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

1

Luận văn
Thiết kế phân xưởng sản
xuất keo phênolformalđêhyd tan trong cồn


2

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 hồn tồn 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 cơng rẻ mạt,
chỉ có nhập khẩu kỹ thuật. Tương lai của đất nước hồn tồn 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 ngồi đi đơi 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 cịn 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 dịn, 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.


3

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. Cịn
các alđêhyd thì ngồi Formalđêhyd người ta cịn dùng furfurol là loại hay được sử
dụng nhiều nhất.
A. Phênol và dẫn xuất của nó:
1. Phênol
- Cơng thức phân tử: C6H5OH
- Cơng thức cấu tạo
OH

a. Tính chất:
- Ở điều kiện thường tồn tại ở dạng tinh thể hình kim, khơng màu có mùi hắc
đặc trưng, để lâu trong khơng khí có màu hồng và biến thành màu nâu nhạt do nó bị
ơxy hóa.
- Tỷ trọng : d = 1,0545 g/cm2
- Nhiệt độ nóng chảy : tnc = 40,30C
- Nhiệt độ sơi : 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 khơng 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 cơng nghiệp có 4 phương pháp sản xuất Phênol
- Phương pháp benzosunfonat gồm có 2 giai đoạn:
• Sunfo hóa benzen : C6H6 + H2SO4 → C6H5SO3H
• Trung hịa 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 phịng Clo hóa benzen bằng dung dịch NaOH 10%
C6H5Cl + NaOH → C6H5OH + NaCl
- Phương pháp Clo Oxy hóa benzen: Gồm các giai đoạn
• Clo hóa ơxy hóa benzen bằng HCl và khơng khí ở nhiệt độ 200÷3000C có
chất xúc tác:
C6H6 + HCl(khan) +

1
O2(k2) →
2
t0

C6H5Cl + H2O


4

• 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
• Điều chế izơprơpylbenzen khi có xúc tác:
C6H6 + CH2 = CH2 - CH3 xt CH3- CH - CH3
t0
C6H5
• Ơxy hóa izơpropylbenzen bằng oxy của khơng khí trong môi trường nhũ
tương nước ở 850C
CH3
XT
CH3 - CH - CH3 + O2 → C6H5-C-OOH

C6H5
CH3
CH3
• Phân hủy C6H5 - C - OOH bằng H2SO4 10% thành Phênol và axêtơn
CH3
Sau đó dùng phương pháp chưng cất tách Phênol
CH3
HO H
C6H5 - C - OOH 0, → C6H5OH + CH3 - C - CH3

100 c
CH3
O
Hiện nay 2 phương pháp trên khơng dùng nữa vì khơng đảm bảo được u cầu
của cơng 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)
NaOH
C6H5OH + C6H5COCl → C6H5-O-C-C6H5 +HCl
O
+


5
Khi đun nóng este của Phênol với AlCl 3 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

HNO3 lỗng

OH

O2N

OH

NO2

NO2

→

OH

HNO3 đậm đặc

NO2

+

OH

NO2
- Phản ứng sunfonic

OH

H2SO4 ,20 C

0

OH
→

SO3H

OH

- Phản ứng H SO ,1000C
halogen hóa
2

4

OH

Br
2

Br d
 2 ( ) →


OH
SO3H
Br

Br
- Phản ứng alkyl hóa Friden - Crap

OH

OH

-

- -

CH3
Br d 2
HCl
+
 2 ( ) →

+ H3C - C - Cl
CH3
H3C - C - CH3
CH3
- 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.

