Поликонденсационные полимеры

К важнейшим поликонденсационным полимерам (реактопластам) относят фенолформальдегидные, карбамидные, полиэфирные, эпоксидные, полиамидные и некоторые другие.

Фенолформальдегидные полимеры получают путем поликонденсации фенола с формальдегидом:

ФенолC₆H₅OH представляет собой бесцветные кристаллы игольчатого типа с характерным сильным запахом. Он токсичен, вдыхание его приводит к отравлению, а попадание на кожу вызывает ожоги. Формальдегид – газ с резким удушливым запахом, 40%-ный раствор его в воде называют формалином (CH₂O).

В зависимости от соотношения исходных продуктов поликонденсации, характера катализаторов получают различные виды фенолоформальдегидных полимеров. При избытке фенола и конденсации в кислой среде получают новолачные (термопластичные) полимеры с линейным строением молекул:

-nH2O

СH2

n-1

СH2

новолаки

При избытке формальдегида и конденсации в щелочной среде образуются резольные (термореактивные) полимеры с сетчатым (трехмерным) строением молекул. В процессе поликонденсации резольных полимеров можно выделить три основные стадии: А – резолы, В – резистолы и С - резиты.

Полимер в стадии А растворяется в спирте, ацетоне и других органических растворителях и с большей или меньшей скоростью в зависимости от температуры переходит в неплавкое и нерастворимое состояние (процесс отверждения). Полимер в стадии В теряет способность плавиться при нагревании, растворяться в органических растворителях и только набухает. Конечная стадия конденсации, стадия С, характерна неплавкостью и нерастворимостью в воде.

Фенолформальдегидные полимеры в твердом состоянии характеризуются высокой поверхностной твердостью и представляют собой хрупкие стеклообразные массы. Одним из достоинств фенолформальдегидных полимеров является их способность хорошо совмещаться с наполнителями и давать материалы более прочные, теплостойкие и менее хрупкие, чем сами полимеры. Эти полимеры отличаются высокой адгезией к древесине, хлопчатобумажным тканям, бумаге. Фенолформальдегидные полимеры и материалы на их основе обладают исключительной химической стойкостью. Они используются для производства клеев, древесностружечных, древесноволокнистых и слоистых плит и пластиков, бумажнослоистых пластиков, водостойкой фанеры, сотопластов, минераловатных и стекловатных матов, спиртовых лаков.

Карбамидные (мочевиноформальдегидные) полимеры – продукты поликонденсации мочевины и её производных (тиомочевины, меламина) с формальдегидом.

Мочевина – карбамид [CO─(NH₂)₂] в чистом виде представляет собой кристаллы без цвета и запаха, хорошо растворимые в воде и хлороформе; получают нагреванием под давлением смеси аммиака и углекислого газа.

В результате взаимодействия мочевины с формальдегидом в процессе поликонденсации могут быть получены термопластичные и термореактивные полимеры. По сравнению с фенолоформальдегидными полимерами стоимость их ниже. Они светостойки, но менее водостойки, имеют пониженную химическую стойкость и большую хрупкость.

Применяют для изготовления отделочных материалов – слоистых пластиков, а также древесностружечных плит и пенопластов.

Полиуретан [─CONH─R─NHCOO─R’─O─] – продукт взаимодействия диизоцианатов и многоатомных спиртов, т.е. веществ, в молекулы которых входят две изоцианатные группы (O═C═N) и две или более гидроксильные группы.

Полиуретаны чаще всего бывают линейными микрокристаллическими высокополимерами. Однако при применении веществ с полиреактивностью более двух (трехатомных спиртов или триизоцианатов) могут быть получены и термореактивные разновидности.

Полиуретаны применяют для изготовления волокон, лакокрасочных покрытий, гидроизоляционных пленок и клеев, производства газонаполненных пластмасс малой плотности (до 30 кг/м³), обладающих хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами.

Полиэфирные полимеры– высокомолекулярные соединения, получаемые в результате поликонденсации многоосновных кислот со спиртами. Широкое применение получили глифталевые полимеры, синтезируемые путем взаимодействия глицерина с ангидритом фталевой кислоты. Глицерин - простейший трехатомный спирт C₃H₅(OH)₃ и фталевый ангидрит (С₆H₄CO)₂O в результате реакции поликонденсации образуют глифталевый полимер с трехмерными сетчатыми молекулами.

В промышленности строительных материалов глифталевые полимеры используют для изготовления лаков, эмалей и грунтовок для внутренней отделки помещений.

Полиэфиры относительно дешевы, развитая сырьевая база для их получения обуславливает их широкое применение в качестве прочных и теплостойких лакокрасочных покрытий.

Эпоксидные полимеры (полиэпоксиды) – продукты поликонденсации двух органических низкомолекулярных соединений, из которых одно должно содержать эпоксигруппу, а другое иметь подвижный атом водорода (фенолы, спирты и др.). Эпоксидные полимеры могут быть получены как в твердом, так и в жидком состоянии. Для отверждения эпоксидных полимеров (смол) используют два вида отвердителей – каталитического и «сшивающего» действия. К отвердителям каталитического действия относят диметиламинометилфенол, фтористый бор и др., к отвердителям «сшивающего» типа - полиамины, полисульфиды и др. При отверждении эпоксидных полимеров не выделяются побочные продукты реакции, что способствует изготовлению изделий на этих полимерах.

Эпоксидные полимеры обладают исключительно высокой адгезией почти ко всем материалам, в том числе к металлам, бетону, древесине, стекловолокну, хлопчатобумажным тканям. Они хорошо совмещаются со многими полимерами и после отверждения характеризуются высокой химической стойкостью, а также относительно высокой теплостойкостью – до 140-150 ^оС.