Luận văn Thiết kế phân xưởng sản xuất keo phênol-Formalđêhyd tan trong cồn

Luận văn Thiết kế phân xưởng sản xuất keo phênol-formalđêhyd tan trong cồn Lời Giới Thiệu Thế kỷ XX con người đã làm thay đổi hoàn toàn xã hội loài người bằng những phát minh mới trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật, những khám phá về cuộc sống xung quanh trái đất chúng ta, đã giúp cho con người có cái nhìn hoàn toàn về một thế giới hiện đại, mở ra tương lai tươi sáng cho chúng ta và sẵn sàng chuẩn bị bước vào thế kỷ XXI. Đất nước ta nói riêng và Châu Á nói chung đã bước qua thời kỳ tiền công rẻ mạt, chỉ có nhập khẩu kỹ thuật. Tương lai của đất nước hoàn toàn phụ thuộc vào lao động trí óc và sáng tạo ra cái mới, với sức ép của cuộc cạnh tranh trong thế kỷ XXI. Dần dần tìm cách tự phát triển, nâng cao thực lực kỹ thuật với tình hình nước ta đang trong thời kỳ mở cửa, khuyếnh khích đầu tư nước ngoài đi đôi với việc xây dựng cơ sở hạ tầng, ứng dụng khoa học kỹ thuật, cho nên chúng ta phải đầu tư cho phát thiển nhân tài để ứng dụng khoa học kỹ thuật. Nền công nghiệp chất dẻo ở nước còn qúa ít ỏi, chủ yếu là gia công chất dẻo chứ chưa đi đến việc sản xuất tổng hợp nó. Hợp chất cao phân tử (Polime) là những hợp chất rất quý có những Polime có thể thay thế nhiều nguyên liệu khác như gỗ, xây dựng nhà cửa, sắt, kim loại, da...Công nghệ sản xuất keo dán được ứng dụng nhiều trong việc xây dựng nhà cửa, công nghiệp đồ gỗ, sắt... Keo Phênol-formalđêhyd tan trong cồn dựa trên cơ sở nhựa nhiệt rắn. Loại keo này có đặc tính ưu việt là có độ bền mối dán cao chiu ẩm, chiu vi khuẩn và có thể phối hợp với một số keo khác để tạo nên keo có đặc tính trội hơn, đặc biệt hơn. Nhược điểm của keo này là màng keo dòn, tính bền giảm đối với điều kiện thời tiết khắc nghiệt, keo có màu đỏ sẩm. Vì keo này thích hợp với thời tiết và nền kinh tế của nước ta do giá thành rẻ, bền, thời tiết bám dính tốt ...dễ sản xuất và công nghệ sản xuất đơn giản. Do vậy nên em nhận thiết kế phân xưởng sản xuất keo phênol-formalđêhyd tan trong cồn để đáp ứng yêu cầu của đất nước ta hiện nay. PHẦN I: TỔNG QUAN I. NGUYÊN LIỆU Nguyên liệu sản xuất Phênol-formalđêhyd là đi từ Phênol và formalđêhyd. Ngoài ra người ta đi từ một số dẫn xuất của Phênol như: crezol, xilenol, rezolsin. Còn các alđêhyd thì ngoài Formalđêhyd người ta còn dùng furfurol là loại hay được sử dụng nhiều nhất. A. Phênol và dẫn xuất của nó: 1. Phênol OH - Công thức phân tử: C6H5OH - Công thức cấu tạo a. Tính chất: - Ở điều kiện thường tồn tại ở dạng tinh thể hình kim, không màu có mùi hắc đặc trưng, để lâu trong không khí có màu hồng và biến thành màu nâu nhạt do nó bị ôxy hóa. - Tỷ trọng : d = 1,0545 g/cm2 - Nhiệt độ nóng chảy : tnc = 40,30C - Nhiệt độ sôi : ts = 182,20C - Phênol tan rất ít trong nước lạnh nhưng tan tốt