ما "صنایع شیمسول" با تولید طیفی با کیفیت برتر از چسب لاستیک مصنوعی، چسب مصنوعی و چسب PU در بازار به موفقیت دست یافته ایم . ما یک شرکت شناخته شده و قابل اعتماد هستیم که در سال 2015 در احمدآباد (گجرات، هند) تأسیس شد و یک واحد زیرساختی به خوبی کاربردی و جادار ایجاد کرد که در آن ما این چسب ها را به روشی کارآمد پردازش می کنیم. ما یک سازمان مشارکتی هستیم که تحت نظارت مربی ما "آقای. کولدیپ پاتل»و مشتریان زیادی در سراسر کشور به دست آورده اند. ما محصولات خود را با نام تجاری Fix O Fast به فروش می رسانیم .
فرمول چسب پیسوله
(PF) تقویت شده با الیاف شیشه: مقاومت در برابر آتش، عملکرد خوب و هزینه کم.
اگرچه رزین‌های فنلی اکنون به صدمین سالگرد خود نزدیک می‌شوند، همچنان برای کاربردهای متنوعی مانند پودرهای قالب‌گیری، رزین‌های لمینیت، چسب‌ها، چسب‌ها، پوشش‌های سطحی و مواد اشباع‌کننده استفاده می‌شوند. تا همین اواخر، بازار به رشد خود ادامه داده است، اما نه با همان سرعتی که برای مواد پلاستیکی به طور کلی وجود دارد. به عنوان مثال، در سال 1957، تولید رزین های فنولیک به همان ترتیبی بود که برای PVC و پلی اتیلن و حدود دو برابر پلی استایرن بود.. امروزه کمتر از یک دهم پلی اتیلن و حدود یک سوم پلی استایرن است. در اوایل دهه 1990 تخمین زده شد که تولید در ایالات متحده حدود 1 200 000 تن در پاسکال، در اروپای غربی 580 000 تن در پاسکال و در ژاپن 380 000 تن در پاسکال بوده است. از ترموپلاستیک های با کارایی بالا ، وضعیت کلی تا پایان دهه 1990 تغییر زیادی نکرده بود.
پودرهای قالب گیری فنولی که قبل از جنگ جهانی دوم بر بازار مواد قالب گیری پلاستیک تسلط داشتند، تا اوایل دهه 1990 تنها حدود 10 درصد از کل تولید رزین فنلی را مصرف می کردند.
در سال‌های اخیر پیشرفت‌های نسبتا کمی در فناوری رزین فنولیک وجود داشته است، جدا از پلیمرهای به اصطلاح فریدل-کرافت که در دهه 1960 معرفی شدند و پلی بنزوکسازین‌های اعلام شده در سال 1998 که به طور خلاصه در پایان فصل مورد بحث قرار می‌گیرند.
رزین های فنلی به طور گسترده ای به عنوان رزین های فنل-فرمالدئیدی، رزین های PF و فنوپلاست نیز شناخته می شوند. نام تجاری Bakelite در گذشته به طور گسترده و به اشتباه به عنوان یک اسم رایج استفاده می شده است و در واقع در بسیاری از لغت نامه های انگلیسی به این شکل اشاره شده است
رزین های فنولیک مخلوط شده با لاستیک نئوپرن چسب هایی با پایداری حرارتی خوب می دهند (دمای سرویس تا 95 می رسد . سیستم ها به صورت محلول (در تولوئن یا MEK) یا به صورت فیلم در بازار هستند. فیلم های چسب معمولاً در دمای 90-250 پخت می شوند. درجه سانتی گراد می رسد) و چقرمگی می دهند. همبستگی بین ساختار رزین فنلی و خواص چسب، به ویژه استحکام چسبندگی و استحکام لایه برداری ایجاد شده است. 130 دمای 90 تا 250 درجه سانتیگراد در 15 تا 30 دقیقه پخت می‌شوند، اگرچه فرمول‌هایی در دسترس هستند که در دمای اتاق تنظیم می‌شوند. از آنها برای چسباندن فلز، چوب و پلاستیک استفاده می شود.
فنولیک )؛ این میزان در سال 2004 به بیش از 3.5 میلیارد پوند افزایش یافت و بازار چسب و باندینگ را به بزرگترین خروجی رزین های فنلی تبدیل کرد. می توان بحث کرد که بازار چسب و چسب شامل کاربردهای چوب کامپوزیت و لمینیت می شود زیرا رزین فنولیک عامل اتصال است.مواد در این برنامه ها جدول 2.4 نشان می‌دهد که رزین‌های فنلی در کاربردهای چسب و اتصال، به غیر از چسب‌های چوب عبارتند از:
رزین های فنولیک نوعی ماتریس ترموست هستند که توسط دکتر لئو باکلند در سال 1907 اختراع شد و از واکنش فنل ها با آلدئیدها تولید می شوند. همچنین، این رزین ترموست با خواص عالی از جمله پایداری در دمای بالا تا 300-350 درجه سانتی گراد، پایداری شیمیایی بالا مشخص می شود. [11،12] ، بازدارندگی عالی در آتش، انتشار دود و سمیت کم، و خواص اصطکاک خوب مشخص می شود. رزین فنولیک اغلب تیره رنگ، از زرد تا قرمز تیره است و مشخصات قیمت/عملکرد عالی دارد. علاوه بر این، باکلیت یا پلی اکسی بنزیل متیلن گلیکولان هیدرید نوعی رزین فنلی است. این نوع رزین ترموست در حمل و نقل انبوه و کانال کشی استفاده می شود.
