Fenolový formaldehyd
Mnoho ľudí datuje začiatok moderného plastikárskeho priemyslu do roku 1907, keď Leo Hendrik Baekeland, belgický rodák z Belgicka, požiadal o patent na fenolformaldehydový termoset, ktorý sa nakoniec stal známym pod obchodným názvom Bakelite. Fenolformaldehydové polyméry, známe tiež ako fenolové živice, boli prvé komerčne úplne syntetické polyméry. Aj keď formované výrobky už nepredstavujú ich najdôležitejšiu aplikáciu, ich použitím ako lepidiel stále predstavujú takmer polovicu celkovej výroby termosetových polymérov.
Experimenty s fenolickými živicami vlastne predchádzali Baekelandovu prácu. V roku 1872 nemecký chemik Adolf von Baeyer kondenzoval trifunkčný fenol a difunkčný formaldehyd av nasledujúcich desaťročiach Baeyerov študent Werner Kleeberg a ďalší chemici skúmali produkty, ale nedokázali pokračovať v reakcii, pretože neboli schopní kryštalizovať a charakterizovať amorfné živicové produkty. Bol to Baekeland, ktorý sa v roku 1907 podarilo riadiť kondenzačnú reakciu za vzniku prvej syntetickej živice. Baekeland dokázal zastaviť reakciu, zatiaľ čo živica bola stále v taviteľnom rozpustnom stave (stupeň A), v ktorom sa mohla rozpustiť v rozpúšťadlách a zmiešať s plnivami a vystuženiami, vďaka ktorým sa stala použiteľným plastom. Živica, v tomto štádiu nazývaná resol, sa potom priviedla do štádia B, kde, hoci bola takmer infúzna a nerozpustná, mohla by byť ešte zmäkčená teplom do konečného tvaru vo forme. Jeho úplne vytvrdené, termosetové štádium bolo štádium C. V roku 1911 začala spoločnosť Baekeland General Bakelite Company pôsobiť v Perth Amboy, NJ, USA a čoskoro potom mnoho spoločností používalo plastové výrobky Bakelite. Na trhu s plastmi, ktorý je prakticky monopolizovaný celuloidom, vysoko horľavým materiálom, ktorý sa ľahko rozpúšťa a mäkne teplom, našiel Bakelite pohotové prijatie, pretože sa mohol stať nerozpustným a vylúhovateľným. Okrem toho by termosetový produkt toleroval značné množstvo inertných zložiek, a preto by sa mohol modifikovať začlenením rôznych plnív, ako je drevená múka, bavlnená vločka, azbest a nasekaná textília. Vďaka svojim vynikajúcim izolačným vlastnostiam sa živica vyrábala do zásuviek, gombíkov a číselníkov pre rádiá a používala sa v elektrických systémoch automobilov.
Na výrobu fenolformaldehydových polymérov sa používajú dve metódy. V jednom, prebytok formaldehydu sa nechá reagovať s fenolom v prítomnosti bázického katalyzátora, vo vodnom roztoku, čím sa získa rezolu, ktorý je s nízkou molekulovou hmotnosťou prepolymér s CH, 2 OH-skupiny viazané na fenolových kruhov. Po zahriatí rezol ďalej kondenzuje so stratou vody a formaldehydu za vzniku termosetových sieťových polymérov. Druhá metóda zahŕňa reakciu formaldehydu s prebytkom fenolu s použitím kyslého katalyzátora za vzniku prepolymérov nazývaných novolaky. Novolaky sa podobajú polyméru s tým rozdielom, že majú oveľa nižšiu molekulovú hmotnosť a sú stále termoplastické. Vytvrdenie na sieťový polymér sa uskutoční pridaním formaldehydu alebo, obyčajne, zlúčenín, ktoré sa za zahrievania rozkladajú na formaldehyd.
