¿Cuál es la función del pegamento de resina fenólica?
La resina fenólica es la primera resina sintética. En 1872, A. von Bayer descubrió que el fenol y el formaldehído pueden formar resina mediante catálisis ácida. En 1883, A. Michael informó que las bases también podían catalizar resinas. En 1907, Baekeland obtuvo una patente para el proceso de prensado en caliente, que promovió la aplicación de resina fenólica. La resina fenólica 1909 se utiliza como revestimiento de madera. Fabricado en laminado de papel fenólico de 1910. Hubo una patente para los tableros de fibra fenólica en 1915. Desde entonces, la investigación teórica y la aplicación práctica de la resina fenólica se han desarrollado enormemente.
Mecanismo de reacción
Debido a los diferentes valores de pH del catalizador y del sistema de reacción, la reacción entre fenol y formaldehído tiene los siguientes tipos:
Fuerte catálisis ácida
La solución acuosa de formaldehído es un sistema de equilibrio que contiene el condensado de monómero de formaldehído y etilenglicol hidratado de formaldehído. En una solución ácida, el metilglicol genera un catión hidroximetileno en el primer paso y luego reacciona con el fenol para formar hidroximetilfenol. La reacción es lenta. En condiciones ácidas, el hidroximetilfenol generado reacciona rápidamente con otra molécula de fenol y comienza una reacción de condensación. La cadena molecular se alarga gradualmente hasta formar una resina lineal, por lo que la reacción fenólica catalizada por un ácido fuerte es bastante intensa. La ecuación es la siguiente:
Catálisis de iones metálicos
En un cierto rango de pH (pH 4 ~ 7), se utilizan sales de metales divalentes como catalizadores, como el ácido acético de calcio, magnesio y zinc. Exceso de sal, fenol. Esta resina se caracteriza por una rápida velocidad de curado y la dificultad de controlar el calor de reacción durante el proceso de producción. La ecuación es la siguiente:
Catálisis alcalina
La relación molar de formaldehído a fenol es de 1,5 ~ 3,0, la mayoría de las cuales son superiores a 1,5. Utilizando hidróxido de sodio como catalizador, se puede producir resina fenólica primaria (denominada fenol primario). El proceso de reacción reconocido es:
En condiciones inferiores a 60 °C y con un valor de pH superior, la reacción de condensación del hidroximetilfenol es lenta y la resina generalmente se forma entre 60 y 100 °C.
Catálisis con amoníaco
El amoníaco cataliza el fenol primario. El fenol primario es de color amarillo, lo que indica que tiene un grupo imino (—ch = n—) y un peso molecular grande. de otros fenoles catalizados por bases. Los reactivos son significativamente diferentes. Se sabe que las resinas catalizadas por amoníaco contienen estructuras similares a la dibencilamina y la tribencilamina.
El desarrollo de preparados de resina
La resina fenólica en emulsión comenzó a utilizarse en los años 1970. Utiliza agua como medio y no contamina; su peso molecular es mucho mayor que el de la resina soluble en agua y su rendimiento es bueno. Generalmente existen dos métodos de preparación: uno consiste en generar resina fenólica bajo catálisis de álcali y luego suspender la resina en agua con la ayuda de coloides protectores en condiciones casi neutras para aumentar aún más el peso molecular. Desde 65438 hasta 0975, China se ha utilizado para producir encofrados de cemento y madera contrachapada. El segundo es concentrar la resina a un rango de peso molecular predeterminado en condiciones alcalinas, agregar un emulsionante y convertirla en una emulsión mediante una fuerte agitación mecánica. La emulsión también se utiliza en el tratamiento de tejidos secos de nailon en máquinas papeleras. Dado que se resuelve el problema del calor de reacción, se puede producir resina fenólica con alto contenido de orto-novolaca.
Curado de Resina
El curado de resina fenólica es un proceso de transformación de un líquido soluble en un sólido insoluble. Hasta ahora, este complejo proceso de curación no se conocía bien. El metilfenol se puede solidificar calentándolo (en condiciones alcalinas) o añadiendo ácido. Generalmente se cree que hay dos etapas de curado: primero, se forma el éter metileno 8967 y luego se rompe el enlace éter y aumenta el grado de reticulación. Hay diferentes opiniones sobre cómo romper el vínculo del éter. La visión preferida es dividir en metilenquinonas y luego reticular. El mecanismo de curado del cresol en condiciones ácidas es similar a la formación de novolaca. La velocidad de reacción es muy rápida y se libera una gran cantidad de calor, lo que a su vez promueve el curado.
La resina lineal fenólica no tiene suficientes grupos hidroximetilo y es una resina termoplástica. Sólo se puede curar añadiendo componentes que contengan metileno, como la hexametilentetramina.
El mecanismo no está del todo claro. Sólo del color amarillo de la resina curada se deduce que contiene grupos imina.
La resina fenólica curada es amorfa, su resistencia es inferior al valor calculado teóricamente y la micrografía muestra la presencia de microburbujas. Algunos investigadores creen que no hay mucha reticulación y algunos infieren que la resina fenólica curada tiene dos fases, un esqueleto formado por compuestos de alto peso molecular y compuestos de bajo peso molecular que llenan el esqueleto.
Aplicación
La resina fenólica tiene una alta fuerza de unión, excelente resistencia al agua, durabilidad y buena resistencia al calor. Generalmente se usa como adhesivo estructural o adhesivo para exteriores. En la madera contrachapada se utiliza a menudo fenol de primer orden catalizado por sosa cáustica. Las placas encoladas son resistentes al agua y a la intemperie, como por ejemplo la madera contrachapada de aviación para planeadores. Para aumentar la resistencia y la resistencia al agua de los tableros de fibra, se agrega resina fenólica catalizada por álcalis como agente impermeabilizante, y sus características de precipitación bajo la acción de sales de aluminio y ácidos se utilizan para depositarse sobre las fibras. Cuando el tablero de partículas se utiliza en exteriores o como material estructural, se requiere un adhesivo de resina fenólica. La resina fenólica se cura lentamente, tiene requisitos estrictos sobre el contenido de humedad de las astillas de madera, es cara y rara vez se utiliza en la producción de tableros de partículas. Las chapas de corte rotativo impregnadas con resina fenólica (soluble en alcohol o en agua) se pueden prensar para obtener materiales compuestos laminados de madera y plástico para la fabricación de piezas mecánicas, materiales resistentes al desgaste, lanzaderas textiles, etc. Existen dos tipos de laminados de papel: industriales y decorativos. Los laminados industriales se prensan térmicamente a partir de papel impregnado o cinta impregnada y se utilizan como aislamiento eléctrico o materiales resistentes al desgaste. El tablero decorativo está fabricado con papel kraft impregnado con resina fenólica como capa inferior y prensado en caliente con papel decorativo. Además, la resina fenólica también se puede utilizar en revestimientos, fabricación de moldes, materiales abrasivos y fabricación de fibras fenólicas.
Las resinas fenólicas comúnmente utilizadas en la industria maderera de China se muestran en la siguiente tabla.