trong nước ở nhiệt độ>600C - Độc làm bỏng da và các niêm mạc với dung dịch 2¸3% - Nồng độ cho phép của Phênol trong không khí là 0,005mg/lk2 - Dễ tan trong dung dịch kiềm do tính acid của nó tạo ra Phênolat: C6H5OH + NaOH ® C6H5ONa + H2O b. Điều chế Phênol: * Hiện nay trong công nghiệp có 4 phương pháp sản xuất Phênol - Phương pháp benzosunfonat gồm có 2 giai đoạn: Sunfo hóa benzen : C6H6 + H2SO4 ® C6H5SO3H Trung hòa benzosunfo acid bằng cách làm nóng chảy nó với kiềm phân hủy Phênolat và chúng thu được Phênol C6H5SO3H + NaOH ® C6H5OH + NaHSO3 - Phương pháp Clo hóa benzen: Clo hóa benzen: C6H6 + Cl2 ® C6H5Cl + HCl Xà phòng Clo hóa benzen bằng dung dịch NaOH 10% C6H5Cl + NaOH ® C6H5OH + NaCl - Phương pháp Clo Oxy hóa benzen: Gồm các giai đoạn t0 Clo hóa ôxy hóa benzen bằng HCl và không khí ở nhiệt độ 200¸3000C có chất xúc tác: C6H6 + HCl(khan) + O2(k2) ® C6H5Cl + H2O Thủy phân C6H5Cl bằng NaOH ở 7500C, áp suất cao sau đó dùng phương pháp chưng ta thu được Phênol. C6H5Cl + NaOH ® C6H5OH + NaCl - Phương pháp Cumen: Gồm các giai đoạn xt t0 Điều chế izôprôpylbenzen khi có xúc tác: C6H6 + CH2 = CH2 - CH3 CH3- CH - CH3 C6H5 Ôxy hóa izôpropylbenzen bằng oxy của không khí trong môi trường nhũ tương nước ở 850C CH3 CH3 - CH - CH3 + O2 C6H5-C-OOH C6H5 CH3 CH3 Phân hủy C6H5 - C - OOH bằng H2SO4 10% thành Phênol và axêtôn CH3 Sau đó dùng phương pháp chưng cất tách Phênol CH3 C6H5 - C - OOH C6H5OH + CH3 - C - CH3 1000c CH3 O Hiện nay 2 phương pháp trên không dùng nữa vì không đảm bảo được yêu cầu của công nghiệp hóa dẻo. Chủ yếu là dùng phương pháp Cumen. Cumen thu được từ sản phẩm cốc hóa than đá, cracking nhiệt và nhiệt phân dầu mỏ. Nhưng sản xuất Phênol theo phương pháp trên không tinh khiết muối sử dụng ta phải tiến hành tinh chế. c. Tính chất hóa học: Tính chất hóa học của Phênol tương tự như các hợp chất thơm, Phênol tham gia vào phản ứng thế SE nhưng do hiệu ứng liên hợp nên liên kết OH phân cực mạch do đó Phênol thể hiện tính acid. Tính acid của Phênol mạnh hơn alcol nhưng yếu hơn cacboxylic. * Phản ứng thể hiện tính acid: C6H5OH + H2O ® C6H5O- + H3O+ Những nhóm thế hút điện tử sẽ làm tăng tính acid của Phênol, ngược lại những nhóm thế đẩy điện tử sẽ làm giảm tính acid của Phênol. - Phản ứng tạo muối Phênolat C6H5OH + NaOH ® C6H5ONa + H2O - Phản ứng tạo ête C6H5ONa + RX ® C6H5OR + NaX - Phản ứng tạo este (chuyển vị frisơ) C6H5OH + C6H5COCl C6H5-O-C-C6H5 +HCl O Khi đun nóng este của Phênol với AlCl3 sẽ xảy ra sự chuyển vị nhóm oxyl đến vị trí Octo hoặc Para của nhân thơm, phản ứng này gọi là phản ứng chuyển vị frisơ dùng để điều chế các hợp chất hydroxyxêtôn thơm. * Phản ứng thế SE Trong phản ứng thế SE,nhóm thế OH là nhóm thế loại 1 nên nó định hướng chủ yếu vào vị trí Octo và Para - Phản ứng Nitro hóa OH NO2 O2N NO2 OH HNO3 loãng HNO3 đậm