-


6
OH

OH

COR

3
2
+ 2RCOCl  →
- Phản ứng ghép các muối diazoni

AlCl

OH
+

+
COR
R

R

OH

+
 OH →
+ N≡N - Phản ứng Rainơ - Timan

OH

O+   →
NaOH
CH 2 Cl

CHO

- N=N OH

 →

HCl

CHO

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
Dùng để điều chế O-hyđroxylbenzoic acid
OH
OH
OH
OH
OH
CH2OH +
, XT
XT
CH2
+ HCHO   →
ONa
OHCOONa
7at
+ O=C=O
0

OH

-

125 C

COONa

H+

OH-

COONa

2. Rezorsin
- Công thức phân tử: C6H4(OH2) (hoặc m-dioxibenzen)
- Cơng thức cấu tạo
OH
a. Tính chất :
OH
- Là chất kết tinh có mùi đặc trưng yếu
- Tỉ trọng d 15 = 1,285 g/cm3
4
- Nhiệt độ nóng chảy t o = 1100C
nc
t o = 276,50C
- Nhiệt độ sôi
säi

7
- 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 khơng 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 hịa 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
- Cơng thức cấu tạo : có 3 cơng thức cấu tạo
OH

CH3

OH

OH
CH3

o-Crezol

m -Crezol

CH3
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
- Cơng thức cấu tạo: có các đồng phân


8

OH

CH3
CH3

1,2,3-xilenol

OH

OH

CH3

CH3
1,2,4-xilenol

CH3 H C
3

OH

CH3

H3C3
1,2,5-xilenol

OH

1,2,6-xilenol

OH
CH3

H3C3

CH3

CH3
a.Tính chất :

1,3,4-xilenol
1,3,5-xilenol
- Là chất lỏng nhớt, màu sẩm có mùi khó chịu, sơi 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, cịn 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 sơi 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 sơi: t o = -210C
säi
- Nhiệt độ nóng chảy t o = -920C
nc
- Tan tốt trong nước với độ sơi 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
* Có khả năng tự trùng hợp ở nhiệt độ thường tạo thành poliformalđêhyd hay
paraformalđêhyd
nCH2O → (CH2O)n
khi đun nóng thì (CH O) nCH O (với n=3÷5)
2

n
2
(CH2O)n


9
là polime của formalđêhyd vơ 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 t
→ 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
Ngồi ra cịn 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 t
→ C4H9OCH2OC4H9 + H2O
* Tạo hexameltylen tetramin (urotropin). Khi cho tác dụng NH3 với HCHO:
6HCHO + 4NH3 35→ (CH2)6N4 + 6H2O
c
> 35

6H2O + (CH6)N4  c → 6CH2O + 4NH3

c. Điều chế:
* Oxi hóa rượu metylic (CH3OH)
XT 400
CH3OH + 1/2 O2 ,÷600→ HCHO + H2O + 36,8 cal/mol
 C
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 mơi trường chân khơng
* Oxi hóa mêtan (CH4)
400 600 C
CH4 + O2 ÷ , NO → HCHO + H2O (phản ứng chính).


2CH4 + O2 → 2CH2OH
phản ứng phụ
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 cơng nghiệp chất dẻo, ngồi ra cịn dùng trong cơng nghiệp
chất màu, thuộc da, dệt...

0

0

0

0

0

0

2


10
2. Forfurol
- Công thứ phân tử C5H4O2
- Công thức cấu tạo
CH - CH
CH C-CHO
O
a. Tính chất:
- Là chất lỏng khơng màu, có mùi dễ chịu.
- Nhiệt độ sơi: t o = 161,70C
säi
o
- Nhiệt độ đóng rắn t âràõn = -36,50C
- Trọng lượng riêng d = 1,1598 g/cm3
- Furfurol dễ dàng chưng cất với hơi nước.

