的酚醛塑料是苯酚和甲醛,精确的化学定义的聚合物树脂和是氢氧化物polioxibenciletilenglicol。这种材料的出现和商业化标志着塑料时代的到来。它占据了无数家用,化妆品,电气甚至军事物品,并成为其中的一部分。
它的名字来自于它的发明者:出生于比利时的美国化学家Leo Baekeland,于1907年实现了这种聚合物的生产和改进。然后在1910年成立了通用胶木公司。起初,在修改涉及的物理变量的同时,胶木由海绵,脆性的,几乎没有价值的固体组成。
用电木聚合物制成的复古电话。资料来源:Pexels。
在实验室工作了八年后,他设法获得了足够坚固和热稳定的胶木,由于其特性,它具有很高的价值。因此,胶木代替了其他天然材料。第一个纯人工聚合物诞生了。
然而,如今,它已被其他塑料取代,主要发现于20世纪的配件或物品中。例如,上图中的手机由胶木制成,许多与此类似的黑色,琥珀色或白色(外观类似象牙)的物体也是如此。
电木结构
训练
酚醛聚合物胶木的三维网络型结构的形成。资料来源:MaChe。
将胶木定义为酚和甲醛的聚合树脂,则两个分子必须符合其结构,并以某种方式共价连接;否则,该聚合物将永远不会表现出其特性。
苯酚由直接与苯环连接的OH基团组成;甲醛是O = CH 2或CH 2 O 的分子(上图)。苯酚含有丰富的电子,因为OH虽然可以吸引电子朝向自身,但也可以帮助它们通过芳香环进行离域。
富含电子,它会受到亲电子试剂(电子饥渴的物种)的攻击;例如CH 2 O 分子。
取决于该介质是否是酸性的(H +)或碱性(OH - ),攻击可以是亲电(甲醛攻击苯酚)或亲核(苯酚甲醛攻击)。但最后,CH 2 O取代了苯酚的H成为羟甲基-CH 2 OH;-CH 2 OH 2 +在酸性介质中,或-CH 2 ö -在碱性介质中。
假定为酸性介质,则-CH 2 OH 2 +在发生第二酚环的亲电攻击的同时失去水分子。然后形成亚甲基桥-CH 2-(图像中为蓝色)。
邻位和对位取代
亚甲基桥在任意位置不结合两个酚环。如果观察到该结构,则可以验证该键在与OH基团相邻且相反的位置;它们分别是邻位和对位。然后,在这些位置上发生对苯酚环的取代或攻击。
网络的三维
记住化学杂交,亚甲基桥的碳原子是sp 3。因此,它是一个四面体,将其键放在同一平面的外部或下方。因此,这些环不在同一平面上,并且它们的面在空间上具有不同的方向:
电木的三维结构的部分。资料来源:维基共享资源。
另一方面,当取代仅在-或-位置发生时,获得聚合物链。但是,随着聚合物通过对位生长,建立了一种酚醛环的网状或三维网络。
取决于工艺条件,网络可以采用“膨胀形态”,这对于塑料的性能是不利的。它越紧凑,它作为材料的性能就越好。
物产
然后将胶木作为由亚甲基桥连接的酚环网络,可以理解其性质的原因。主要内容如下:
-它是一种热固性聚合物;也就是说,一旦固化,它就不能通过加热作用成型,甚至变得更结块。
-其平均分子量通常很高,这使得胶木碎片比其他相同尺寸的塑料重得多。
-揉搓并使其温度升高时,会散发出特征性的甲醛气味(感官识别)。
-一旦成型,并且是热固性塑料,它可以保持其形状并抵抗某些溶剂的腐蚀作用,温度升高和刮擦。
-它是热和电的可怕导体。
-敲击两块胶木时发出特征性声音,有助于定性识别它。
-新合成,具有树脂稠度,颜色为棕色。固化后,将获得不同的棕色阴影,直到变为黑色。根据填充物(石棉,木材,纸张等)的不同,其颜色可能从白色到黄色,棕色或黑色。
取得
为了获得胶木,首先需要一个反应器,其中将苯酚(纯净或来自煤焦油)和甲醛的浓溶液(37%)混合,保持苯酚/甲醛的摩尔比等于1。反应开始通过缩合(因为水是小分子)释放聚合反应。
然后将混合物在搅拌下并在酸(HCl,ZnCl 2,H 3 PO 4等)或碱性(NH 3)催化剂的存在下加热。得到一种棕色树脂,向其中添加了更多的甲醛,并在压力下将其加热至约150°C。
后来,除了填充材料(已在上一节中提到)外,树脂还在容器或模具中冷却并固化,这将有利于某种类型的质地和所需的颜色。
应用领域
塑料木板。资料来源:英文维基百科的VarunRajendran
胶木是20世纪上半叶和20世纪中期的典型塑料。电话,命令箱,棋子,车门把手,多米诺骨牌,台球;任何经常受到轻微撞击或移动的物体均由电木制成。
由于它是热和电的不良导体,因此在世界大战期间,它被用作电路盒中的绝缘塑料,无线电,灯泡,飞机和各种必不可少的设备的电气系统中的组件。
其坚固的一致性足以吸引雕刻盒和珠宝的设计。在装饰方面,当将胶木与木材混合时,第二种具有塑料质感,用木板或复合板覆盖地板(顶部图像)和家庭空间。
参考文献
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