Formolhidă de fenol
Mulți oameni datează începutul industriei plastice moderne până în 1907, când Leo Hendrik Baekeland, un chimist american de origine belgiană, a solicitat un brevet pentru un termoset fenol-formaldehidă, care a devenit cunoscut cu numele de marcă Bakelite. Cunoscute și sub denumirea de rășini fenolice, polimerii fenol-formaldehidă au fost primii polimeri complet sintetici care au fost comercializați. Deși produsele turnate nu mai reprezintă cea mai importantă aplicare a lor, prin utilizarea lor ca adezivi, ele reprezintă în continuare aproape jumătate din producția totală de polimeri termosimetriști.
Experimentele cu rășini fenolice au precedat de fapt activitatea lui Baekeland. În 1872, chimistul german Adolf von Baeyer a condensat fenolul trifuncțional și formaldehida difuncțională, iar în deceniile următoare Werner Kleeberg și alți chimiști au investigat produsele, dar nu au reușit să urmărească reacția, deoarece nu au putut să cristalizeze și să caracterizeze produsele rășinoase amorfe. Baekeland a fost cel care, în 1907, a reușit să controleze reacția de condensare pentru a produce prima rășină sintetică. Baekeland a fost capabil să oprească reacția în timp ce rășina era încă într-o stare fuzibilă, solubilă (stadiul A), în care ea putea fi dizolvată în solvenți și amestecată cu materiale de umplutură și armături care ar face-o într-un plastic utilizabil. Rășina, în această etapă numită rezolă, a fost adusă apoi în stadiul B, unde, deși aproape infuzibilă și insolubilă, ea putea fi încă înmuiată de căldură până la forma finală a matriței. Etapa sa termosetată complet vindecată a fost etapa C. În 1911, Compania Generală de Bakelite a Baekeland a început operațiunile în Perth Amboy, NJ, SUA, iar la scurt timp după aceea, multe companii foloseau produse din plastic Bakelite. Pe o piață a materialelor plastice practic monopolizată de celuloid, un material puternic inflamabil, care s-a dizolvat ușor și s-a înmuiat cu căldură, Bakelite a găsit gata de acceptare, deoarece putea fi făcut insolubil și infuzibil. Mai mult, produsul termoizolant va tolera cantități considerabile de ingrediente inerte și, prin urmare, ar putea fi modificat prin încorporarea diferitelor umpluturi, cum ar fi făina de lemn, turma de bumbac, azbestul și țesutul tocat. Datorită proprietăților sale izolatoare excelente, rășina a fost realizată în prize, butoane și cadran pentru radio și a fost utilizată în sistemele electrice ale automobilelor.
Două metode sunt utilizate pentru a realiza polimeri fenol-formaldehidă. Într - unul, un exces de formaldehidă este reacționat cu fenol, în prezența unui catalizator bazic, în soluție de apă pentru a produce rezolice, care este un prepolimer moleculară mică greutate cu CH 2 grupe OH atașate la inelele fenol. La încălzire, resola se condensează în continuare, cu pierderea apei și a formaldehidei, pentru a produce polimeri de rețea termosimetrică. Cealaltă metodă implică reacția formaldehidei cu un exces de fenol folosind un catalizator acid pentru a produce prepolimeri numiți novolacs. Novolacurile seamănă cu polimerul, cu excepția faptului că au o greutate moleculară mult mai mică și sunt încă termoplastice. Vindecarea la rețea de polimer se realizează prin adăugarea mai mult de formaldehidă sau, mai frecvent, a compușilor care se descompun la formaldehidă la încălzire.
Polimerii fenol-formaldehidă fac adezivi excelenți din lemn pentru placaj și plăci de particule, deoarece formează legături chimice cu componenta ligninei fenolice a lemnului. Adezivii din lemn reprezintă, de fapt, cea mai mare piață pentru acești polimeri. Polimerii sunt de culoare închisă ca urmare a reacțiilor laterale din timpul polimerizării. Deoarece culoarea lor pătează frecvent lemnul, acestea nu sunt potrivite pentru panouri decorative interioare. Ele sunt adezivul ales pentru placajele exterioare, însă, datorită rezistenței bune la umiditate.