đặc OH NO2 + OH NO2 ® OH SO3H OH H2SO4 ,200C H2SO4 ,1000C ® OH SO3H - Phản ứng sunfonic - Phản ứng halogen hóa OH OH Br Br Br OH + OH - - CH3 H3C - C - CH3 - - CH3 CH3 H3C - C - Cl + HCl - Phản ứng alkyl hóa Friden - Crap - Phản ứng Axyl hóa Friden - Crap Phản ứng các hợp chất Phênol có thể xảy ra trực tiếp cũng có thể xảy ra từng bước tạo thành este rồi sau đó chuyển vị thành Frisơ. OH + 2RCOCl 2 OH COR + OH COR + - Phản ứng ghép các muối diazoni OH + NºN+- R OH - - N=N - R OH + NaOH O- CHO OH CHO - Phản ứng Rainơ - Timan Đây là phản ứng dùng để điều chế các alđêhyd của các hợp chất thơm có chứa nhóm -OH. * Phản ứng với formaldehyd * Phản ứng kobe OH + OH- CH2OH OH CH2 HCHO + OH , XT OH Dùng để điều chế O-hyđroxylbenzoic acid ONa + OH- COONa O = C = O 7at 1250C OH- COONa H+ OH- COONa 2. Rezorsin OH OH - Công thức phân tử: C6H4(OH2) (hoặc m-dioxibenzen) - Công thức cấu tạo a. Tính chất : - Là chất kết tinh có mùi đặc trưng yếu - Tỉ trọng = 1,285 g/cm3 - Nhiệt độ nóng chảy = 1100C - Nhiệt độ sôi = 276,50C - Có thể tham gia phản ứng ở nhiệt độ thấp do H ở các vị trí Octo và Para mạnh hơn Phênol rất nhiều. - Khi tác dụng của ánh sáng và không khí ẩm thì rezorsin biến thành màu đỏ. - Tan tốt trong nước, mêtanol, êtanol, ête, glyxêrin, nhưng hầu như không tan trong bengen, clorofooc và sunfuacacbon . - Là loại acid rất yếu. b. Điều chế Sunfo hóa bengen đến m-đisunfo acid. Sau khi trung hòa thì cho nóng chảy với NaOH. Tách rezolsin. Tách rezolsin từ dung dịch bằng cách oxi hóa rồi dùng phương pháp chưng chân không hoặc kết tinh để làm sạch sản phẩm. 3. Crezol - Công thức phân tử : C6H4(CH3)OH - Công thức cấu tạo : có 3 công thức cấu tạo CH3 OH o-Crezol CH3 OH m -Crezol CH3 OH p -Crezol a. Tính chất: - Crezol kỹ thuật (tri crezol) là hỗn hợp 3 đồng phân. Trong đó m-Crezol (37¸49%), o-Crezol (35%) và p - Crezol (25%) - Tri Crezol là chất lỏng nhớt có màu sẫm, được tách ra ở 185¸2100C, từ các sản phẩm xử lý nhiệt của than đá, đá dầu, than nâu và gỗ. - Tỉ trọng d = 1,03¸1,05g/cm3 - Tan trong H2O yếu hơn nhiều so với Phênol, ngay cả nước nóng - Tan trong các dung dịch nước kiềm, rượu và este. - Độc giống như Phênol - m-Crezol tham gia phản ứng tạo nhựa nhiệt rắn, o-Crezol và p-Crezol tham gia tạo nhựa nhiệt dẻo. b. Điều chế: Là sản phẩm nhận được từ sản phẩm xử lý nhiệt của than đá, đá dầu, than nâu và gỗ . 4. Xilenol - Công thức phân tử (CH3)2 C6H3OH - Công thức cấu tạo: có các đồng phân CH3 OH 1,2,3-xilenol CH3 CH3 OH 1,2,4-xilenol CH3 OH 1,2,5-xilenol CH3 H3C3 OH 1,2,6-xilenol CH3 H3C OH OH 1,3,4-xilenol CH3 1,3,5-xilenol H3C3 CH3 CH3 a.Tính chất : - Là chất lỏng nhớt, màu sẩm có mùi khó chịu, sôi trong giới hạn nhiệt độ từ 210¸2250C - Có chứa 6 đồng phân, trong đó chỉ có 1,3,5-xilenol là có khả năng tạo nhựa nhiệt rắn, còn các đồng phân khác