستقیم عامل پخت ……………………………………………..46

8-2-پخت با اسید ………………………………………………………………………………….47

3- پخت رزین فنولی با اضافه کردن استرها و بدون اعمال حرارت …………………………….49

خواص و کاربردهاي رزین هاي فنولی ……………………………………………………………..50

9- 1- خواص رزین هاي فنولی …………………………………………………………………….50

9-2-کاربردهايرزین فنولی ………………………………………………………………………….53

مراجع فارسی ……………………………………………………………………………………..55

مراجع انگلیسی …………………………………………………………………………………..56

چکیده …………………………………………………………………………………………….57

. ساختار نووالاك با ارتوي بالا

. ساختار نووالاك با ارتوي بالا

رزین فنولی یا رزین فنول فرمالدهید، گاهی به آن فنوپلاست نیز میگویند، رزینی اسـت کـه ازواکنش فنول یا مشتقات آن با آلدهید به دست میآید، شایان ذکر اینکه به طور معمول آلدهیدمصرفی فرمالدهید است. تولید این رزیـن در سـال1905 بـه وسـیله بیکلنـد آغـاز شـد. او بـهروشهاي کنترل و توسعه واکنش براي بدست آوردن محصولی مفید پـی بـرد و در سـال1907موفق به اخذ اولین امتیاز در این زمینه شد. اگرچه واکنش بین فنول و آلدهید مـدتها پـیش ازاین تاریخ شناخته شده بود اما او با افزودن آنها تحت فشار و دما، اولین کمپانی ساخت این مواد را با نام باکلیت در سال 1910 در آلمان افتتاح کرد [1].

واکنش فنول و آلدهید در حضور یک کاتالیزور اسیدي یا بـازي صـورت مـیگیـرد بـا توجـه بـهنسبت مولی فنول و فرمالدهید و نـوع کاتـالیزور مـصرفی، رزینهـاي فنـولی بـه دو دسـته رزول(Resol) و نووالاك (Novolak) تقسیم میگردند.[2] اگر نسبت مولی فنول به فرمالدهید کمتـراز یک و کاتالیزور مصرفی بازي باشد، رزین حاصل را رزول گویند . اما اگر نسبت مولی فنـول بـهفرمالدهید بیشتر از یک و کاتالیزور مصرفی اسیدي باشد، رزیـن حاصـل را نـووالاك گوینـد.[3]شکل1 ساختار شیمیایی این دو نوع رزین را نشان میدهـد . ایـن دو نـوع رزیـن فنـولی دارايخواص و کاربردهاي مختلفی میباشند. رزول ها ذاتاً گرما سخت (thermoset) بوده یعنی جهت پیشرفت واکنش و شبکهاي شدن نیازي به عامل پخت ندارنـد. امـا، نـووالاك هـا ذاتـا گرمـانرم(thermoplast) میباشند و لازم است که به آنها عامل پخت اضافه کرد که معمولاً بیـشتر هگـزامتیلن تترآمین یا یک رزول اضافه میکنند و به همین جهـت رزینهـاي نـوالاك را رزینهـاي دومرحلهاي (two-steps) گویند.

مواد اولیه

مواد اولیه یا منومرهایی که در تهیه رزین فنولی مورد استفاده قرار میگیرنـد، شـامل فنـول یـامشتقات آن و آلدهیدها میباشند. بیشترین حجم مواد مورد مصرف در ساخ ت رزینهاي فنولی ،فنول و فرمالدهید است. فنولهاي مهم دیگر، از فنولهایی که روي آنها آلکیل اسـتخلاف شـدهمانند کروزول، گزیلنول، پارا ترشیري بوتیل فنول، پارافنیل فنول و نونیل فنول، تهیه میشوند.

