1. Общие сведения
Различные природные смолы имеют широкое применение в лакокрасочной промышленности. Однако источники их добычи истощаются, что послужило причиной быстрого развития производства синтетических смол и, в частности, искусственных шеллаков, или новолаков.
Получение этих продуктов основано главным образом на конденсации фенола и его производных с формальдегидом или с другими альдегидами.
2. Продукты реакции фенола с формальдегидом
Уже давно было известно, что при взаимодействии (конденсации) формальдегида с фенолами получаются различные смолообразные соединения. Эти смолы в зависимости от условий реакции, количественного соотношения взятых продуктов, а также состава конденсирующего вещества (катализатора) обладают различными физическими и химическими свойствами. Некоторые из них легкоплавки и легко растворяются в спирте, ацетоне, водном растворе едкого натра и т.д. и применяются как новолаки, или искусственные шеллаки. Другие нерастворимы, неплавки и служат как поделочный материал для различных целей (бакелит, резинит и т.д.).
3 . Г л а в ные исходные материалы
Фенол, или карболовая кислота, содержащаяся в каменноугольное дегте, — бурое масло с очень резким запахом. Чистый фенол представляет собой кристаллическую массу с температурой плавления 43° и температур кипения 182,5°.
Крезолы — метилфенолы СН3С6Н4ОН — содержатся в каменноугольной и в буроугольной смолах. Различают три изомерные формы крезолов: орто-, пара-и метакрезолы.
Ортокрезол образует бесцветные кристаллы, имеет запах фенола. Темпера-тура плавления — 31°, температура кипения — 191°.
Формальдегид — бесцветный едкий растворимый в воде газ, образующийся при окислении метилового спирта. В продаже встречается в виде формалина, который представляет собой раствор формальдегида в воде и обычно содержит 40% последнего.
Вместо фенола и крезолов можно брать производные этих веществ, вместо формальдегида —другие альдегиды, а также кетоны.
4. Конденсирующие агенты (катализаторы)
Конденсирующие агенты действуют как катализаторы, т.е. принимают только временное участие в реакции. По окончании реакции эти вещества иногда удаляются из полученного продукта. Различают кислые и основные катализаторы. К кислым агентам принадлежат кислоты, кислые соли и вообще любые соли, которые могут при гидролизе давать кислую реакцию. Хлористый аммоний (нашатырь) относится к кислым катализаторам, так как при действии на него формальдегида выделяется соляная кислота.
К щелочным агентам принадлежат щелочи и щелочные соли, а также соли, которые при гидролизе расщепляются на слабую кислоту и сильное основание.
По исследованию Бакеланда, кислые катализаторы способствуют образованию шеллаков, а щелочи дают по преимуществу смолы типа бакелита.
5. Процесс получения шеллака Для получения шеллаковой смолы берут:
Фенола.............................. 50 вес. ч.
Формальдегида.......................от 40 до 60
Соляной кислоты......................от 1 до 5
Все составные части помещают в сосуд подходящего размера. При достаточном количестве конденсирующих веществ реакция может начаться при обыкновенной температуре, причем происходит разделение жидкой смеси на два слоя: один водянистый, состоящий из отделившейся воды и растворимых в воде веществ, и маслянистый слой, содержащий начальные продукты конденсации. На практике для ускорения реакции смесь слабо нагревают.
Во избежание потери летучих составных частей из смеси нагревание производят в закрытом сосуде, снабженном обратным холодильником, т.е. пары, подымаясь вверх по трубке, охлаждаются водой и, сгущаясь и жидкость, стекают обратно в реакционный котел.
По мере нагревания вязкость маслянистого слоя увеличивается. Нагревание прекращают, когда достигается густая консистенция. Можно маслянистую массу отделить от «одного слоя или подвергнуть все вместе выпариванию до тех пор, пока масса при обычной температуре не станет твердой, и, следовательно, обойтись без разделения слоев. Полученная таким образом масса бесцветна или окрашена в желтый цист, плавится, легко колется и растворима в алкоголе, ацетоне, феноле и растворе едкого натра.
6 Другие способы производства шеллака
По одному из этих способов искусственный шеллак приготовляется следующим образом. Смешивают 10 вес. ч. ортокрезола, 7 вес. ч. продажного формалина (содержит 40% формальдегида), 10 вес. ч. воды и прибавляют 0,4 вес. ч. крепкой соляной кислоты.
Полученную смесь нагревают в течение нескольких часов при постоянном помешивании. Смолообразный продукт отделяют от водянистой части и промывают горячей водой или продолжительным действием водяного пара.
Приготовленная таким образом смола окрашена от желтого до светло-коричневого цвета, легко растворяется в метиловом спирте, ацетоне, эфире, хлороформе и т.д.; растворима в разбавленных щелочах, труднее растворяется в бензоле и терпинеоле; не растворима в скипидаре, жирных кислотах и маслах.
Лаки, приготовленые на искусственном шеллаке, дают быстровысыхающую. очень блестящую поверхность.
Запатентованный Г.С. Петровым способ имеет целью получение продуктов конденсации фенола или его гомологов с альдегидами и применение этих продуктов для изготовления лаков.
При конденсации крезолов с формальгедидом в присутствии щелочей получаются продукты, растворимые лишь в спирте и поэтому не поддающиеся смешиванию, например, со смолами, не растворимыми в спирте. Спиртовые растворы их могут служить лаками при покрытии металлов при нагревании, но они не пригодны для покрытия эластичных предметов, например фибры, тонкого железа, брезента, картона и т.п.
Установлено, что если конденсацию вести в присутствии уксусносвинцовой соли, то получается продукт, растворимый в спирте и в бензоле, смешивающийся с обычными смолами и дающий при нагревании твердые, эластичные покровы.
Пример:
Крезола.................100 вес..ч.
Формалина 40%-ного...................130
Уксусносвинцовой соли.................. 15
Смесь нагревают до кипения в сосуде с холодильником; после того как произошла конденсация (густая, затвердевающая масса), нагревание прекращу ют, лак отделяют от полного слоя и уваривают до желаемой густоты.
|