رزین فنولیک به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد زیرا به راحتی مواد اولیه به دست می آید و دارای هزینه کم، مقاومت حرارتی خوب، استحکام مکانیکی بالا و عملکرد پایدار است. برای رزین فنلی اصلاح شده با لیگنین، هزینه تولید رزین فنلی و محتوای فرمالدئید آزاد و فنل آزاد در رزین فنلی به طور موثر کاهش می یابد. با این حال، افزایش دوز لیگنین معمولاً منجر به کاهش جزئی در رزین فنلی اصلاح‌شده با لیگنین می‌شود [15-19]. مقدار مناسب لیگنین نه تنها می تواند خواص مکانیکی اولیه مواد و پایداری حرارتی را حفظ کند، بلکه می تواند به طور قابل توجهی عایق و مدول دمای بالا را بهبود بخشد. در شرایط قلیایی، چسب فنل-رزین را می توان با لیگنین سولفونات، که جایگزین فنل می شود، سنتز کرد. بالاترین درجه جایگزینی 70% برای حفظ خواص چسبندگی و سایر خواص است [20] . ویسکوزیته، ذخیره سازی و ظرفیت پیوند رزین فنلی بهترین زمانی است که درجه جانشینی جرم 50٪ باشد [21] . حداکثر مقدار لیگنین برای جایگزینی مقدار فنل (کسر جرمی) 75٪ است [22]اما جایگزینی کامل از فنل به لیگنین بسیار دشوار است، عمدتاً به دلیل وزن مولکولی زیاد لیگنین، حلقه معطر در مقاومت فضایی کافی نیست [23] . بنابراین، لیگنین معمولاً دمیله و هیدروکسی متیله می شود تا واکنش پذیری آن بهبود یابد. د متیلاسیون تبدیل گروه متوکسی روی حلقه آروماتیک لیگنین به گروه فنلی است. و متیلاسیون واکنش لیگنین با فرمالدئید در شرایط قلیایی برای تشکیل گروه های هیدروکسی متیل از جمله حلقه آروماتیک لیگنین، هیدروکسی متیلاسیون و متیلاسیون سبک در زنجیره های جانبی حلقه آروماتیک است. به عنوان مثال، کیتین لیگنین (WSSL) هیدروکسی متیله است و رزین فنلی اصلاح شده با لیگنین با درجه جایگزینی جرمی 50٪ فنل تهیه می شود. استحکام باند در جدول 6.1 نشان داده شده است. استحکام باند چسب فنلی-رزین اصلاح شده با لیگنین که توسط WSSL اصلاح نشده به جای فنل تهیه شده است، تنها 1.51 مگاپاسکال است. با این حال، هنگامی که WSSL اصلاح شده هیدروکسی متیله جایگزین بخشی از فنل می شود، استحکام باند چسب فنولیک-رزین می تواند به 2.13 مگاپاسکال برسد. WSSL متیله نور فعال شده با نور دارای مزایای فرآیند تولید ساده است و نیازی به جداسازی و خالص سازی ندارد. دمای پخت رزین فنلی اصلاح شده کم است و قدرت محصول می تواند به 2.04 مگاپاسکال برسد. محتوای باقیمانده محصول، فرمالدئید و فنل نیز بسیار کمتر از استاندارد ملی است و به طور موثری بر عیوب رزین فنلی به عنوان یک عامل چسب غلبه می کند [24] .
جدول 6.1 . قدرت چسبندگی رزین های فنلی اصلاح شده با لیگنین که توسط مختلف تهیه می شود
رزین‌های فنلی رزین‌های فنلی بیشتر با پرکننده‌ها یا تقویت‌کننده‌های دیگر استفاده می‌شوند. پرکننده‌هایی که معمولاً برای بهبود عملکرد رزین‌های فنلی استفاده می‌شوند عبارتند از آرد چوب، سلولز، مواد معدنی (میکا، خاک رس)، سیلیس، الیاف کربن و شیشه، تالک، الیاف پارچه، الیاف مصنوعی ، کاغذ و الیاف آرامید . ترکیبات قالب گیری فنلی به دلیل پایداری حرارتی و ابعادی و به ویژه به دلیل غیر قابل اشتعال بودن به خوبی شناخته شده اند. فنولیک ها همچنین ویژگی های جذب آب پایینی دارند و عایق های الکتریکی خوبی هستند. این مواد ترموستاز نظر شیمیایی در برابر حمله حلال های معمولی، اسیدهای ضعیف، بازهای ضعیف و قرار گرفتن در معرض کوتاه مدت اشعه ماوراء بنفش مقاوم هستند.
رزین های فنلی را می توان از لیگنین استخراج شده از باگاس نیشکر با فرآیند ارگانوسولو تهیه کرد و جایگزین ترکیبات فنلی ازمنابع پتروشیمی شد. Santos and Curvelo, 1999 ). رزین های فنلی در دماهای بالا پایداری ابعادی، پایداری حرارتی و مقاومت شیمیایی را نشان می دهند. این رزین‌ها کاربردهای صنعتی متعددی دارند، به‌ویژه در بخش‌های ساینده، نسوز، اصطکاک، ترکیب قالب‌گیری یا قالب‌گیری پستی ( Santos and Curvelo، 1999 )، پلاستیک، خودرو و هوافضا ( Oliveira et al., 2008 ).
با این حال، رزین های فنولیک، پس از پخت دارای چگالی بالایی از اتصال متقابل هستند، که به آنها مقاومت کمی در برابر شکست می دهد، و رزین های فنولی را در مقایسه با بسیاری از پلاستیک های دیگر شکننده تر می کند. این امر در برخی موارد از اجرای رزین های فنلی جلوگیری می کند. از این رو، دربه منظور بهبود مقاومت در برابر ضربه، لازم است این ماتریس ها با استفاده از کامپوزیت ها تقویت شوند ( تیتا و همکاران، 2002 ).