دي فنولها نظیر رزورسینول (1و3 بنزن دي ال) و بیسفنولA در مقدار کم بـراي کاربردهـاییکه خصوصیات ویژهاي مورد نیاز است، مورد استفاده قرار میگیرند. از آلدهیـدها، آسـتالدهید وفورفورالدهید در برخی موارد استفاده میشود اما مصرف آنها کم است. با تغییرات زیادي کـه درمواد خام، شیمی و فرآیند ساخت، قابل اعمال کردن اسـت، کاربردهـاي زیـادي بـا خـصوصیاتفیزیکی مختلف براي این مواد میتوان به دست آورد.[4]

  فنولها:

فنولها خانوادهاي از ترکیبات آروماتیک هستند کـه در آنهـا گـروه هیدروکـسیل مـستقیما بـههسته آروماتیک متصل است. آنها از لحاظ خواص با الکل ها متفاوتاند و شبیه بـه الکـل هـايضعیف عمل میکنند و بخوبی در محلـول هیدروکـسید سـدیم حـل مـیشـوند امـا در محلـولکربنات سدیم نامحلولاند. فنولها جامداتی بیرنگ هستند اگرچه بعضی از آلکیل فنولها مایعمیباشند. مهمترین فنولها همرا با خواص فیزیکی آنها در جدول 1 آورده شدهاند.[2]

  آلدهیدها:

فرمالدهید معمولترین آل دهیدي است که تاکنون در ترکیبات فنولی به کار رفته است. این ماده چون در دماي محیط به صورت گاز است، به طور معمول به صـورت محلـول در آب بـا37% یـا50% وزنی که به آن فرمالین اتـلاق مـیشـود، بـه کـار مـیرود. بـراي پایـدار کـردن محلـول وجلوگیري از تشکیل پلیمر فرمالدهید از10%-5/0 متانول استفاده میشـود . در صـورت مـصرفبیدرنگ فرمالین پس از تهیه میتوان از محلول هاي حاوي متانول کم استفاده کرد زیـرا در آنصورت قابلیت ترکیب فرمالین بیشتر است. شایان ذکر است که در صورت نیاز بـه مـدت زمـانبیشتري براي انبار کردن، فرمالین مورد مصرف باید متانول بیشتري داشته باشد؛ به هر صـورتافزایش پایداري قابلیت واکنشدهی را کاهش میدهد.[1]

در اینجا باید به نکتهاي اساسی اشاره کرد که فرمالدهید مادهاي بـسیار سـمی اسـت، بنـابراینهنگام کار با آن باید در رعایت اصولی ایمنی دقت کافی به کار رود. در بیشتر فرآینـدهاي رایـج،فرمالدهید از اکسید شدن متانول در حضور کاتالیزور مولیبدن و در دمـايC 4250-345 تهیـهمیشود.

فرمالدهید گـازي شـکل را جـذب آب مـیکننـد و محـصول نهـایی بـه صـورت محلـول در آب(فرمالین) با بین50%-36 فرمالدهید ایجاد میشود. با توجه بـه شـکلهاي مختلـف فرمالدهیـد

(جدول4)، نوع محلول در آب براي تهیه رزین فنولی مناسب اسـت گرچـه در نهایـت نیمـی ازمواد اولیه آب خواهد بود. غلظت فرمالدهید موجود در فرمالین اگر در حدود50% باشد بهترینحالت براي تهیه بیشتر رزینهاي فنولی است؛ سرانجام آب به وسیله تقطیر جدا میشود.[1].

آلدهیدهاي سنگینتر نیز مشابه فرمالدهید با فنول واکنش میدهند اما سرعت واکنش کمتـريدارند. از جمله این آلدهیـدها مـیتـوان از اسـتالدهید (CH3CHO)، پارالدهیـد (CH3OHO) و فورفورال نام برد. گاهی اوقات از فورفورال براي تولید رزین هاي با خاصیت سـیلان یـا رونـدگیخوب در پودرهاي قالبگیري استفاده میشـود . رزیـن هـاي فورفـورال بـا کاتـالیزور بـازي تهیـهمیشوند زیرا فورفورال تحت تأثیر اسید خودبخود متراکم شده و حالت ژل پیدا میکنند.[1]

پلیمرشدن:

اگرچه از زمان تهیه رزینهاي فنولی سالیان زیادي میگذرد اما سـاختار شـیمیایی آنهـا هنـوزکاملا شناخته نشده است. مکانیزم تشکیل این رزین ها بسیار پیچیده بوده و ساختارهاي فراوانآن بستگی به نسبت فنول به فرمالدهید،pH مخلـوط و دمـاي واکـنش دارد. واکـنش فنـول بـافرمالدهید واکنش تراکمی (condensation) اسـت کـه تحـت شـرایط مناسـب منجـر بـه یـکساختار پلیمري با اتصالات عرضی میگردد.

