Практикум по химической технологии - Тихвинская М.Ю.
Скачать (прямая ссылка):
5*
131
рассчитайте загрузку мономеров и выход смолы. Результаты работы и расчетов занесите в таблицу:
Масса реагентов
Масса смолы, г
Выход
Скорость отверждения
фенола
(0
формальдегида (мл)
иа фенол (%)
на формальдегид (%)
РАБОТА 38
ПОЛУЧЕНИЕ РЕЗОЛЬНОЙ ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНОЙ
СМОЛЫ
При поликонденсации фенола с молярным избытком формальдегида в щелочной среде получаются термореактивные олигомеры. Такие олигомеры, которые при нагревании или на холоде в присутствии кислот и оснований переходят в неплавкое и нерастворимое состояние (резит), называются резольными смолами или резолами. Они представляют собой смесь линейных и разветвленных полимер гомологов, для которых характерно наличие реакционно-способных метилольных групп. Содержание этих соединений и степень разветвленное™ цепей возрастают с увеличением избытка CH2O в реакционной смеси. Процесс образования резолов протекает так же, как и новолаков, через стадию образования феноло-спиртов. Но в щелочной среде дальнейшая конденсация феноло-спиртов между собой или с фенолом протекает медленнее, чем в кислой среде. Поэтому в молекулах олигомеров сохраняется много метилольных групп, способных к дальнейшим превращениям. Общее уравнение поликонденсации в щелочной среде:
(и + m + 1) C6H6OH + (2n + т) CH2O — H — [—C6H2 (OH)CH2OH — CH2 — In — [—C6H8 (ОН) — CH2-- )т - C6H6OH + (п + т)Н20,
где п — среднее число звеньев, содержащих метилольные группы, п = 2 -ч- 5; т — среднее число звеньев, не содержащих метилоль-ную группу, (m -+- п + I) = от 4 до 10.
Цель работы. Синтезировать термореактивную фенол-формальдегидную смолу и рассчитать ее выход на загруженный фенол.
Реактивы: фенол, формалин (37%-ный раствор формальдегида в воде), аммиак (25% -ный раствор аммиака в воде).
Оборудование: прибор для синтеза смолы (рис. 36), прибор для сушки смолы (рис. 37), фарфоровая чашка.
Порядок выполнения работы. Поликонденсация. Взвешивают 0,2 моль фенола, загружают в реакционную кол-
бу (рис. 36), туда же при перемешивании на холоде вводят такой объем формалина, который содержит 0,235 моль формальдегида. После полного растворения фенола вводят катализатор (1,5% NH8 от массы фенола). Реакционную смесь постепенно нагревают на водяной бане до температуры 363—368 К и выдерживают при этой температуре 30—45 мин. После окончания конденсации жидкость в колбе разделяется на два слоя. Реакцию ведут до тех пор, пока объем выделяющегося водного слоя не перестанет изменяться.
После охлаждения водный слой сливают и собирают прибор для сушки смелы, используя ту же реакционную колбу.
Сушка смолы. Смолу сушат (рис. 37) при температуре 333—338 К и остаточном давлении 33,2 • 10а — 66,5 • 10а Па до получения прозрачного продукта и прекращения отгонки воды. Следует избегать перегрева смолы. В случае перегрева смола переходит в неплавкое и нерастворимое состояние (резит). Горячую смолу выливают в предварительно взвешенную фарфоровую чашку, взвешивают и рассчитывают выход смолы.
Оформление результатов работы. По окончании работы кратко сформулируйте сущность применяемого метода поликонденсации и цель работы. Составьте уравнения химических реакций (по стадиям — резол, резитол, резит). Начертите схему установок, обозначьте их элементы. Кратко опишите методику проведения работы. Запишите расчет загрузки мономеров и выхода смолы на фенол и формальдегид. Результаты работы и расчетов занесите в таблицу:
п/п
Масса реагентов
Масса смолы (г)
Выход
фенола (г)
формальдегида (мл)
по фенолу (%)
по формальдегиду (%)
РАБОТА 39
СИНТЕЗ ПОЛИЭФИРНОЙ ГЛИФТАЛЕВОЙ СМОЛЫ
Алкидные смолы — продукты взаимодействия многоосновных кислот, многоатомных спиртов и одноосновных высших жирных кислот. Глифталевые смолы — это наиболее широко распространенные алкидные смолы, получаемые из фталевого ангидрида и глицерина.
Алкидные смолы используют в качестве пленкообразователей при изготовлении лаков, эмалей, красок. Из глицерина и фталевого ангидрида синтезируют полиэфиры (глифталевые смолы) в зависимости от условий проведения поликонденсации линейной или трехмерной структуры, потому что глицерин при температуре 443 -4- 453 К ведет себя как бифункциональное соединение, а при температуре 473 — 493 К — как трифункциональное.
Реакция идет ступенчато, так как вначале образуются моно-и диэфиры ортофталевой кислоты и глицерина:
а.
о
И
]Г )d+¦"CH2OHCHoHCH2OH—*-
COOCH2CHOHCH2Oh
COOH
Il о
о Il
ОС
.COOCH2-CHOh-CH2OH
'COOCHj-CHOH-CH2OH
Полученные эфиры способны к дальнейшей конденсации с образованием соединений различной молекулярной массы.
Вследствие большей реакционной способности первичных гид-роксильных групп глицерина в первую очередь образуются а-за-мещенные моно- и диэфиры, а затем при более высокой температуре (>353 К) реагируют вторичные гидроксильные группы глицерина.
При определенной степени завершенности реакции образуются трехмерные молекулы, и наступает желатинизация реакционной массы.
Полиэфирную глифталевую смолу получают поликонденсацией в расплаве (в отсутствие растворителя или разбавителя). Так как эта реакция поликонденсации обратимая (равновесная), то низкомолекулярный продукт реакции (воду) удаляют путем отгонки из сферы реакции, что сдвигает равновесие реакции вправо и способствует получению более высокомолекулярной смолы. Ускорению процесса поли конденсации способствует повышение температуры, допустимое в пределах, определяемых термической стабильностью мономеров и образующегося полимера.