Rășinile fenolice, întărite în mod invariabil cu fibre sau fulgi, sunt de asemenea modelate în obiecte termorezistente, cum ar fi conectoarele electrice și mânerele aparatului.
Uree-formaldehidă polimeri
Rășinile obținute din polimeri de uree-formaldehidă au început utilizarea comercială în adezivi și lianți în anii 1920. Sunt prelucrate în același mod ca și rezervele (adică folosind excesul de formaldehidă). La fel ca fenolicii, polimerii sunt folosiți ca adezivi din lemn, dar, pentru că au o culoare mai deschisă, sunt mai potriviți pentru placaj interior și panouri decorative. Cu toate acestea, sunt mai puțin durabile și nu au o rezistență suficientă la intemperii pentru a fi utilizate în aplicații exterioare.
Polimerii de uree-formaldehidă sunt de asemenea folosiți pentru tratarea fibrelor textile pentru a îmbunătăți rezistența la riduri și la contracție și sunt amestecate cu vopsele alchidice pentru a îmbunătăți duritatea suprafeței acoperirii.
Polimeri melamina-formaldehidă
Acești compuși sunt similari cu rășinile uree-formaldehide în prelucrarea și aplicațiile lor. În plus, rezistența lor mai mare și rezistența la apă le fac potrivite pentru vesela decorativă și pentru fabricarea produsului de masă și blat dezvoltat de Formica Corporation și vândute sub numele comercial Formica.
Polimerii pe bază de melamină au fost, de asemenea, utilizați pe scară largă ca agenți de legătură încrucișată în sistemele de acoperire de suprafață coapte. Ca atare, au avut multe aplicații industriale - de exemplu, în pardoseli auto și finisaje pentru aparate și mobilier metalic. Cu toate acestea, utilizarea lor în acoperiri este în scădere din cauza restricțiilor privind emisia de formaldehidă, o componentă majoră a acestor acoperiri.
celuloze
Celuloza (C 6 H 7 O 2 [OH] 3) este un polimer în mod natural formată din repetarea unităților de glucoză. În starea sa naturală (cunoscută sub numele de celuloză nativă), a fost recoltată de mult timp ca fibră comercială - ca în bumbac, in, cânepă, kapok, sisal, iută și ramie. Lemnul, care constă din celuloză în combinație cu un polimer de rețea complex numit lignină, este un material de construcție comun. Hârtia este, de asemenea, fabricată din celuloză nativă. Deși este un polimer liniar, celuloza este termoizolantă; adică formează structuri permanente, legate, care nu pot fi dezlegate de căldură sau de solvenți fără a provoca descompunerea chimică. Comportamentul său termoizolant provine din atracții dipolare puternice care există între moleculele de celuloză, oferind proprietăți similare cu cele ale polimerilor de rețea interconectați.
În secolul al XIX-lea, metodele au fost dezvoltate pentru a separa chimic celuloza din lemn de lignină, apoi pentru a regenera celuloza înapoi la compoziția sa originală pentru a fi utilizate atât ca fibră (raion) cât și ca plastic (celofan). Derivații de ester și eter ai celulozei au fost, de asemenea, dezvoltați și utilizați ca fibre și materiale plastice. Cei mai importanți compuși au fost nitratul de celuloză (nitroceluloză, transformat în celuloid) și acetatul de celuloză (cunoscut anterior ca raion de acetat, dar acum cunoscut pur și simplu sub numele de acetat). Ambii derivați chimici s-au bazat pe structura celulozei
X fiind NO 2 în cazul nitratului și COCH 3 în cazul acetatului.