thì tạo ra nhựa nhiệt dẻo. b. Điều chế: Là sản phẩm được tách ra sau cùng so với Phênol và Crezol của dầu trung ở phần có nhiệt độ sôi cao nhất (2100C¸2250C) B. Các alđêhyd 1. Formalđêhyd (alđêhyd formic) - Công thức phân tử CH2O - Công thức cấu tạo H-CHO a. Tính chất vật lý: - Là chất khí ở điều kiện bình thường có mùi hắc - Nhiệt độ sôi: = -210C - Nhiệt độ nóng chảy = -920C - Tan tốt trong nước với độ sôi 37¸40% khối lượng và dung dịch formalđêhyd trong nước gọi là formalin. - Có mùi đặc trưng, kích thích niêm mạc, mắt, mũi, do đó tiếp xúc lâu sẽ gây chảy nước mắt. - Nồng độ cho phép 0,001mg/lk2 b. Tính chất hóa học nCH2O ® (CH2O)n * Có khả năng tự trùng hợp ở nhiệt độ thường tạo thành poliformalđêhyd hay paraformalđêhyd (CH2O)n nCH2O (với n=3¸5) (CH2O)n khi đun nóng thì là polime của formalđêhyd vô định hình, mềm, màu trắng. Vì dễ bị trùng hợp nên khi bảo quản người ta cho thêm 2¸3% metanol vào vì HCHO trong nước sẽ : HCHO + H2O ® HOCH2OH HOCH2OH + HOCH2OH ® HOCH2OCH2OH + H2O HOCH2OCH2OH + n HOCH2OH ® HO -(CH2O)-n+1 CH2OH + nH2O HO -(CH2O)-n+1CH2OH + 2CH2OH ® CH3-O-(CH2O)-n+1CH2-O-CH3 + 2H2O Sản phẩm tạo ra ngắt sự phát triển mạch của polime * Tham gia vào phản ứng cộng CH2O + 2C4H9OH C4H9OCH2C4H9 + H2O * Phản ứng tự oxi hóa tạo tạo ra acid formic (HCOOH) , tuy mức độ thấp nhưng vẫn làm gỉam độ pH của dung dịch formalin PH = 4¸4,5: 2CH2O + O2 ® 2HCOOH Ngoài ra còn một số tính chất cần biết để hiểu lý thuyết tạo nhựa. * Formalđêhyd đồng thời tự oxi hóa và tự khử tạo HCOOH và CH3OH 2HCHO + NaOH ® CH3OH + HCOONa HCOONa + H+ ® HCOOH + Na+ * Tạo axetal HCOONa + 2C4H9OH C4H9OCH2OC4H9 + H2O * Tạo hexameltylen tetramin (urotropin). Khi cho tác dụng NH3 với HCHO: 6HCHO + 4NH3 (CH2)6N4 + 6H2O 6H2O + (CH6)N4 6CH2O + 4NH3 c. Điều chế: * Oxi hóa rượu metylic (CH3OH) CH3OH + 1/2 O2 HCHO + H2O + 36,8 cal/mol xúc tác : Cu, Ag, Oxit molipden Ngoài phản ứng trên đồng thời cón xảy ra các phản ứng CH3OH + O2 ® HCOOH + H2O ® ¬ CH3OH + 1/2O2 ® CO2 + 2H2O CH3OH CO + 2H2 H2 + CH3OH ® CH4 + H2O ® ¬ ® ¬ HCHO CO + H2 HCHO C + H2O Người ta thường tiến hành oxi hóa CH3OH trong môi trường chân không * Oxi hóa mêtan (CH4) CH4 + O2 HCHO + H2O (phản ứng chính). phản ứng phụ 2CH4 + O2 ® 2CH2OH HCHO + 1/2 O2 ® HCOOH Formalin được ứng dụng rỗng rãi trong lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế quốc dân, phân bón dùng trong công nghiệp chất dẻo, ngoài ra còn dùng trong công nghiệp chất màu, thuộc da, dệt... 2. Forfurol CH - CH CH C-CHO O - Công thứ phân tử C5H4O2 - Công thức cấu tạo a. Tính chất: - Là chất lỏng không màu, có mùi dễ chịu. - Nhiệt độ sôi: = 161,70C - Nhiệt độ đóng rắn = -36,50C - Trọng lượng riêng d = 1,1598 g/cm3 - Furfurol dễ dàng chưng cất với hơi nước. - Hòa tan trong rượu, axêtôn, ete, tan ít trong nước. - Có thể tham gia phản ứng