چندین گروه تحقیقاتی سعی کرده اند از رزین های فنولیک، فرمالدئید ( دوهرتی و همکاران، 2007؛ هوآرو و همکاران، 2006؛ تیتا و همکاران، 2002 ) یا فورفوریلیک ( Oliveira و همکاران، 2008در ترکیب با الیاف باگاس نیشکر و/یا سایر منابع فیبری برای تولید کامپوزیت لیگنوسلولزی . اگرچه این گروه‌ها به پیشرفت‌های متعددی در زمینه خواص فیزیکی-مکانیکی دست یافته‌اند، اما هنوز هم برای دستیابی به همان خواص مورد نیاز است و مطالعات دیگری برای رهاسازی این کامپوزیت‌ها در مقیاس بزرگ مورد نیاز است.
به طور کلی تعداد متوسط وزن مولکولی رزین فنلی ترموپلاستیک کاتالیز شده با اسید حدود 500 است و حدود پنج حلقه فنل در مولکول های مربوطه وجود دارد. چنین رزین فنلی یک مخلوط پراکنده شامل بخش های مختلف است ( جدول 4.35 را ببینید ).
جدول 4.35 . خواص رزین های فنلی با وزن های مولکولی مختلف
مولفه
1
2
3
4
5
وزن بر حسب (%)
10.7
37.7
16.4
19.5
16.0
وزن مولکولی
210
414
648
870
1270
نقطه ذوب
50-70
71-106
96-125
110-140
119-150
هیچ گروه هیدروکسی متیل واکنش نداده در پلیمر وجود ندارد، بنابراین فقط می توان آن را ذوب کرد اما در طول گرمایش نمی توان آن را پخت. استحکام رزین پخته نشده بسیار کم است و تنها زمانی که با هگزا متیلن تترامین اضافه شود تا محصولی سه بعدی از طریق چند تراکم تشکیل شود، چنین رزینی دارای استحکام خاصی است. واکنش عمل آوری رزین فنلی با رزین هگزامتیلن تترامین بسیار پیچیده است. مفصلمکانیسم پخت رزین فنلی با هگزامتیلن تترامین هنوز کاملاً مشخص نیست و عموماً اعتقاد بر این است که دو واکنش وجود دارد که باعث می شود رزین فنلی از طریق واکنش یک پلیمر سه بعدی تولید کند.
یکی واکنش بین هگزامتیلن تترامین و واکنش رزین درجه دوم حاوی یک محل فعال، فنل آزاد (حدود 5٪) و رطوبت کمتر از 1٪ است که در آن سه پیوند شیمیایی متصل به هر یک از اتم های نیتروژن در هگزامتیلن تترامین می توانند به طور متوالی باز شوند. با زنجیره های مولکولی سه رزین درجه دوم واکنش نشان می دهد، به عنوان مثال:
در واکنش دیگر، هگزامتیلن تترامین می‌تواند با فنل که تنها یک مکان فعال در موقعیت ارتو در دمای پایین‌تر (۱۳۰ درجه سانتیگراد تا ۱۴۰ درجه سانتیگراد یا پایین‌تر) دارد، واکنش داده و بیس (هیدروکسی بنزیل) آمین تولید کند، یعنی:
چنین ساختاری ناپایدار است، فرمالدئید و متین آمین در دمای بالاتر تجزیه می شوند. اگر فنل آزاد وجود نداشته باشد، متیلنیمین تولید می شود، یعنی
چنین محصولی زرد است، بنابراین می توان از چنین خاصیتی برای قضاوت در مورد درجه پخت ماسه از پیش روکش شده استفاده کرد.
شکل 4.83 منحنی DSC ماسه از پیش روکش شده را نشان می دهد. شکل 4.83 نشان می دهد که پیک های گرمازا در 81.6 درجه سانتی گراد و 167.7 درجه سانتی گراد وجود دارد و وجود دارد.اوج گرمازا در 150.5 درجه سانتیگراد. پیک گرماگیر در 81.6 درجه سانتیگراد، پیک ذوب رزین فنلی است. پیک گرمازا در 150.5 درجه سانتیگراد و پیک گرمازا در 167.7 درجه سانتیگراد پیک های پخت رزین فنلی هستند که ثابت می کند پخت ماسه از پیش پوشش داده شده در دو مرحله انجام می شود: رزین فنلی با هگزامتیلن تترامین در دمای پایین (150.5 درجه سانتیگراد) واکنش می دهد. بیس (هیدروکسی فنیل) آمین و تریس (هیدروکسی فنیل) آمین تولید می کند، اما این آمین ثانویه یا آمین سوم ناپایدار است، که بیشتر در دمای بالاتر (167.7 درجه سانتیگراد) به متیلنیمین تجزیه می شود
رزین‌های فنل فرمالدئید (PF) یا رزین‌های فنولیک (همچنین به ندرت فنوپلاست [1] نیز نامیده می‌شوند) پلیمرهای مصنوعی هستند که از واکنش فنل یا فنل جایگزین شده با فرمالدئید به دست می‌آیند . PF ها که به عنوان پایه باکلیت استفاده می شوند ، اولین رزین های مصنوعی تجاری (پلاستیک) بودند. آنها به طور گسترده ای برای تولید محصولات قالب گیری شده از جمله توپ های بیلیارد ، میزهای آزمایشگاهی و به عنوان پوشش و چسب استفاده شده اند. آنها زمانی مواد اولیه مورد استفاده برای تولید تخته های مدار بودند اما تا حد زیادی با رزین های اپوکسی و فایبرگلاس جایگزین شده اند.پارچه، مانند مواد تخته مدار FR-4 مقاوم در برابر آتش .