- Hịa tan trong rượu, axêtơn, ete, tan ít trong nước.
- Có thể tham gia phản ứng tự trùng ngưng (nhựa hóa) tạo sản phẩm có một độ
chân khơng 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
Ngồi ra cịn 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.
- Khơng mùi
- Hịa tan tốt trong nước, Clorofooc (CHCl 3), 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)


11
II. PHÂN LOẠI NHỰA PHÊNOL-FORMALĐÊHYD

Phênol-formalđêhyd có 2 loại :
1. Novolac: là nhựa Phênol-formalđêhyd nhiệt dẻo, khơng có khả năng tự đóng
rắn tạo thành polime mạng lưới khơng 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 khơng
gian ít. Có thể tan hồn tồn 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 hồn tồn tạo thành polime có mạng lưới
khơng gian dày đặc, ở trạng thái khơng nóng chảy khơng hịa tan trong bất kỳ dung
môi nào. Mạng lưới không gian tạo ra khơng những chỉ do liên kết hóa học (metylen)
mà cịn 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.
- Nhựa nhiệt rắn thì điều chế từ các nguyên liệu chứa Phênol 3 chức như Phênol,
m-crrezol,1, 3, 5-xilanh và rezolsin.
OH
∗

OH
∗

∗

∗

OH
∗

∗

CH3

∗
H3C

OH
∗

∗

CH3

∗

∗
∗

OH

m-Crezol
1,3,5-xilenol
Phênol có các alđêhyd là HCHO và furfurol là tạo nhựa nhiệt rezolsin
chỉ
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 khơng 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
OH
CH2OH
hoặc
+ HCHO
CH2OH


12

OH
OH

+
CH2O

OH
CH2

OH

OH

CH2

OH

OH
+

CH2OH

OH

OH
→
CH2

Nếu tỉ lệ phênol: formalđêhyd OH hoặc cao hơn thì tạo ra
là 1:2
OH

OH
+ HCHO

Hoặc

OH
+ HCHO

Hoặc

OH

CH2OH
OH
HO-H2C
CH2OH

HOCH2
+ HCHO

CH2OH

OH

CH2OH

CH2OH

Từ các rượu phênol này tiếp tục ngưng tụ tạo thành nhựa phênol- formalđêhyd
khơng nóng chảy, khơng hịa tan.
3. PH của mơi trường
Nếu phản ứng tiến hành trong mơi trường acid (PH<7) thì các rượu phênol tạo
thành từ phênol và HCHO khơng bền, nó nhanh chóng ngưng tụ nhau hoặc với phênol
(đặc biệt là đun nóng) để tạo nhựa phênol - formalđêhyd nhiệt dẻo.


13
- 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 mơi trường
kiềm thì chỉ có tạo ra nhựa nhiệt rắn, nếu khơng đủ alđêhyd thì phần phênol cịn 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
nơvơlắc, 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
Sự phụ thuộc trọng lượng phân tử của nhựa novolac vào tỉ lệ mol phênol:
formalđêhyd.
700

M

600
500
400
300
200

Trọng lượng phân tử trung bình có thể xác định theo cơng thức
M=

2
94 A 4
A − 106

6

8

10

12

C6H5OH: CH2O

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 khơng 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.


14
- Màu sắc của nhựa phụ thuộc vào độ mạnh của nguyên liệu và chất xúc tác.
- Để điều chế nhựa novolac ngồi formalđêhyd và các alđêhyd khác, có thể

dùng hexamêtilen tetramin, khi đun nóng phênol với urơtrơpin (trong mơi 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 khơng hịa tan, khơng 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 khơng tan, khơng 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 cịn 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 mơi trường kiềm các rượu phênol được tạo ra
không tham gia vào phản ứng ngưng tụ tiếp tục, ở nhiệt độ cao (>70 0C), 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, khơng có khả năng tự
đóng rắn tạo ra mạng lưới khơng gian để chuyển sang trạng thái khơng hịa tan, khơng
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 vơ cơ.
• Khuyết điểm: Hoạt tính xúc tác thấp.

+Xúc tác là acid vơ 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
+ 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 hiđrơ linh động trong nhóm hyđrơxyl của phênol có tính acid yếu. Trong
NaOH tạo ra muối có liên kết - ONa phân cực mạnh.
ONa
CH2

nên tan trong môi trường nước phân cực.