در کاربردهاي تجاري لازم است که در ابتدا یک پلیمـر بـا وزن مولکـولی پـایین و قابـل ذوب رابوجود آورد که هنگام استفاده بتواند تبدیل به یک پلیمر با اتصالات عرضی گردد.

رزین فنولی با استفاده از کاتالیزورهاي اسیدي یا بازي قوي تهیه میشـود . گـاهی اوقـات بـرايرزین هاي خاص از اسیدهاي لوئیس یا ضعیف مانند استات روي استفاده میگـردد . محـصولاتاصلی واکنش فنول با فرمالدهید دو نوعاند، رزین هاي نووالاك و رزین هاي رزول کـه در ادامـهبشرح آنها پرداخته میشود.[2]

41رزینهاي نووالاك:

رزینهاي نووالاك از واکنش فنول و فرمالدهید در نسبت مولی فرمالدهید به فنول8/0-5/0 در محیط اسیدي ساخته میشوند کاتالیزورهاي اسیدي که در ساخت نووالاكها مورد استفاده قرار میگیرند عبارتند از: پاراتولوئن سولفونیک اسید، اسید کلریـدریک، اسـید فـسفریک و اگزالیـکاسید ک هpH موثر آنها5/1-5/0 میباشد. فرمالدهید بیشتر بـه صـورت محلـول آبکـی50-37درصد وزنی به کار برده میشود. اگرچه اسید کلریدریک یکی از پرمـصرفتـرین اسـیدها اسـت،ولی به دلیل احتمال تشکیل اتوکسی کلرومتیل اتر به عنوان محصول فرعی، در مصرف آن دقتمیشود. نوع کاتالیزور اسیدي و شرایط واکـنش روي سـاختمان رزیـن و خـصوصیات آن تـأثیرمیگذارد. براي مثال اگزالیک اسید در رزینهاي مصرفی در کابردهاي الکتریکی مـورد اسـتفادهقرار میگیرد و در دماي بالاي فرآیند به محصولات فرعی فرار تجزیه مـیشـود . بـراي یـک وزنثابت میزان اگزالیک اسید مصرفی به مراتب بیشتر از اسید سولفوریک میباشد.

رزیــنهــاي نــوالاك داراي وزن مولکــولی5000-500 و دمــاي انتقــال شیــشهاي C700-45میباشند. رزینهاي نوالاك با کاتالیزورهـاي قـوي و بـا کاتالیزورهـاي خنثـی درpH 7-4 تهیـهمیشوند که دسته دوم نووالاكهاي با میزان ارتوي بالا میباشند.[4]

در محلولهاي آبی، فرمالدهید به شکل متیلن گلایکـول وجـود دارد و بـصورت مخلـوط تعـادلیکمپلکس است . متیل گلایکول در محیط اسیدي تبدیل به یون هیـدرات کربـونیم شـده و بـا ازدست دادن آب به موقعیت ارتو و پارا در فنول اضافه میگردد. به عبارتی پـارا و ارتوهیدروکـسیمتیل فنول بدست میآیند.[2]