به جز مواردی که غیر از این ذکر شده است، داده ها برای مواد در حالت استاندارد آنها (در دمای 25 درجه سانتیگراد [77 درجه فارنهایت]، 100 کیلو پاسکال) ارائه می شود.
دو روش اصلی تولید وجود دارد. یکی مستقیماً با فنل و فرمالدئید واکنش نشان می دهد تا یک پلیمر شبکه گرما سخت تولید کند ، در حالی که دیگری فرمالدئید را برای تولید یک پیش پلیمر به نام نوولاک محدود می کند که می تواند قالب گیری شود و سپس با افزودن فرمالدئید و حرارت بیشتر پخت شود. [2] [3] تغییرات زیادی هم در تولید و هم در مواد ورودی وجود دارد که برای تولید طیف گسترده ای از رزین ها برای اهداف خاص استفاده می شود.
رزین های فنل فرمالدئید، به عنوان یک گروه، از یک واکنش پلیمریزاسیون مرحله ای تشکیل می شوند که می تواند کاتالیزور اسیدی یا باز باشد. از آنجایی که فرمالدئید عمدتاً در محلول به عنوان تعادل دینامیکی الیگومرهای متیلن گلیکول وجود دارد ، غلظت فرمالدئید واکنش پذیر به دما و pH بستگی دارد.
فنل با فرمالدئید در محل های ارتو و پارا (محل 2، 4 و 6) واکنش می دهد و اجازه می دهد تا 3 واحد فرمالدئید به حلقه متصل شود. واکنش اولیه در همه موارد شامل تشکیل هیدروکسی متیل فنل است:
HOC 6 H 5 + CH 2 O → HOC 6 H 4 CH 2 OH
گروه هیدروکسی متیل قادر به واکنش با ارتو یا پارا سایت آزاد دیگر یا با گروه هیدروکسی متیل دیگری است. اولین واکنش یک پل متیلن ایجاد می کند و واکنش دوم یک پل اتری را تشکیل می دهد:
HOC 6 H 4 CH 2 OH + HOC 6 H 5 → (HOC 6 H 4 ) 2 CH 2 + H 2 O
2 HOC 6 H 4 CH 2 OH → (HOC 6 H 4 CH 2 ) 2 O + H 2 O
دی فنل (HOC 6 H 4 ) 2 CH 2 (که گاهی اوقات "دایمر" نامیده می شود) بیسفنول F نامیده می شود که یک مونومر مهم در تولید رزین های اپوکسی است. Bisphenol-F می تواند تولید الیگومرهای سه و چهار و فنل بالاتر را بیشتر مرتبط کند.
قطعه یک نوولاک که نشان دهنده غلبه زیر واحدهای کرزول و وجود پیوند عرضی است.
نوولاک ها (یا نوولاک ها) رزین های فنل فرمالدئیدی با نسبت مولی فرمالدئید به فنل کمتر از یک هستند. به جای خود فنل، آنها اغلب از کرزول ها (متیل فنل ها) تولید می شوند. پلیمریزاسیون با استفاده از کاتالیز اسیدی مانند اسید سولفوریک ، اسید اگزالیک ، اسید هیدروکلریک و به ندرت اسیدهای سولفونیک به پایان می رسد . [4] واحدهای فنلی عمدتاً توسط گروه‌های متیلن و/یا اتر به هم مرتبط هستند. وزن مولکولی در هزاران پایین است که مربوط به حدود 10-20 واحد فنل است. پلیمر به دست آمده گرمانرم است و برای تشکیل یک ترموست به یک عامل پخت یا سخت کننده نیاز دارد.
هگزامتیلن تترامین سخت کننده ای است که به کراسلینک نوولاک اضافه شده است. در دمای بالاتر از 90 درجه سانتیگراد، پل های آمینه متیلن و دی متیلن را تشکیل می دهد. رزوله ها همچنین می توانند به عنوان یک عامل پخت (سخت کننده) برای رزین های نوولاک استفاده شوند. در هر صورت، عامل پخت منبعی از فرمالدئید است که پل‌هایی را بین زنجیره‌های نوولاک ایجاد می‌کند و در نهایت سیستم را کاملاً متقابل می‌کند. [2]
نوولاک ها کاربردهای متعددی به عنوان چسبنده تایر ، رزین با دمای بالا، چسب برای مواد نسوز با پیوند کربن، ترمزهای کربنی، مقاوم در برابر نور و به عنوان یک عامل پخت برای رزین های اپوکسی دارند.
رزوله ها
ساختار کلی ساده شده یک رزوله
رزین های فنل فرمالدئید کاتالیز شده پایه با نسبت فرمالدئید به فنل بیشتر از یک (معمولاً در حدود 1.5) ساخته می شوند. به این رزین ها رزوله می گویند. فنل، فرمالدئید، آب و کاتالیزور بسته به رزینی که قرار است تشکیل شود به مقدار دلخواه مخلوط شده و سپس حرارت داده می شود. بخش اول واکنش، در حدود 70 درجه سانتیگراد، یک ماده چسبنده ضخیم قهوه ای مایل به قرمز را تشکیل می دهد که غنی از گروه های هیدروکسی متیل و بنزیل اتر است.
سرعت واکنش کاتالیز شده با پایه در ابتدا با pH افزایش می یابد و در حدود pH = 10 به حداکثر می رسد. گونه فعال آنیون فن اکسید (C6H5O- ) استکه توسط deprotonation فنل تشکیل می شود. بار منفی روی حلقه معطر جابجا می شود و سایت های 2، 4 و 6 را فعال می کند که سپس با فرمالدئید واکنش می دهند.