Fenolformaldehydové polyméry robia vynikajúce lepidlá na drevo na preglejku a drevotrieskové dosky, pretože vytvárajú chemické väzby s fenolike lignínovou zložkou dreva. Lepidlá na drevo v skutočnosti predstavujú najväčší trh pre tieto polyméry. Polyméry majú tmavú farbu v dôsledku vedľajších reakcií počas polymerizácie. Pretože ich farba často škvrny drevo, nie sú vhodné pre dekoratívne obloženie interiéru. Sú lepidlom voľby pre preglejky do exteriéru, vďaka svojej dobrej odolnosti proti vlhkosti.
Fenolické živice, vždy vystužené vláknami alebo vločkami, sa tiež formujú do žiaruvzdorných predmetov, ako sú elektrické konektory a rukoväte zariadení.
Močovino-formaldehydové polyméry
Živice vyrobené z močovino-formaldehydových polymérov začali komerčne využívať lepidlá a spojivá v 20. rokoch 20. storočia. Spracovávajú sa rovnakým spôsobom ako rezoly (tj s použitím prebytku formaldehydu). Rovnako ako fenolové látky sa polyméry používajú ako lepidlá na drevo, ale pretože sú svetlejšej farby, sú vhodnejšie pre preglejky a dekoratívne obklady. Sú však menej odolné a nemajú dostatočnú odolnosť proti poveternostným vplyvom na použitie vo vonkajších aplikáciách.
Močovino-formaldehydové polyméry sa tiež používajú na úpravu textilných vlákien, aby sa zlepšila odolnosť proti pokrčeniu a zmrašteniu, a zmiešajú sa s alkydovými farbami, aby sa zlepšila povrchová tvrdosť povlaku.
Melamínformaldehydové polyméry
Tieto zlúčeniny sú pri spracovaní a použití podobné močovino-formaldehydovým živiciam. Okrem toho ich väčšia tvrdosť a odolnosť proti vode ich robia vhodnými pre ozdobné riady a pre výrobu do stolových a doskových výrobkov vyvinutých spoločnosťou Formica Corporation a predávaných pod obchodným názvom Formica.
Polyméry na báze melamínu sa tiež vo veľkej miere používajú ako zosieťovacie činidlá v pečených systémoch povrchového poťahovania. Ako také mali mnoho priemyselných aplikácií - napríklad v automobilových vrchných náteroch a vo finálnych úpravách pre zariadenia a kovový nábytok. Ich použitie v povlakoch sa však znižuje kvôli obmedzeniam emisií formaldehydu, hlavnej zložky týchto povlakov.
celulózy
Celulóza (C 6 H 7 O 2 [OH] 3) je prirodzene sa vyskytujúci polymér skladá z opakujúcich sa jednotiek glukózy. V prirodzenom stave (známe ako prírodná celulóza) sa už dlho zberá ako komerčná vláknina - napríklad z bavlny, ľanu, konope, kapoku, sisalu, juty a ramie. Drevo, ktoré pozostáva z celulózy v kombinácii s komplexným sieťovým polymérom nazývaným lignín, je bežným stavebným materiálom. Papier sa tiež vyrába z prírodnej celulózy. Aj keď ide o lineárny polymér, celulóza sa tepelne vytvrdzuje; to znamená, že vytvára trvalé, zlepené štruktúry, ktoré nemôžu byť uvoľnené teplom alebo rozpúšťadlami bez toho, aby spôsobili chemický rozklad. Jeho termosetové správanie vyplýva zo silných dipolárnych príťažlivostí, ktoré existujú medzi molekulami celulózy, čo dodáva vlastnosti podobné vlastnostiam vzájomne prepojených sieťových polymérov.
V 19. storočí sa vyvinuli metódy na chemickú separáciu drevnej celulózy od lignínu a potom na regeneráciu celulózy späť do jej pôvodného zloženia na použitie ako vláknina (umelý hodváb) a plasty (celofán). Esterové a éterové deriváty celulózy sa tiež vyvíjali a používali ako vlákna a plasty. Najdôležitejšie zlúčeniny boli dusičnan celulózy (nitrocelulóza, vyrobený na celulózu) a acetát celulózy (predtým známy ako acetátový hodváb, ale teraz známy jednoducho ako acetát). Oba tieto chemické deriváty boli založené na celulózovej štruktúre
kde X je NO 2 v prípade dusičnanu a COCH 3, v prípade acetátu.
