Новолачные фенолформальдегидные смолы¶

Новолачные фенолформальдегидные смолы — термореактивные синтетические полимеры, получаемые поликонденсацией фенола с формальдегидом в присутствии кислотных катализаторов при мольном избытке фенола. Относятся к классу фенолоформальдегидных смол (фенопластов) и составляют одну из двух основных их разновидностей наряду с резольными (резолами). Характерная особенность новолаков — отсутствие на стадии синтеза способности к самостоятельному отверждению: они остаются плавкими и растворимыми, а переход в неплавкое состояние происходит только при добавлении отвердителей.

¶Синтез и строение

Новолаки получают взаимодействием фенола и формальдегида (обычно в виде формалина или параформа) при мольном соотношении фенол : формальдегид примерно 1 : 0,8. Реакцию ведут при нагревании в присутствии кислотных катализаторов — соляной, серной, щавелевой или щавелевокислой кислоты, реже сульфокислот. Кислая среда и недостаток альдегида направляют процесс преимущественно в сторону образования линейных олигомеров, в молекулах которых фенольные ядра связаны метиленовыми мостиками (−CH₂−).

Макромолекулы новолака имеют линейное или слаборазветвлённое строение; фенольные кольца в них соединены в орто- и пара-положениях. Степень полимеризации олигомеров невелика — обычно от 4 до 10 ядер, что обусловливает хрупкость и относительно невысокую молекулярную массу продукта. Свободные орто- и пара-положения фенольных ядер остаются реакционноспособными, что и обеспечивает последующее отверждение.

¶Свойства

Новолачные смолы — твёрдые хрупкие вещества от светло-жёлтого до тёмно-коричневого цвета. Они плавятся при нагревании, растворяются в спиртах, ацетоне, водных растворах щелочей. В отличие от резолов новолаки не отверждаются при простом нагревании: при длительном прогреве без отвердителя они лишь частично структурируются. Для перевода в сетчатый неплавкий и нерастворимый полимер к ним добавляют отвердители — чаще всего уротропин (гексаметилентетрамин), иногда параформ или резолы. Отверждение протекает при нагревании (обычно 150–180 °C) и сопровождается образованием трёхмерной сетки.

¶Применение

Основные области применения новолачных смол:

• Пресс-порошки и компаунды. В смеси с наполнителями (древесная мука, стекловолокно, минеральные добавки) новолаки служат основой фенопластов для изготовления электроизоляционных деталей, корпусов приборов, ручек, фурнитуры.
• Связующие. Используются в производстве абразивных инструментов, тормозных колодок, слоистых пластиков.
• Лаки и клеи. Спиртовые растворы новолаков применяются как лаки для пропитки и защитных покрытий.
• Полуфабрикаты. Новолаки вводят в состав эпоксидных композиций для повышения теплостойкости и улучшения технологических свойств.

¶Отличия от резольных смол

Благодаря способности длительно сохранять плавкость и растворимость новолаки удобны для переработки: их можно хранить, транспортировать и смешивать с наполнителями до момента отверждения.

¶Историческая справка

Первые фенолформальдегидные смолы получил Лео Бакеланд в 1907–1909 годах, что положило начало промышленному производству синтетических пластмасс. Разделение смол на новолачные и резольные сложилось в ходе развития технологии и отражало роль условий реакции — кислотности среды и соотношения реагентов — в формировании структуры полимера.

¶Значение

Новолачные смолы — один из наиболее массовых и дешёвых видов термореактивных связующих. Они отличаются доступностью сырья, хорошими электроизоляционными и механическими свойствами, стойкостью к нагреву. Их основное ограничение — необходимость введения отвердителя и выделение формальдегида при переработке, что требует соблюдения мер безопасности.