فنل‌های هیدروکسی متیل از آنجایی که گرماسخت هستند، با حرارت دادن به حدود 120 درجه سانتیگراد پیوند متقابل ایجاد می‌کنند و از طریق حذف مولکول‌های آب، پل‌های متیلن و متیل اتر را تشکیل می‌دهند. در این مرحله رزین یک شبکه سه بعدی است که نمونه ای از رزین های فنلی پلیمریزه است. اتصال عرضی بالا به این نوع رزین فنلی سختی، پایداری حرارتی خوب و نفوذناپذیری شیمیایی را می دهد. رزوله ها به عنوان رزین های "یک مرحله ای" نامیده می شوند زیرا برخلاف نوولاک ها که یک رزین "دو مرحله ای" هستند، بدون اتصال دهنده متقابل پخت می شوند.
رزوله ها مواد رزین پلیمری اصلی هستند که به طور گسترده برای چسباندن و چسباندن مصالح ساختمانی استفاده می شوند. تخته چندلای بیرونی، تخته های رشته ای جهت دار (OSB)، لمینت مهندسی شده با فشار بالا کاربردهای معمولی هستند.
اتصال عرضی و نسبت فرمالدئید/فنل
هنگامی که نسبت مولی فرمالدئید: فنل به یک می رسد، در تئوری هر فنل از طریق پل های متیلن به یکدیگر متصل می شود و یک مولکول واحد تولید می کند و سیستم کاملاً به هم متصل می شود. به همین دلیل است که نوولاک‌ها (F:P <1) بدون افزودن عوامل اتصال عرضی سخت نمی‌شوند و به همین دلیل است که رزوله‌های با فرمول F:P >1 سخت می‌شوند.
برنامه های کاربردی
رزین های فنلی در محصولات صنعتی بی شماری یافت می شوند. لمینت های فنلی با آغشته کردن یک یا چند لایه از مواد پایه مانند کاغذ، فایبرگلاس یا پنبه با رزین فنلی و لمینت کردن مواد پایه اشباع شده از رزین تحت حرارت و فشار ساخته می شوند. رزین در طول این فرآیند به طور کامل پلیمریزه می شود و ماتریس پلیمری ترموست را تشکیل می دهد . انتخاب مواد پایه به کاربرد مورد نظر محصول نهایی بستگی دارد. فنول های کاغذ در ساخت قطعات الکتریکی مانند تخته های پانچ، در لمینت های خانگی و در پانل های کامپوزیت کاغذی استفاده می شود. فنولیک های شیشه به ویژه برای استفاده در یاتاقان های با سرعت بالا مناسب هستندبازار. میکروبالون های فنولی برای کنترل چگالی استفاده می شوند. عامل اتصال در لنت ترمز معمولی (ارگانیک)، کفشک ترمز و دیسک کلاچ رزین فنلی است. کاغذ چسبانده شده با رزین مصنوعی ، ساخته شده از رزین فنولیک و کاغذ، برای ساخت کانتر استفاده می شود. یکی دیگر از کاربردهای رزین های فنولیک ساخت دوروپلاست است که در خودروهای ترابانت استفاده می شود.
رزین های فنولیک همچنین برای ساخت تخته چندلای بیرونی که معمولاً به عنوان تخته سه لا ضد آب و هوا و جوش (WBP) شناخته می شود، استفاده می شود، زیرا رزین های فنلی نقطه ذوب ندارند، بلکه تنها نقطه تجزیه در منطقه دمایی 220 درجه سانتی گراد (428 درجه فارنهایت) و بالاتر دارند.
رزین فنولیک به عنوان بایندر در قطعات تعلیق راننده بلندگو که از پارچه ساخته شده اند استفاده می شود.
توپ‌های بیلیارد بالاتر از رزین‌های فنولیک ساخته می‌شوند، برخلاف پلی‌استرهایی که در مجموعه‌های ارزان‌تر استفاده می‌شوند.
گاهی اوقات افراد قطعات رزین فنلی تقویت‌شده با الیاف را انتخاب می‌کنند زیرا ضریب انبساط حرارتی آنها با آلومینیوم مورد استفاده برای سایر بخش‌های یک سیستم مطابقت دارد، مانند سیستم‌های کامپیوتری اولیه [5] و Duramold .
هان ون میگرن ، جاعل هلندی ، قبل از پختن بوم تمام شده، فنل فرمالدئید را با رنگ‌های روغنی خود مخلوط کرد تا خشک شدن رنگ را در طول قرن‌ها تقلبی کند.
های فنولیک
رزین فنولیک رزینی است که از واکنش تراکم فنل با فرمالدئید در حضور یک کاتالیزور سنتز می شود.
رزین های فنلی را می توان اولین محصولات پلیمری تولید شده تجاری از ترکیبات ساده با وزن مولکولی کم در نظر گرفت، یعنی اولین رزین های واقعا مصنوعی بودند.
اگرچه رزین‌های فنلی اکنون به صدمین سالگرد خود نزدیک می‌شوند، همچنان برای کاربردهای متنوعی مانند پودرهای قالب‌گیری، رزین‌های لمینیت، چسب‌ها، چسب‌ها، پوشش‌های سطحی و مواد اشباع‌کننده استفاده می‌شوند. تا همین اواخر، بازار به رشد خود ادامه داده است، اما نه با همان سرعتی که برای مواد پلاستیکی به طور کلی وجود دارد. به عنوان مثال، در سال 1957، تولید رزین های فنولیک به همان ترتیبی بود که برای PVC و پلی اتیلن و حدود دو برابر پلی استایرن بود.. امروزه کمتر از یک دهم پلی اتیلن و حدود یک سوم پلی استایرن است. در اوایل دهه 1990 تخمین زده شد که تولید در ایالات متحده حدود 1 200 000 تن در پاسکال، در اروپای غربی 580 000 تن در پاسکال و در ژاپن 380 000 تن در پاسکال بوده است. از ترموپلاستیک های با کارایی بالا ، وضعیت کلی تا پایان دهه 1990 تغییر زیادی نکرده بود.
