Żywice amino i fenylowo

aldehydowe

Joanna Samołówka, 13.01.2012

Żywice fenylowo-

aldehydowe

Otrzymywanie

• Polega na polikondensacji fenoli i aldehydów. Do ich syntezy używa

się:
-

fenolu,

jego

pochodnych

alkilowych

(krezoli,

ksylenoli,

izobutylofenolu), fenoli dwu- i trójwodorotlenowych (rezorcyny,
floroglucyny)
- aldehydu (najczęściej w postaci formaldehydu, także furfuralu,
znacznie rzadziej stosuje się aldehyd octowy)

• Reakcja ta jest bardzo złożona. Na jej przebieg wpływa:

- rodzaj użytego fenolu i aldehydu
- stosunek ilościowy substratów
- pH środowiska reakcji
- temperatura

• W środowisku kwaśnym powstają żywice termoplastyczne – nowolaki.

W środowisku zasadowym żywice duroplastyczne – rezole. Nowolaki i
rezole stosuje się bez domieszek lub poddaje chemicznej modyfikacji.

Schemat polikondensacji fenolu z

formaldehydem

FENOL

NOWOLAKI

REZOLE

pH<7

NIEDOMI

AR CH2O

pH>7

NADMIAR

CH2O

FENOL

CH2O

REZITY

REZITY

REZITOLE

REAKCJA Z

UROTROPINĄ

OGRZEWA
NIE

OGRZEWA
NIE

Nazwa substancji

Wzór chemiczny

FENOL

P-KREZOL

P-IZOBUTYLOFENOL

REZORCYNA

FLOROGLUCYNA

FORMALDEHYD

FURFURAL

Surowce stosowane do syntezy

żywic fenylowo-aldehydowych

OH

OH

CH3

OH

(CH3)
3

OH

O
H

OH

O
H

O
H

CH

O
H

O

CH
O

NOWOLAKI

• Charakterystyka: najstarsze żywice syntetyczne, na skalę przemysłową

produkowane od ponad 90 lat; otrzymywane w środowisku kwaśnym w
niewielkim nadmiarze fenolu w stosunku do formaldehydu

• Cechy: substancje stałe, o średniej masie cząsteczkowej 600-800

dlatonów,

rozpuszczalne

w

alkoholach,

estrach

i

ketonach,

(nierozpuszczalne w węglowodorach alifatycznych i aromatycznych); temp.
mięknienia (80-90 st. C) jest wysoka jak na tę masę cząsteczkową (jest to
wynik silnych działań międzycząsteczkowych wiązań wodorowych);
odporne na działanie mikroorganizmów (nieprzereagowany fenol działa jak
trucizna na bakterie i grzyby)

• Zastosowanie:

-dawniej stosowane jako substytut szelaku (dziś się ich nie dodaje, ze
względu na ciemnienie pod wpływem światła)
WADY:
- mała odporność na działanie światła (nieprzereagowany fenol utlenia się
co powoduje ciemnienie); kruche; mało odporne na działanie wody; nie
nadają się do mieszania z olejami i innymi żywicami

• Zastosowanie:

-jako

substancje

błonotwórcze

stosuje

się

produkty

polikondensacji
p-izobutylofenolu i formaldehydu – są one rozpuszczalne w
węglowodorach alifatycznych i aromatycznych, w terpentynie i
butanolu. Mieszają się z olejami i żywicami modyfikowanymi za
pomocą olejów. Wykazują większą odporność na działanie wody i
czynników atmosferycznych oraz dużo lepszą adhezję do metali.

-nowolaki z fenolu i p-krezolu stosowane są jako tanie lakiery

do drewna

- nowolaki z p-izobutylofenolu są składnikami farb do

gruntowania

REZOLE

• Charakterystyka: powstają w środowisku zasadowym przy nadmiarze formaldehydu;

zawierają grupy hydroskymetylowe

Rezol:

• Cechy: są substancjami stałymi; temp. mięknienia 70-80 st. C; rozpuszczalne w

alkoholach, ketonach, estrach; przy dużej ilości grup hydroksymetylowych rozpuszczają
się w wodzie;

• Sieciowanie: w trakcie ogrzewania lub pod wpływem kwasów w temp. Pokojowej

rezole ulegają sieciowaniu; w pierwszym stadium reakcji tworzy się rezitol (substancja
nietopliwa i nierozpuszczalna, ale silnie pęczniejąca pod wpływem cieczy organicznych;
dalsze ogrzewanie lub działanie katalityczne kwasu powoduje tak duże zwiększenie
gęstości sieciowania, że traci zdolności pęcznienia nawet w rozpuszczalnikach staje się
rezitem; rezity są twarde, wykazują dużą odporność termiczną,

• WADY: są jednak kruche i mało odporne na działanie alkaliów, ich adhezja do metalu

jest słaba z tych powodów nie stosuje się ich na szerszą skalę jako substancji
powłokotwórczych

