• مقدمه

در این تحقیق ابتدا رزین های فنولی معرفی شده اند سپس پخت حرارتی آنها مورد بررسی قرارگرفته است . در بخش دیگری از مطالب به کاربردهای انواغ رزین فنولی و فرآیندهای تولید آنهـاپرداخته شده است و در آخر، پیرامون انواع روش های پخت دمای پایین رزین هـای 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

رزینهایفنولی …………………………………………………………………………………3

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

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

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

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

4-1-رزینهاینووالاک …………………………………………………………………………..11

2-رزینهایرزول ………………………………………………………………………………….18

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

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

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

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

کاربردها و فرآیندهای پخت رزین های فنولی ………………………………………………..35

پخت دمای پائین رزین های 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 کاربردهای رزین های فنولی ……………………………………………………………..50

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

9-2-کاربردهایرزین فنولی ………………………………………………………………………….53

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

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

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

. ساختار نووالاک با ارتوی بالا

. ساختار نووالاک با ارتوی 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 بـهروشهای کنترل و توسعه واکنش برای 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 اسیدی یا بـازی صـورت مـیگیـرد بـا توجـه بـهنسبت مولی فنول و فرمالدهید و نـوع کاتـالیزور مـصرفی، رزینهـای فنـولی بـه دو دسـته رزول(Resol) و نووالاک (Novolak) تقسیم میگردند.[2] اگر نسبت مولی فنول به فرمالدهید کمتـراز یک و کاتالیزور مصرفی بازی باشد، رزین حاصل را رزول گویند . اما اگر نسبت مولی فنـول بـهفرمالدهید بیشتر از یک و کاتالیزور مصرفی اسیدی باشد، رزیـن حاصـل را نـووالاک گوینـد.[3]شکل1 ساختار شیمیایی این دو نوع رزین را نشان میدهـد . ایـن دو نـوع رزیـن فنـولی دارایخواص و کاربردهای مختلفی میباشند. رزول ها ذاتاً گرما سخت (thermoset) بوده یعنی جهت پیشرفت واکنش و شبکهای شدن نیازی به عامل پخت ندارنـد. امـا، نـووالاک 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 رزینهـای نـوالاک را رزینهـای دومرحلهای (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 رزینهای فنولی ،فنول و فرمالدهید است. فنولهای مهم دیگر، از فنولهایی که روی آنها آلکیل اسـتخلاف شـدهمانند کروزول، گزیلنول، پارا ترشیری بوتیل فنول، پارافنیل فنول و نونیل فنول، تهیه میشوند.

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

  فنولها:

فنولها خانوادهای 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 هـایضعیف 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 دهیدی است که تاکنون در ترکیبات فنولی به کار رفته است. این ماده چون در دمای 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. بـرای پایـدار کـردن محلـول وجلوگیری از تشکیل پلیمر فرمالدهید از10%-5/0 متانول استفاده میشـود . در صـورت مـصرفبیدرنگ فرمالین پس از تهیه میتوان از محلول های حاوی متانول کم استفاده کرد زیـرا در آنصورت قابلیت ترکیب فرمالین بیشتر است. شایان ذکر است که در صورت نیاز بـه مـدت زمـانبیشتری برای انبار کردن، فرمالین مورد مصرف باید متانول بیشتری داشته باشد؛ به هر صـورتافزایش پایداری قابلیت واکنشدهی را کاهش میدهد.[1]

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

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

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

آلدهیدهای سنگینتر نیز مشابه فرمالدهید با فنول واکنش میدهند اما سرعت واکنش کمتـریدارند. از جمله این آلدهیـدها مـیتـوان از اسـتالدهید (CH3CHO)، پارالدهیـد (CH3OHO) و فورفورال نام برد. گاهی اوقات از فورفورال برای تولید رزین های با خاصیت سـیلان یـا رونـدگیخوب در پودرهای قالبگیری استفاده میشـود . رزیـن هـای فورفـورال بـا کاتـالیزور بـازی تهیـهمیشوند زیرا فورفورال تحت تأثیر اسید خودبخود متراکم شده و حالت ژل پیدا میکنند.[1]

پلیمرشدن:

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

در کاربردهای تجاری 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 کاتالیزورهای اسیدی یا بازی قوی تهیه میشـود . گـاهی اوقـات بـرایرزین های خاص از اسیدهای لوئیس یا ضعیف مانند استات روی استفاده میگـردد . محـصولاتاصلی واکنش فنول با فرمالدهید دو نوعاند، رزین های نووالاک و رزین های رزول کـه در ادامـهبشرح آنها پرداخته میشود.[2]

41رزینهای نووالاک:

رزینهای نووالاک از واکنش فنول و فرمالدهید در نسبت مولی فرمالدهید به فنول8/0-5/0 در محیط اسیدی ساخته میشوند کاتالیزورهای اسیدی که در ساخت نووالاکها 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 اسیدی و شرایط واکـنش روی سـاختمان رزیـن و خـصوصیات آن تـأثیرمیگذارد. برای مثال اگزالیک اسید در رزینهای مصرفی در کابردهای الکتریکی مـورد اسـتفادهقرار میگیرد و در دمای بالای فرآیند به محصولات فرعی فرار تجزیه مـیشـود . بـرای یـک وزنثابت میزان اگزالیک اسید مصرفی به مراتب بیشتر از اسید سولفوریک میباشد.

رزیــنهــای نــوالاک دارای وزن مولکــولی5000-500 و دمــای انتقــال شیــشهای C700-45میباشند. رزینهای نوالاک با کاتالیزورهـای قـوی و بـا کاتالیزورهـای خنثـی درpH 7-4 تهیـهمیشوند که دسته دوم نووالاکهای با میزان ارتوی بالا میباشند.[4]

در محلولهای آبی، فرمالدهید به شکل متیلن گلایکـول وجـود دارد و بـصورت مخلـوط تعـادلیکمپلکس است . متیل گلایکول در محیط اسیدی 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 آلدهیدهای مختلف ……………………………………………………………………10

جدول 5- گونه های فرآیندهای قالبگیری …………………………………………………………………………..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 های آن ……………………………………………………………………..52

 فهرست اشکال

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

شکل 2- یکی از ساختارهای محتمل رزین فنولی نووالاک …………………………………………………14

شکل 3- ساختار نووالاک با ارتوی بالا ………………………………………………………………………………..16

شکل 4- تغییرات گرانروی مذاب سه نوع رزین نووالاک با دمای ذوب پائین و متوسط………..17

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

شکل 6- نمونه ای از ساختارهای 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 گرانروی در PH های مختلف ……………………………………………………..22

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

شکل 11- تغییرات گرانروی 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 نووالاک با دما …………………………………………………………..30

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

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

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

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

شکل 19- مکانیزم واکنش پخت رزول با اسید قوی …………………………………………………………..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

 

250,000RIAL – اضافه‌کردن به سبدخرید


فایل pdf همراه با فایل word

قیمت35000تومان

 

350,000RIAL – اضافه‌کردن به سبدخرید