پودرهای قالب گیری فنولی که قبل از جنگ جهانی دوم بر بازار مواد قالب گیری پلاستیک تسلط داشتند، تا اوایل دهه 1990 تنها حدود 10 درصد از کل تولید رزین فنلی را مصرف می کردند.
در سال‌های اخیر پیشرفت‌های نسبتا کمی در فناوری رزین فنولیک وجود داشته است، جدا از پلیمرهای به اصطلاح فریدل-کرافت که در دهه 1960 معرفی شدند و پلی بنزوکسازین‌های اعلام شده در سال 1998 که به طور خلاصه در پایان فصل مورد بحث قرار می‌گیرند.
رزین های فنلی به طور گسترده ای به عنوان رزین های فنل-فرمالدئیدی، رزین های PF و فنوپلاست نیز شناخته می شوند. نام تجاری Bakelite در گذشته به طور گسترده و به اشتباه به عنوان یک اسم رایج استفاده می شده است و در واقع در بسیاری از لغت نامه های انگلیسی به این شکل اشاره شده است.
رزین فنولیک سمیت کمی دارد. رزین های فنلی اساساً حاوی p - t- آمیل فنل، p - t- بوتیل فنل، p -nonylphenol، کرزول های مخلوط و همچنین مایع بادام هندی مورد استفاده قرار می گیرند ( شکل 6.23 ). خصوصیات رزین فنلی یکپارچه معمولی در جدول 6.12 آورده شده است.
شکل 6.23 . ساختار شیمیایی فنولیک ها
MKU Pvt. Ltd (هند).
جدول 6.12 . خواص رزین فنلی یکپارچه معمولی
مواد رزین
چگالی (g/cm 3 )
مدول کشش (GPa)
استحکام کششی (MPa)
فنولیک
1.2-1.4
2.7-4.1
35-60
با حسن نیت: Mazumdar، SK، ساخت کامپوزیت: مهندسی مواد، محصول و فرآیند.
رزین های فنلی به دلیل مقاومت مکانیکی عالی، مقاومت حرارتی بالا تحت بار و مقاومت در برابر ضربه بالا، در مواد کامپوزیتی ساختاری استفاده می شوند . رزین های فنولی به طور گسترده برای آغشته کردن فایبرگلاس، آرامید بافته شده، PBO بافته شده (پلی (p-phynylene benzobisoxazole) و HMPE بافته شده برای خواص عالی و همچنین دلایل اقتصادی استفاده می شود.
رزین های فنولیک در مجموع 916 میلیون پوند در سال 1993 وارد بازارهای چسب و باندینگ شدند ( جدول 2-3 )، که باعث شد بازار چسب و باند دومین خروجی بزرگ برای رزین های فنلی باشد. می توان بحث کرد که بازار چسب و چسب شامل کاربردهای چوب کامپوزیت و لمینیت می شود زیرا رزین فنولیک ماده اتصال دهنده در این کاربردها است. جدول 2-5 نشان می دهد که رزین های فنلی در کاربردهای چسب و باند عبارتند از:
رزین های فنلی فنلی بیشتر به همراه پرکننده ها یا تقویت کننده های دیگر استفاده می شوند. پرکننده‌هایی که معمولاً برای بهبود عملکرد رزین‌های فنلی استفاده می‌شوند عبارتند از آرد چوب، سلولز، مواد معدنی (میکا، خاک رس)، سیلیس، الیاف کربن و شیشه، تالک، الیاف پارچه، الیاف مصنوعی ، کاغذ و الیاف آرامید . ترکیبات قالب گیری فنلی به دلیل پایداری حرارتی و ابعادی و به ویژه به دلیل غیر قابل اشتعال بودن به خوبی شناخته شده اند. فنولیک ها همچنین ویژگی های جذب آب پایینی دارند و عایق های الکتریکی خوبی هستند. این مواد ترموستاز نظر شیمیایی در برابر حمله حلال های معمولی، اسیدهای ضعیف، بازهای ضعیف و قرار گرفتن در معرض کوتاه مدت اشعه ماوراء بنفش مقاوم هستند.
رزین های فنولیک مخلوط شده با لاستیک نئوپرن چسب هایی با پایداری حرارتی خوب می دهند (دمای سرویس تا 95 می رسد درجه سانتی گراد می رسد) و چقرمگی می دهند. همبستگی بین ساختار رزین فنلی و خواص چسب، به ویژه استحکام چسبندگی و استحکام لایه برداری ایجاد شده است. 130 دمای 90 تا 250 درجه سانتیگراد در 15 تا 30 دقیقه پخت می‌شوند، اگرچه فرمول‌هایی در دسترس هستند که در دمای اتاق تنظیم می‌شوند. از آنها برای چسباندن فلز، چوب و پلاستیک استفاده می شود.. سیستم ها به صورت محلول (در تولوئن یا MEK) یا به صورت فیلم در بازار هستند. فیلم های چسب معمولاً در دمای 90-250 پخت می شوند.