tự trùng ngưng (nhựa hóa) tạo sản phẩm có một độ chân không gian lớn, sản phẩm bền nhiệt, tính chất cơ lý tốt . - Để ổn định người ta thường cho thêm hyđroquinol vào. b. Điều chế - Thủy phân các phế thải công nghiệp: rơm rạ, lõi ngô..., dưới áp suất và nhiệt độ > 1000C Ngoài ra còn nhận được khi thủy phân gỗ hay than nâu. 3. Urotropin (hexametylen tetramin) a. Công thức - Công thức phân tử : (CH2)6N4 - Công thức cấu tạo: N N N N b. Tính chất: - Ở dạng tinh khiết là tinh thể màu trắng, có tính bazơ yếu. - Không mùi - Hòa tan tốt trong nước, Clorofooc (CHCl3), sunfua cacbon (CS2) acid yếu không tan trong ete c. Điều chế Ngưng tụ formalđêhyd với amoniac 6CH2O + 4 NH3 ® (CH2)6N4 + 6H2O Thường sử dụng làm chất đóng rắn cho nhựa novolac (nhiệt dẻo) II. PHÂN LOẠI NHỰA PHÊNOL-FORMALĐÊHYD Phênol-formalđêhyd có 2 loại : 1. Novolac: là nhựa Phênol-formalđêhyd nhiệt dẻo, không có khả năng tự đóng rắn tạo thành polime mạng lưới không gian. 2. Rezolic: Là nhựa Phênol-formalđêhyd nhiệt rắn có khả năng tự đóng rắn đóng tạo mạng lưới không gian gồm 3 loại: a. Nhựa rezol: Là nhựa chưa đóng rắn, nó là 1 hỗn hợp sản phẩm phân tử thấp mạch thẳng và nhánh. b. Nhựa rezitol: Là nhựa bắt đầu đóng rắn nhưng có mật độ mạng lưới không gian ít. Có thể tan hoàn toàn trong một số dung môi như:xilohexanol, phênol, dioxan...với điều kiện nhiệt độ của các dung dịch đó > 1000C, lúc đó nối ngang bị gãy. c. Nhựa rezit: Nhựa đã đóng rắn hoàn toàn tạo thành polime có mạng lưới không gian dày đặc, ở trạng thái không nóng chảy không hòa tan trong bất kỳ dung môi nào. Mạng lưới không gian tạo ra không những chỉ do liên kết hóa học (metylen) mà còn do liên kết lý học (liên kết H2). III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC TẠO THÀNH VÀ TÍNH CHẤT SẢN PHẨM 1. Cấu tạo hóa học của nguyên liệu. - Phụ thuộc vào cấu tạo hóa học mà nguyên liệu có độ định mức và khả năng phản ứng khác nhau. OH Phênol CH3 OH m-Crezol OH 1,3,5-xilenol H3C OH rezolsin * * * * * * CH3 * * * * * * OH - Nhựa nhiệt rắn thì điều chế từ các nguyên liệu chứa Phênol 3 chức như Phênol, m-crrezol,1, 3, 5-xilanh và rezolsin. chỉ có các alđêhyd là HCHO và furfurol là tạo nhựa nhiệt rắn - Nhựa nhiệt dẻo có thể điều chế từ nguyên liệu chứa các Phênol 2 chức như: O và p - Crezol; 1,2,3; 1,2,5 và 1,3,4 - xilenol thì tạo nhựa nhiệt dẻo. - Các xilenol khác (1,2,6 và 1,2,4) là loại đa chức - Các nhóm chức hydroxyl của Phênol không tham gia phản ứng đa tụ. 2. Tỷ lệ mol giữa phênol : formal đêhyd. - Sản phẩm ngưng tụ ban đầu phụ thuộc vào tỷ lệ mol giữa phênol và formalđêhyd . Cần khống chế tỉ lệ này làm sao cho các sản phẩm ban đầu của phản ứng tách ra được và có những nét đặc trưng. + Nếu tỉ lệ 1:1 thì: OH + OH CH2OH HCHO hoặc OH CH2OH OH CH2 OH OH CH2 OH OH + OH CH2O OH CH2OH ® + OH OH CH2 OH Nếu tỉ lệ phênol: