Chemia Stosowana w Drzewnictwie III 2006/07

Prezentacja na temat: "Chemia Stosowana w Drzewnictwie III 2006/07"— Zapis prezentacji:

1 Chemia Stosowana w Drzewnictwie III 2006/07
chemia polimerów (żywice formaldehydowe)

2 Żywice formaldehydowe
Reaktywność formaldehydu w reakcjach addycji nukleofilowej do grupy karbonylowej: w środowisku obojętnym powoli: w środowisku kwaśnym: w środowisku zasadowym:

3 Żywice formaldehydowe
Etapy tworzenia struktury przestrzennej : 1. przyłączenie do formaldehydu: 2. kondensacja grup hydroksymetylowych: 3. eliminacja formaldehydu z ugrupowania bismetylenoeterowego: 4’ (2+3). bezpośrednie tworzenie mostków metylenowych:

4 Żywice fenolowo-formaldehydowe (PF)
Produkty reakcji fenolu z formaldehydem: W środowisku zasadowym te związki są dość trwałe (tworzą wiązania wodorowe), w kwaśnym natychmiast reagują dalej. Wzrost temperatury również sprzyja reakcjom następczym.

5 Rezole W środowisku zasadowym (pH 7-13), przy stosunku molowym formaldehyd:fenol 1-3, w temperaturze ~100°C Tworzywo rozpuszczalne i topliwe dopóki polimer pozostaje liniowy. Wolne grupy hydroksymetylowe są wystarczająco mało reaktywne w środowisku zasadowym. Do usieciowania potrzebna jest wysoka temperatura – następuje dalsza reakcja wolnych grup –CH2OH z utworzeniem pośrednio rezitoli i ostatecznie rezitów.

6 Nowolaki W środowisku kwaśnym (pH 4-7), przy stosunku molowym formaldehyd:fenol 0,5-0,9. Szybkość reakcji grup hydroksymetylowych z pierścieniem aromatycznym jest większa niż szybkość reakcji formaldehydu. W polimerze nie ma wolnych grup –CH2OH. Tworzywo rozpuszczalne i topliwe, ogrzewanie nie powoduje sieciowania. Do utwardzenia potrzebny jest dodatek środka sieciującego. Dodatek formaldehydu powoduje powstanie termoutwardzalnego rezolu. Stosowany jest też dodatek urotropiny, powodującej powstanie mostków metylenoaminowych.

7 Rezorcyna Fenole wielowodorotlenowe są znacznie bardziej reaktywne i kondensacja z formaldehydem zachodzi już na zimno. Uzyskanie tworzywa utwardzalnego wymaga wstępnej kondensacji z niedomiarem formaldehydu. Żywice rezorcynowo-formaldehydowe (RF) nie są zazwyczaj stosowane ze względu na zbyt wysoką cenę. Żywice fenolowo-rezorcynowo-formaldehydowe (PRF) łączą zalety obu żywic – niską cenę żywic fenolowych i zdolność do sieciowania na zimno żywic rezorcynowych. Stosuje się kilka odmian: Rezol PF kondensuje się z rezorcyną, a następnie sieciuje formaldehydem; Rezol PF sieciuje się rezorcyną; Rezol PF modyfikowany rezorcyną sieciuje się rezolem PF.

8 Żywice mocznikowo-formaldehydowe (UF)
Mocznik jest związkiem czterofunkcyjnym, jednak reaktywność maleje w miarę przyłączania kolejnych cząsteczek formaldehydu. 1(mocznik) > 0,5 > 0,01 W pierwszej kolejności uzyskuje się polimer liniowy. Wymagane jest pH <4 lub >8. W środowisku zasadowym możliwe jest powstawanie również ugrupowań bismetylenoeterowych.

9 Żywice mocznikowo-formaldehydowe
W obecności znacznego nadmiaru formaldehydu tworzy się struktura usieciowana. W obecności bardzo dużego nadmiaru formaldehydu powstają pierścienie uronowe.

10 Modyfikowane żywice mocznikowo-formaldehydowe
Zalety UF: bardzo niska cena, niepalność, duża szybkość sieciowania, jasna barwa. Wady UF: słaba wodoodporność, emisja formaldehydu. Hydrofobizacja przez dodatek alkoholi (środowisko kwaśne): najczęściej stosuje się butanol (C4H9OH) i oktanol (C8H17OH) Zastosowanie modyfikowanego mocznika, np. dwufunkcyjnego etylenomocznika prowadzi do polimerów liniowych. Dodatek etylenomocznika podczas tworzenia UF zwiększa elastyczność (mniejszy stopień usieciowania).

11 Żywice melaminowo-formaldehydowe (MF)
Melamina jest związkiem sześciofunkcyjnym, którego reaktywność maleje w miarę przyłączania kolejnych cząsteczek formaldehydu. Do uzyskania pochodnej hydroksymetylowej optymalne jest pH 8-9. WWW zakresie pH 6-8 reakcja przebiega zbyt wolno, poniżej 6 i powyżej 9 następuje kondensacja gryp hydroksymetylowych, prowadząca do produktu usieciowanego. Kondensacja grup typu CH2OH z typem CH2OH prowadzi do powstawania trwałych mostków bismetylenoeterowych, podczas gdy kondensacja typu CH2OH z typem CH2OH do powstawania nietrwałych mostków bismetylenoeterowych, przechodzących w mostki metylenowe.

12 Żywice melaminowo-formaldehydowe
Żywice MF mają wytrzymałość porównywalną z fenoplastami, dobrą wodoodporność, jasną barwę i wysoką cenę (melamina). Stosuje się tańsze mieszanki z mocznikiem (MUF – o mniejszej odporności)