فهرست جداول

جدول 1- خواص فیزیکی و مکانیکی بعضی از فنولها ……………………………………………………………6

جدول 2- خصوصیات فنول ………………………………………………………………………………………….7

جدول 3- تاثیر نوع فنول بر خواص رزین فنولی …………………………………………………………………..8

جدول 4- خواص فیزیکی آلدهیدهاي مختلف ……………………………………………………………………10

جدول 5- گونه هاي فرآیندهاي قالبگیري …………………………………………………………………………..36

جدول 6- شرایط پخت در تحقیق آقایان ولفرام و هرنشتاین …………………………………………………41

جدول 7- خصوصیات رزین فنولی تقویت نشده …………………………………………………………………51

جدول 8- نوع رزین فنولی و ویِِژگی هاي آن ……………………………………………………………………..52

 فهرست اشکال

شکل 1- واکنشهاي تهیه دو نوع رزین فنولی ……………………………………………………………………….4

شکل 2- یکی از ساختارهاي محتمل رزین فنولی نووالاك …………………………………………………14

شکل 3- ساختار نووالاك با ارتوي بالا ………………………………………………………………………………..16

شکل 4- تغییرات گرانروي مذاب سه نوع رزین نووالاك با دماي ذوب پائین و متوسط………..17

کل 5- کاهش میزان فنول آزاد نووالاك از سال 1971 تا 1991 …………………………………….18

شکل 6- نمونه اي از ساختارهاي محتمل رزین فنولی نوع رزول ………………………………………..21

شکل 7- طیف مادون قرمز رزین فنولی نوع رزول ……………………………………………………………..21

شکل 8- طیف مادون قرمز رزین فنولی رزول 800IL …………………………………….ا………………….22

شکل 9- سرعت تغییرات گرانروي در PH هاي مختلف ……………………………………………………..22

شکل 10- تغییرات وزن مولکولی عددي و وزنی ………………………………………………………………..23

شکل 11- تغییرات گرانروي دو نوع رزین رزول با زمان و دما ……………………………………………24

شکل 12- ترکیبات واسط در پخت ……………………………………………………………………………………28

شکل 13- ساختار رزین رزول پخت شده …………………………………………………………………………..28

شکل 14- تغییرات زمان پخت رزین نووالاك با دما …………………………………………………………..30

شکل 15- ساختار شیمیایی رزین نووالاك پخت شده ……………………………………………………….32

شکل 16- تغییرات زمان پخت با میزان هگزا …………………………………………………………………….32

کل 17- ساختار شیمیایی رزین نووالاك پخت شده ……………………………………………………….33

شکل 18- تغییرات زمان ژل شده ……………………………………………………………………………………..37

شکل 19- مکانیزم واکنش پخت رزول با اسید قوي …………………………………………………………..38

شکل 20- فرم شماتیک پخت با اسید بدون اعمال حرارت ………………………………………………..48

 

Abstract
Phenol formaldehyde resin, phenol resin or resin cure is the oldest, despite passage of more than ١٠٠ years old, also Hmaynk remarkable applications in various industries there. Reaction of phenol resins or phenol derivatives with aldehydes in the presence of catalyst are obtained. The highest volume of construction materials used in these resins, phenol and formaldehyde is. If molar ratio to phenol formaldehyde and catalysts consumed less than one game, the resulting resin Resol say. But if the molar ratio of phenol to formaldehyde for
more than a catalyst and acid consumption, the resulting resin Novolak say. Resol resins mainly as water-soluble or soluble in alcohol and are producing a high percentage of phenolic resins production allocated to have. Resins for the groups to Resol Mtylvly compounds which are unstable in its structure and in terms of intrinsic heat Skhtand and the acts of the heat or add acid, and the network are cooking.
Novolak of resins containing the intrinsic Grmanrmand Mtylvl groups or other groups are active, but by adding a factor to be Hegzamin cooking and baking in the heat of cooking is applied. Thermal curing reaction of both phenolic resin type reactions associated with compression and release of low molecular weight substance such as ammonia and water; Therefore, the high pressure parts phenol to exit these gases is essential.
Prominent feature of this resins with high thermal resistance is low price. This resin is used in cases of high thermal stability, electrical insulation properties and chemical resistance are important. Zghalgzary high rate after thermal degradation of the characteristic Fnvlyhast. Parts of phenol can be for a long time to be used ٠C٢٠٠ temperature. Dark color, high concentration after cooking, impact resistance and low temperatures and pressures required for cooking most limiting factors is the use of this resin. Thus, resins mentioned in pure form, are not desirable properties; same characteristics which he does not use the resin alone.



مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

 


فایل pdf همراه با فایل word

قیمت35000تومان