Получение олигомеров резольного типа из фенола и формальдегида в присутствии аммиака. Лабораторная работа №2. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине
 Скачать 235.76 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ и высшего образования РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Тобольский индустриальный институт (филиал) Кафедра естественнонаучных и гуманитарных дисциплин Получение олигомеров резольного типа из фенола и формальдегида в присутствии аммиака Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «ХИМИЯ И ФИЗИКА ПОЛИМЕРОВ», для обучающихся по направлению подготовки 18.03.01 «Химическая технология», всех форм обучения Тобольск 2019 Лабораторная работа №2 Получение олигомеров резольного типа из фенола и формальдегида в присутствии аммиака Цель работы. Получение резола методом поликонденсации фенола с формальдегидом в присутствии аммиака. Изучить закономерности протекания реакции поликонденсации. Рассчитать выход продукта поликонденсации. Теоретическая часть. Образование резола и резита. Резолы получают конденсацией фенола с формальдегидом в щелочной среде, как правило, при избытке формальдегида (III). Так, в производстве технических резолов мольное соотношение фенола и формальдегида обычно составляет (1,0  3,0). Резолы представляют собой термоактивные низкомолекулярные смолы, состоящие в основном из моно– и полиядерных гидроксиметилфенолов (ГМФ), которые стабильны при комнатной температуре, но под действием тепла и (или) кислот превращаются в сшитый, нерастворимый и неплавкий полимер (резит). Главным недостатком резолов является их ограниченная стабильность при хранении. Теоретически для образования совершенной трехмерной структуры на 1 моль фенола требуется 1,5 моль формальдегида. Резолы также плавятся и растворяются в органических растворителях, но в отличие от новолаков они способны при нагревании переходить в неплавкое и нерастворимое состояние за счет образования пространственной структуры при участии реакционноспособных атомов водорода фенола и избытка метилольных групп (см. схему реакции). Этот процесс ступенчатый и протекает через стадию образования промежуточного продукта, так называе мого резитола, который не плавится и не растворяется, но может набухать в растворителях, слегка размягчаться при нагревании, так как имеет еще сравнительно небольшое число связей между молекулами. На стадии отверждения происходит образование неплавкого, нерастворимого и ненабухающего продукта поликонденсации, называемого резитом. Реакция фенолов с другими альдегидами, например ацетальдегидом, масляным и бензойным альдегидами, в кислой среде приводит к образованию лишь линейных продуктов конденсации. Избыток альдегида не вызывает образования резитов. Исключением является фурфурол, который образует с фенолом резиты вследствие вторичной реакции полимеризации по двойным связям. В качестве катализаторов щелочной конденсации фенола с формальдегидом можно применять: аммиак, гидроокиси Na, Ba, Cd, Zn и др., а также карбонаты этих металлов. При нагревании феноло-формальдегидных полимеров до 300 °С они разлагаются с выделением исходных веществ, что может служить для аналитического определения природы полимера. Для феноло-формальдегидных полимеров известна также гидролитическая реакция связи С-С под влиянием фенола – фенолиз. При этом отвержденные смолообразные феноло-формальдегидные полимеры переходят в растворимое и термопластичное состояние после нагревания в избытке фенола. Поликонденсация в щелочной среде протекает через образование изомерных метилолфенолов по следующей общей схеме:  Задание на выполнение работы. Получить резол методом поликонденсации фенола с формальдегидом в присутствии аммиака. Реактивы: фенол - 8,4 г; формалин - 9 мл (9,4 г); 25%-ный раствор аммиака - 0,6 мл. (0,6 г). Перечень используемого оборудования: круглодонная трехгорлая колба, обратный холодильник, термометр (100 оС), водяная баня, воздушный термостат, фарфоровая чашка на 50 см3. Правила по технике безопасности. Лабораторная электроплитка должна быть установлена на ровной, устойчивой, чистой, сухой поверхности. Перед каждым использованием проверяйте электроплитку на наличие повреждений корпуса, электрошнура и вилки. Соблюдайте осторожность при касании нагревательного элемента плитки. Опасность получения ожогов и отравления! Соблюдайте правила обращения с реагентами (фенол и формальдегид). Порядок выполнения работы. В круглодонную колбу вносят 8,4 г фенола, 9,4 г формалина,0,6 г 25%-ного раствора аммиака и нагревают смесь на водяной бане до 90°С. Через 30-40 минут реакционная смесь мутнеет и разделяется на два слоя: верхний - водный и нижний - смоляной. Эту смесь нагревают при 90°С еще 1 час, затем переливают в фарфоровую чашку, охлаждают и сливают верхний водный слой. Смоляной слой промывают водой до нейтральной реакции на лакмус и нагревают на водяной бане в течение 30 минут при 60°С. Полученный в виде клейкой прозрачной массы резол выдерживают еще 4-6 часов на воздушной бане при 75°С. Получается твердая плотная смола - резит. Определяют выход целевого продукта.  где Х – массовый выход смолы, % масс., а1 – масса фенола, г, а2 – масса формальдегида, г, а0 – масса фарфоровой чашки, г, а3 – масса чашки со смолой после высушивания, г. Расчет выхода целевого продукта: Масса фарфоровой чашки 46,6 г. Масса чашки со смолой после высушивания 63,3 г.  Выводы: мы получили резол методом поликонденсации фенола с формальдегидом в присутствии аммиака. Изучили закономерности протекания реакции поликонденсации. Рассчитать выход продукта поликонденсации, который составил 93,8 %. |