• Zastosowanie: do produkcji klejów oraz impregnatów

CH
2

CH2

CH2OH

OH

CH
2

CH2OH

OH

Modyfikowane żywice fenolowo -

formaldehydowe

• Zabieg ten stosuje się w celu: zwiększenia adhezji, zmniejszenia

kruchości, uzyskania produktów rozpuszczalnych w rozpuszczalnikach
węglowodorowych

• Do modyfikacji stosuje się:

kalafonię, oleje roślinne, butanol
- z kalafonią otrzymuje się albertole (in. sztuczne kopale) – zazwyczaj
poddaje

się

estryfikacji

gliceryną

lub

innym

alkoholem

wielowodorotlenowym, co powoduje (Cechy: )zmniejszenie kwasowości,
zwiększenie

odporności

na

działanie

wody

oraz

polepszenie

rozpuszczalności w węglowodorach alifatycznych; (Zastosowanie: )
albertole oraz produkty ich estryfikacji stosuje się do uszlachetniania
olejnych farb i lakierów.
-

estryfikacja

butanolem

powoduje

zmniejszenie

polarności

makrocząsteczek; (Cechy: ) lepiej się rozpuszczają w węglowodorach
aromatycznych i lepiej mieszają się z olejami, chlorowanym kauczukiem i
żywicami alkaidowymi; (Zastosowanie: ) do wyrobu farb i lakierów.
-

Żywice aminowo -

aldehydowe

Otrzymywanie

• Charakterystyka: Są to oligomery powstające w wyniku polikondensacji związków dwu-

lub trójaminowych z aldehydami,(z wyższymi, takimi jak octowy, propionowy lub
masłowy nie znalazły zastosowania)

• Na skalę przemysłową otrzymuje się je przede wszystkim przez polikondensację aldehydu

mrówkowego z mocznikiem lub melaminą.

• Do syntezy żywic o specjalnym przeznaczeniu używa się ponad to tiomocznika,

dwucyjanodwuamidu, guanidyny i innych związków aminowych.

• Na jej przebieg wpływa:

- pH środowiska reakcji
- temperatura
- stosunek ilościowy substratów

• W pierwszym etapie reakcji (przyłączenie formaldehydu do grup aminowych) powstają

pochodne hydroksymetylowe. (W wypadku mocznika:
-jednohydroksymetylomocznik H2N – CO – NH – CH2OH
- dwuhydroksymetylomocznik OHCH2 – NH – CO – NH – CH2OH)

• W drugim etapie

- grupy hydroksymetylowe reagują z grupami aminowymi
NH – CH2OH + H2N

NH – CH2 – NH + H2O

- lub między sobą z późniejszym wydzieleniem formaldehydu
NHCH2OH + HOCH2NH NHCH2OCH2NH
NHCH2OCH2NH NHCH2NH

tworzą się oligomery o niewielkim stopniu polimeryzacji (10-15).

CH2O

• Mają one budowę liniową lub rozgałęzioną – zależnie od stosunku

ilościowego substratów (nadmiar formaldehydu sprzyja większej ilości
łańcuchów rozgałęzionych).

• Oligomery przechodzą kolejne reakcje kondensacji w obecności

kwasów w temperaturze pokojowej lub podwyższonej. Stają się
nietopliwe, nierozpuszczalne, usieciowane.

(Zastosowanie:

)

wykorzystuje

się

je

do

utwardzania

żywic

aminowo

–

formaldehydowych.
NHCH2OCH2NH + CH2OH NCH2NH + H2O
OCH2
OCH2
NCH2NH + H2O + CH2OH NCH2N + H2O
OCH2 OCH2

• Cechy: substancje duroplastyczne o charakterze lepkich cieczy lub

niskotopliwych ciał stałych; rozpuszczają się tylko w rozpuszczalnikach
silnie polarnych; ich roztwory są z reguły nietrwałe;

• Powstające oligomery często odwadnia się lub poddaje chemicznej

modyfikacji, np. butanolizacji – etery butylowe (Zastosowanie: )
stosuje się do produkcji farb, lakierów, emalii.

Zastosowanie

• Głównym zastosowaniem jest produkcja klejów, impregnatów i

tłoczyw. Kleje w postaci: roztworów wodnych (częściej), w postaci
proszków rozpuszczalnych w wodzie. Utwardza się je na zimno lub
na gorąco (pow. 100 st. C). Stosowane głównie do połączeń
drewno – drewno narażonych na działanie wilgoci lub wody ciekłej.

• W latach 60tych duże znaczenie miała żywica melaminowo –

formaldehydowa eteryfikowana alkoholem metylowym. Stosowano
ją do nasycenia tkanin (uodpornienie na działanie wilgoci i
mikroorganizmów) oraz do wzmocnienia mokrego, bardzo
zniszczonego

drewna

pochodzącego

za

znalezisk

archeologicznych. Dziś tej metody stabilizacji drewna się nie
stosuje. Miejsce tej żywicy zajęły poliglikole etylenowe (łatwo
topliwe, rozpuszczalne w wodzie, niewymagające utwardzania).