Модификации фурановых смол

Минестерство образования и науки Украины

ГВУЗ «Украинский государственный химико-технологический уневерситет»

Реферат

На тему:Модификации фурановых смол

                                                      Выполнил: студент группы 4-П-22                                                  

                                                                           Решетняк С.В.                            

                                                       Проверила:Зайцева Н.П,

                                         Днепропетровск 2010

ФУРАНОВЫЕ СМОЛЫ, термореактивные олигомерные или полимерные продукты конденсации и ионной полимеризации фурфурола, фурфурилового спирта и их смесей друг с другом или с различными соединениями. Представляют собой твердые аморфные или жидкие темноокрашенные вещества. Механизм и глубина протекания реакций, приводящих к образованию и отверждению смол, а следовательно, структура и свойства последних на различных стадиях получения зависят не только от типа и соотношения исходных компонентов, но и от природы и количества катализатора, условий проведения реакций.

Многообразие и сложность  этих реакций обусловлены высокой  реакционной способностью альдегидной (в фурфуроле) и метилольной (в  фурфуриловом спирте) групп, атомов водорода в a-положении к циклический атому кислорода, а также наличием способных к ионной полимеризации двойных связей. Кроме того, фурановые циклы способны к конденсации, а после нарушения сопряжения - к раскрытию. Фурфурол и фурфуриловый спирт могут конденсироваться между собой, с другими альдегидами, кетонами, спиртами, а также с фенолами. Эти реакции ускоряются кислотными и, в меньшей степени, щелочными катализаторами. Ионная полимеризация по двойным связям и раскрытие цикла катализируются сильными протонными кислотами (соляной, серной, фосфорной и др.) или кислотами Льюиса (галогенидами металлов).

Наиболее значение имеют, фурановые смолы получаемые из фурфурола, фурфурилового спирта (его олигомеры называют также фуриловыми смолами) или их смесей в заданном соотношении, например смолы из фурфурилфурфураля - продукта вза-имодействия фурфурола с фурфуриловым спиртом в молярном соотношении 1:2. Жидкие фурановые смолы этого типа синтезируют в присутствии небольшого количества сильной кислоты при повышенной температуре с последней, нейтрализацией получаемых продуктов водным раствором аммиака или щелочи.

Твердые фурановые смолы на основе фурфурола или фурфурилового спирта получают в присутствии гексаметилентетрамина или небольшого количества воды и малеинового ангидрида в качестве катализатора. Такие фурановые смолы в исходном состоянии представляют собой сложные смеси линейных и разветвленных олигомеров, фурановые циклы которых соединены в a-положениях различные мостиковыми группами и содержат свободные функциональных группы в концевых звеньях:

При образовании олигомеров возможно возникновение мостиковых связей между циклами в результате частичной полимеризации по двойным связям. Такие смолы растворимы в спиртах, сложных эфирах, кетонах, ароматических углеводородах. В нейтральной среде при комнатной температуре они сохраняют химическую активность в течение года и более.

При введении кислотного катализатора, например бензол- или п-толуолсульфокислот, их хлорангидридов или аммониевых солей, или при нагревании фурановые смолы отверждаются благодаря поликонденсации функциональных групп (с выделением воды в качестве побочного продукта) и ионной полимеризации по двойным связям, инициируемой термически или кислотными катализаторами (без выделения низкомолекулярных веществ).

В отвержденном состоянии фурановые смолы представляют собой жесткие и хрупкие, стойкие к термодинамическим (до 300 ⁰C), радиационным и химическим воздействиям густосетчатые полимеры темного цвета. При карбонизации они дают высокий выход кокса (60-80%) с образованием неграфитизируемых углеродных материалов.

Широко применяют также фурановые смолы - продукты альдольной конденсации фурфурола с ацетоном в щелочной среде. Реакция сопровождается отщеплением воды и образованием фурфурилиденацетона и дифурфурилиденацетона.

Смолы этого типа способны отверждаться по механизму ионной полимеризации  по ненасыщенным связям в присутствии  кислотных катализаторов и при  повышенной температуре с образованием густосетчатых жестких и хрупких  полимеров, близких по структуре  и свойствам к отвержденным фурановые смолы на основе фурфурола и фурфурилового спирта. Фурфурол-ацетоновые мономеры используют непосредственно для создания отверждающихся композиций или их предварительно подвергают форполимеризации с образованием жидких и твердых растворимых олигомеров (формополимеров), отверждаемых на дальнейших стадиях переработки.

Неотвержденные фурановые смолы на основе фурфурола, фурфурилового спирта и фурфурол-ацетоновых мономеров хорошо совмещаются с пластификаторами, термопластичными полимерами, реакционноспособными олигомерами и термореактивными смолами, каучуками, асфальтами и пеками. Их сочетание с мономерными, олигомерными и полимерными добавками (как правило, реак-ционноспособными), а также синтез в присутствии этих добавок широко используют для модификации. фурановые смолы. Наиболее часто модификацию проводят конденсацией фурфурола с фенолами и формальдегидом, фурфурилового спирта или фурфурол-ацетоновых мономеров с метилольными производными фенолов и меламина, фурфурилового спирта с ксилитом, тетраэтоксисиланом и др. полифункциональными мономерами. Твердые фурановые смолы сплавляют с новолачными феноло-формальдегидными смолами. Жидкие мономеры - фурфурол, фурфуриловый спирт, продукты их конденсации с ацетоном - вводят в феноло-формальдегидные, эпоксидные, бисмалеинимидные смолы в качестве реакционноспособных (активных) растворителей для регулирования вязкости и скорости отверждения исходных композиций и повышения их химической и термодинамической стойкости в отвержденном состоянии.

ФУРАНОВЫЕ СМОЛЫ и их модификации используют главным образом в качестве (утверждающихся связующих полимербетонов, коррозионно- или огнестойких замазок (мастик), волокнистых слоистых стекло-, угле- и асбопластиков, древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит, а также как клеи, лаки, пропиточные составы и др. Используют также их в производстве стеклоуглерода, углерод-углеродных композиционных материалов и как вулканизующие агенты для каучуков.

Лит.: Маматов  Ю.M., Фурановые смолы. Производство и применение, M., 1974; его же, Полимерные материалы на основе фурановых смол и их применение, M., 1975; Кузнецова И. Б., Кроль M. С, в кн.: Справочник по пластическим массам, т. 2, M., 1975, с. 331-334. П. Г. Бабаевский.