رزین های فنولیکاز فنل و فرمالدئید تولید می شوند. واکنش فنل با نسبت‌های کمتر از هم‌مولار فرمالدئید در شرایط اسیدی، رزین‌های نوولاک حاوی واحدهای فنل معطر را ایجاد می‌کند که عمدتاً توسط پل‌های متیلن به هم متصل شده‌اند. رزین‌های نوولاک از نظر حرارتی پایدار هستند و می‌توانند با پیوند متقابل با اهداکنندگان فرمالدئید مانند هگزامتیلن تترامین پخت شوند. با این حال، رزوله‌ها پرمصرف‌ترین رزین‌های فنلی برای کامپوزیت‌ها هستند: آنها با واکنش فنل با مقدار بیشتر از هم مولار فرمالدئید در شرایط قلیایی تولید می‌شوند و اساساً فنل‌های عامل هیدروکسی متیل یا فنل‌های چند هسته‌ای هستند. برخلاف نوولاک ها، آنها موادی با ویسکوزیته پایین هستند و پردازش آنها آسان تر است. رزین های فنلی را می توان از فنل های دیگر مانند کرزول یا بیسفنول نیز تهیه کرد. فرمول کلی این است:
فنولیک ها به دلیل ویژگی های ذاتی مقاوم در برابر آتش که مقادیر LOI 25 یا بیشتر را ایجاد می کنند، در کاربردهای ساختاری مورد توجه ویژه ای هستند، اگرچه تمایل به افزایش تولید دود دارند. معایب اصلی آنها چقرمگی کم و واکنش پخت است که شامل تولید آب می شود. این آب می تواند در داخل کامپوزیت محبوس بماند و در حین آتش سوزی بخار تولید شود که می تواند به ساختار ماده آسیب برساند.
رزین های فنلی پخته شده به دلیل پایداری حرارتی بالا و تمایل زیاد ذغالی در هنگام تجزیه به راحتی مشتعل نمی شوند. محصولات اصلی تجزیه فرار عبارتند از متان، استون، مونوکسید کربن، پروپانول و پروپان. در موارد معدودی که رزین های فنلی نیاز به عملیات ضد شعله دارند، می توان از مواد افزودنی و بازدارنده شعله واکنشی استفاده کرد. تترابرومبیسفنول A، ترکیبات مختلف فسفر آلی، هالوژنهفنل ها و آلدئیدها (به عنوان مثال، p-bromobenzaldehyde) برخی از بازدارنده های شعله واکنشی هستند که برای فنل ها استفاده می شوند. فسفر را می توان با واکنش مستقیم رزین فنلی با اکسی کلرید فسفر وارد کرد و ترکیبات معدنی مشابهی مانند اسید بوریک را می توان با واکنش شیمیایی به رزین فنلی وارد کرد. 9
ترکیبات کلر (مانند کلروپارافین ها) و ترکیبات مختلف برم معطر پایدار حرارتی به عنوان بازدارنده شعله افزودنی استفاده می شود. تری اکسید آنتیموان معمولاً به عنوان هم افزایی اضافه می شود. ترکیبات فسفر مناسب شامل استرهای اسید فسفریک هالوژنه مانند تریس(2-کلرواتیل)فسفات، پلی فسفات های آلی هالوژنه، فسفات های کلسیم و آمونیوم می باشد. نمک های روی و باریم اسید بوریک و هیدروکسید آلومینیوم نیز کاربرد مکرری دارند. 9به منظور سرکوب درخشش پس از رزین های فنلی، از ترکیباتی مانند کلرید آلومینیوم، تری اکسید آنتیموان و آمیدهای آلی استفاده می شود.
رزین های فنولیک برای کاربردهای با دمای بالا که قطعات باید استانداردهای ایمنی در برابر آتش را رعایت کنند، مناسب هستند. رزین های فنولیک در طیف گسترده ای از کاربردها، از جمله الکترونیک، بالستیک، تهویه معادن، سیستم های لوله آب دریایی، هوافضا، راه آهن و حمل و نقل انبوه استفاده می شوند. خواص کلیدی آنها چگالی کم (وزن کارآمد)، هدایت حرارتی کم ، مقاومت در برابر خوردگی و شیمیایی عالی، نسبت استحکام به وزن بالا، انعطاف پذیری طراحی بهتر، تولید مقرون به صرفه ساختارهای سه بعدی پیچیده، خواص خستگی و ضربه عالی، بهبود یافته است. عملکرد صوتی، شفافیت رادار/سونار و نگهداری کم.
فنولیک ). سپس اینها با حرارت دادن در مورد رزوله ها یا با استفاده از عوامل پخت در مورد نوولاک ها به هم متصل می شوند. این باعث می شود زنجیره هایی با محتوای بالایی از حلقه های معطر ، که هر کدام دارای یک گروه فنل متصل هستند، باقی بماند. رزین‌های فنولی نسبتا ارزان هستند (مطمئناً کمتر از اپوکسی‌ها و پلی‌آمیدها)، مقاومت در برابر دمای بالا و قابلیت اشتعال کم دارند. اشکال اصلی آنها چقرمگی بسیار کم است که تمایل دارد کاربردهای آنها را محدود به مواردی کند که مقاومت در برابر حرارت و احتراق مهم است.
رزین های فنلی خواص آتش، دود و سمیت (FST) برتر را در مقایسه با سایر ماتریس های پلیمری برای کاربردهای مقاوم در برابر آتش نشان داده اند. خواص FST رزین های فنلی برای انتخاب این محصولات در بسیاری از کاربردها تعیین کننده است. هیچ ماده ماتریسی دیگری همان عملکرد FST را در سطح قیمتی قابل مقایسه ارائه نمی دهد ( تیلور، 2010 ). دمای خود اشتعال رزین فنلی تقریباً 600 درجه سانتیگراد است و شاخص اکسیژن محدود (loi) در محدوده 40-49٪ است. کامپوزیت های فنلی عمدتاً در صنایع هواپیماسازی (داخلی) و حمل و نقل انبوه (اتوبوس، راه آهن)، با افزایش علاقه در کاربردهای دریایی استفاده می شوند. این کامپوزیت ها همچنین اغلب در زیرساخت های عمرانی، کالاهای ورزشی و محصولات مصرفی استفاده می شوند ( موریتز و گیبسون، 2006).).