formalđêhyd là 1:2 hoặc cao hơn thì tạo ra OH + OH CH2OH HCHO CH2OH OH + OH CH2OH HCHO HO-H2C Hoặc HOCH2 HCHO CH2OH OH + OH Hoặc CH2OH Từ các rượu phênol này tiếp tục ngưng tụ tạo thành nhựa phênol- formalđêhyd không nóng chảy, không hòa tan. 3. PH của môi trường Nếu phản ứng tiến hành trong môi trường acid (PH<7) thì các rượu phênol tạo thành từ phênol và HCHO không bền, nó nhanh chóng ngưng tụ nhau hoặc với phênol (đặc biệt là đun nóng) để tạo nhựa phênol - formalđêhyd nhiệt dẻo. - Nếu tiến hành trùng ngưng trong môi trường bazơ (PH>7) thì các rượu phênol tạo thành từ phênol và HCHO tạo ra đi,tri mêtylol phênol. Các đi,tri mêtylol này tiếp tục trùng ngưng với nhau hoặc với phênol để tạo ra polime nhiệt rắn. - Với tỉ lệ khác nhau giữa phênol và formalđêhyd nhưng ở trong môi trường kiềm thì chỉ có tạo ra nhựa nhiệt rắn, nếu không đủ alđêhyd thì phần phênol còn lại thì sẽ tan vào trong nhựa ở dạng phênol tự do. - Nếu xử lý rezolic ở dạng bột bằng lượng thừa phênol thì nhựa này biến thành nôvôlắc, lúc này liên kết hóa học bị đứt. - Nếu xử lý nhựa vonolac bằng một lượng thừa formalđêhyd dưới dạng urotropin và thay xúc tác acid bằng xúc tác kiềm thì nhựa novolac trở thành nhựa rezit (phản ứng đóng rắn). a. Nhựa vonolac: Được điều chế bằng cách ngưng tụ lượng thừa phênol với formalđêhyd trong môi trường acid nhưng không được thừa nhiều phênol (vì thừa nhiều thì làm giảm trọng lượng phân tử). Quá trình phản ứng giữa formalđêhyd và phênol để tạo ra nhựa. 2 C6H5OH + CH2O ® HOC6H4CH2C6H4 OH HOC6H4 CH2C6H4OH + CH2O + C6H5OH ® HOC6H4CH2C6H3(OH)CH2C6H4OH 300 200 400 500 600 700 2 4 6 8 10 12 C6H5OH: CH2O Sự phụ thuộc trọng lượng phân tử của nhựa novolac vào tỉ lệ mol phênol: formalđêhyd. Trọng lượng phân tử trung bình có thể xác định theo công thức M = M: Trọng lượng phân tử trung bình của nhựa A: Hiệu suất tạo nhựa khan nước. - Trọng lượng phân tử của nhựa novolac tăng theo độ tăng của tỷ lệ formalđêhyd và phênol, nhưng ngay cả khi thừa phênol nhiều thì không những nhận được đioxyđifênyl mêtan mà có các sản phẩm phân tử cao hơn. - Nhựa novolac gồm các phân tử tạo nhánh là do sự kết hợp các mạch ngắn bằng cầu mêtylen ở vị trí Octo và para (so với nhóm OH của nhân phênol) - Phụ thuộc vào điều kiện điều chế mà nhựa novolac được phân biệt theo thành phần, theo đại lượng phân tử và độ phân nhánh theo nhiệt độ nóng chảy, hàm lượng phênol tự do, độ hòa tan và độ nhớt của dung dịch. - Màu sắc của nhựa phụ thuộc vào độ mạnh của nguyên liệu và chất xúc tác. - Để điều chế nhựa novolac ngoài formalđêhyd và các alđêhyd khác, có thể dùng hexamêtilen tetramin, khi đun nóng phênol với urôtrôpin (trong môi trường rượu) với tỉ lệ 1,2:1 thì nhận được nhựa novolac chứa N, có thể ở dạng nhóm dimetylenamin (-CH2-NH-CH2-). Phản ứng này cũng tỏa ra NH3. - Nếu đun