کامپوزیت های فنولیک ماده انتخابی بوده اند که ایمنی در برابر آتش معیار اصلی انتخاب مصالح ساختمانی است. با توجه به خواص ذاتی ماتریکس، کامپوزیت های فنولی از شعله پشتیبانی نمی کنند و هنگامی که در معرض آتش قرار می گیرند، دود کمی تولید می کنند یا اصلاً دود تولید نمی کنند، که سمیت کمتری نسبت به دود تولید شده توسط سایر کامپوزیت ها، به ویژه آنهایی که حاوی برخی مواد ضد شعله هالوژنه هستند ، است. جوهانسون ) ، 2005 ).
رزین های فنولیکاز فنل و فرمالدئید تولید می شوند. واکنش فنل با نسبت‌های کمتر از هم‌مولار فرمالدئید در شرایط اسیدی، رزین‌های به اصطلاح نوولاک حاوی واحدهای فنل معطر را ایجاد می‌کند که عمدتاً توسط پل‌های متیلن به هم متصل شده‌اند. رزین‌های نوولاک از نظر حرارتی پایدار هستند و می‌توانند با پیوند متقابل با اهداکنندگان فرمالدئید مانند هگزامتیلن تترامین پخت شوند. با این حال، پرمصرف‌ترین رزین‌های فنلی برای کامپوزیت‌ها، رزوله‌هایی هستند که با واکنش فنل با مقدار بیشتر از هم مولار فرمالدئید در شرایط قلیایی تولید می‌شوند. رزوله ها اساساً فنل های عملکردی هیدروکسی متیل یا فنل های چند هسته ای هستند. برخلاف نوولاک ها، موادی با ویسکوزیته پایین هستند و پردازش آنها آسان تر است. رزین های فنلی را می توان از فنل های دیگر مانند کرزول یا بیسفنول نیز تهیه کرد. فرمول کلی در آورده شده استشکل 9.14 .
فنولیک ها به دلیل ویژگی های ذاتی مقاوم در برابر آتش که مقادیر LOI 25 یا بیشتر را ایجاد می کنند، در کاربردهای ساختاری مورد توجه ویژه ای هستند، اگرچه تمایل به افزایش تولید دود دارند. این سطح بالای شعله ذاتیمقاومت اغلب به این معنی است که برای ایجاد کامپوزیت هایی با سطوح عملکردی مورد نیاز، تاخیر شعله بیشتری لازم نیست. با این حال، معایب اصلی آنها چقرمگی کم و واکنش پخت است که شامل تولید آب می شود. آب تولید شده در حین پخت می تواند در داخل کامپوزیت محبوس بماند و در حین آتش سوزی، بخار تولید می شود که می تواند به ساختار مواد آسیب برساند. این تکامل با تغییرات شیمیایی که در مرحله اول تخریب حرارتی ایجاد می شود تکمیل می شود . 14 ] تکمیل می شود، که ممکن است به دلیل تراکم فنل-فنل توسط واکنش هایی از نوع [ 10 ] نشان داده شده در شکل 9.15 باشد. سپس آب آزاد شده به اکسیداسیون گروه های متیلن به پیوندهای کربونیل کمک می کند [ 6]
در مورد مواد با اتصالات عرضی زیاد، آب تا دمای بالای 400 درجه سانتیگراد آزاد نمی شود و تجزیه در بالای 500 درجه سانتیگراد شروع می شود [ 10 ]. این مورد برای تمام نمونه‌های رزین فنلی که توسط DTA مورد بررسی قرار گرفته‌اند، توسط خودمان و در جاهای دیگر منتشر شده‌اند [ 21 ] صادق بود. مقدار زغال به ساختار فنل، اتصالات عرضی اولیه و تمایل به اتصال عرضی در طول تجزیه بستگی دارد [ 12 ]، و محصولات اصلی تجزیه متان، استون، مونوکسید کربن، پروپانول و پروپان هستند.
در مواردی که رزین های فنلی نیاز به عملیات ضد شعله دارند، می توان از مواد افزودنی و بازدارنده شعله واکنشی استفاده کرد. تترابرومبیسفنول A، ترکیبات آلی فسفر، فنل ها و آلدئیدهای هالوژنه (مثلاًp -bromobenzaldehyde) برخی از بازدارنده های شعله واکنش پذیر هستند که برای فنل ها استفاده می شوند.
فسفر را می توان با واکنش مستقیم رزین فنلی با اکسی کلرید فسفر وارد کرد. به همین ترتیب ترکیبات معدنی مانند اسید بوریک ممکن است با واکنش شیمیایی به رزین فنلی وارد شوند [ 22 ].
ترکیبات کلر (مانند کلروپارافین ها) و ترکیبات مختلف برم معطر پایدار حرارتی ممکن است به عنوان افزودنی بازدارنده شعله استفاده شوند و تری اکسید آنتیموان معمولاً به عنوان یک هم افزایی اضافه می شود. ترکیبات فسفر مناسب شامل استرهای اسید فسفریک هالوژنه مانند تریس(2-کلرواتیل) فسفات، پلی فسفات های آلی هالوژنه، فسفات های کلسیم و آمونیوم می باشد. نمک‌های روی و باریم اسید بوریک و هیدروکسید آلومینیوم نیز کاربرد مکرری دارند. 22 ]. به منظور سرکوب درخشش پس از رزین های فنلی، از ترکیباتی مانند کلرید آلومینیوم، تری اکسید آنتیموان و آمیدهای آلی استفاده می شود.