nóng nhựa novolac và nhựa đi từ phênol có thay thế gốc alkyl ở vị trí Octo và para ở 200¸2800C thì chúng có khả năng trạng thái không hòa tan, không nóng chảy mặc dầu rất chậm. Điều đó có thể là do độ hoạt hóa của nhân phênol ở vị trí mêta và nhóm hyđrôxyl của phênol tham gia vào việc tạo ra liên kết ete. - Do đó những trung tâm phản ứng tự do ở trong nhựa novolac (ở vị trí octo và para so với nhóm hyđroxyl của nhân phênol) nên làm cho nhựa này có khả năng chuyển sang trạng thái không tan, không nóng chảy khi sử dụng bằng formalđêhyd hoặc urotropin. Đóng rắn nhựa novolac có kèm theo hiện tượng tạo ra nhóm mêtylen và metylenimin. b. Nhựa rezolic: Nhựa rezolic thường điều chế bằng cách ngưng tụ phênol với formalđêhyd thừa có xúc tác kiềm và acid. Khi xúc tác kiềm thì tỷ lệ mol giữa Phênol : formalđêhyd = 6:7 (cứ 1 mol phênol phản ứng liên kết với 1,5 mol formalđêhyd). Các mônô, đi,trimêtylol phênol (rượu phênol) được tạo ra, cón 1 phần phênol còn lại trong phản ứng tồn tại trong nhựa dưới dạng phênol tự do. Tính chất của chất xúc tác ảnh hưởng lớn đến lượng formalđêhyd liên kết. Ở nhiệt độ thấp (20¸600C) trong môi trường kiềm các rượu phênol được tạo ra không tham gia vào phản ứng ngưng tụ tiếp tục, ở nhiệt độ cao (>700C), rượu phênol có khả năng tác dụng tạo nhựa . 4. Ảnh hưởng của xúc tác và lượng chất xúc tác đến tính chất. - Xúc tác acid: Sản phẩm tạo thành là nhựa nhiệt dẻo, không có khả năng tự đóng rắn tạo ra mạng lưới không gian để chuyển sang trạng thái không hòa tan, không nóng chảy. + Xúc tác là acid hữu cơ: acid formic, acid oxalic, acid exêtic... Ưu điểm: Cho sản phẩm có màu sáng hơn xúc tác acid vô cơ. Khuyết điểm: Hoạt tính xúc tác thấp. +Xúc tác là acid vô cơ: HCl, H3PO4, H2SO4 Ưu điểm: hoạt tính xúc tác cao. Khuyết điểm : Sản phẩm có màu tối hơn. - Xúc tác là bazơ: Sản phẩm tạo thành là nhựa rezolic ONa CH2 + Nếu là kiềm mạnh NaOH, KOH thì lượng HCHO tham gia vào phản ứng nhiều hơn, vận tốc phản ứng lớn sản phẩm có màu tối, tạo sản phẩm có khả năng tan trong nước vì hiđrô linh động trong nhóm hyđrôxyl của phênol có tính acid yếu. Trong NaOH tạo ra muối có liên kết - ONa phân cực mạnh. nên tan trong môi trường nước phân cực. +Nếu xúc tác là Ba(OH)2 thì vận tốc phản ứng không lớn, dễ khống chế quá trình sản phẩm có màu vàng sáng. + Nếu xúc tác là NH4OH thì nếu NH4OH dư nó dễ bay hơi, sản phẩm có màu vàng sáng nhưng tham gia phản ứng ở nhiệt độ cao. ONH4 CH2 n Xúc tác NH4OH, Ba(OH)2 tạo sản phẩm tan trong cồn bỡi vì: hyđrô linh động trong nhóm hyđrôxyl của phênol có tính acid yếu, trong môi trường NH4OH tạo ra muối có liên kết - ONH4 phân cực yếu nên chỉ tan trong môi trường phân cực yếu. IV. NHỰA PHÊNOL - FORMALĐÊHYD TAN TRONG CỒN Ở đồ án này ta thiết kế dây chuyền sản phẩm keo phênol - formalđêhyd tan trong cồn. 1. Nguyê