15
+Nếu xúc tác là Ba(OH)2 thì vận tốc phản ứng khơng lớn, dễ khống chế q
trình sản phẩm có màu vàng sáng.
+ Nếu xúc tác là NH 4OH thì nếu NH4OH dư nó dễ bay hơi, sản phẩm có màu
vàng sáng nhưng tham gia phản ứng ở nhiệt độ cao.
Xúc tác NH4OH, Ba(OH)2 tạo sản phẩm tan trong cồn bỡi vì: hyđrơ linh động
trong nhóm hyđrơxyl của phênol có tính acid yếu, trong mơi trường NH 4OH tạo ra
muối có liên kết - ONH4 phân cực yếu
ONH4
CH2

nên chỉ tan trong môi trường phân cực yếu.

n

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. Nguyên liệu:
- Phênol
- Formalđêhyd
- Xúc tác Ba(OH)2
Tỉ lệ cấu tử phênol: formalđêhyd = 6:7
Trong trường hợp này, ngưng tụ nguyên liệu trong mơi trường kiềm, khi đó tạo
ra các mơnơ, đi, tri metylol phênol. Các mônô, đi, tri này tiếp túc phản ứng với nhau
hoặc với phênol tạo ra nhựa rezolic. Nhựa rezolic nhận được vẫn còn 1 phần phênol
thừa. Nếu rezolic cịn lại thừa q nhiều, khi đó nó sẽ tồn tại trong nhựa dưới dạng
phênol tự do và làm giảm Mp của sản phẩm.
2. Cơ chế trùng ngưng.
OH

OH
+ HCHO

CH2OH

Hoặc
OH

OH
+ HCHO

Hoặc

CH2OH
OH

HOCH2
CH2OH

OH
+ HCHO

.....
OH
CH2OH

OH
+

CH2OH

CH2OH

CH2OH

CH OH
OH 2
CH2

OH
+ H2O


16
CH2OH
HOH2C

OH

CH2OH HOH2C

OH

CH2OH

OH

CH ........
2

CH 2OH

CH ........
2

OH

CH 2OH

CH 2

+

+ H 2O

CH 2OH

OH

OH

+ H 2O

CH 2OH

CH 2OH
OH

OH

CH2

+

OH

CH2OH

OH

OH
CH
2

CH 2OH

CH 2OH

OH
CH 2OH

Công thức tổng quát:
H

C 6H2OH-CH2 C6H3(OH)CH2 OH

CH2OH
m
n
3. Tính chất nhựa:
- Nhựa rezolic là một hỗn hợp sản phẩm phân tử thẳng và nhánh, trong lượng
phân tử thay đổi từ 400 đến 800÷1000.
- Hàm lượng O2 ở trong nhựa rezolic lớn hơn trong novolac khoảng 1,4 lần, có
nghĩa là ngồi nhóm OH, ở trong nhựa cịn có nhóm mêtylol và các nhóm chứa O 2
khác.
- Pêtrôp cho rằng trong nhựa rezolic (khi điều chế dùng xúc tác NaOH hoặc
KOH) có một số liên kết ete (-CH2-O-CH2-) vì khi đun nóng nhựa thì thấy có CH2O tỏa
ra.
- Trong trường hợp dùng chất xúc tác hoạt động kém hơn.
Ví dụ: amơniắc thì khơng cóliên kết ête và khi đun nóng nhựa đến 200 0C thì
khơng thấy CH2O tỏa ra.
4. Đóng rắn nhựa:
- Rezolic có thể hịa tan hồn tồn trong nhiều dung mơi như: xilohexanol,
phênol, đioxan, butanol... nhưng với điều kiện là nhiệt độ sôi của dung mơi đó trên
1000C, lúc đó thì các nối ngang đều bị phá hủy.
- Tốc độ tăng nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến độ hòa tan của rezolic. Nếu tăng nhiệt
độ nhanh thì lúc đó nhựa chưa kịp trương trong dung môi, lượng nối ngang tăng lên và

17
ngừng hẳn q trình hịa tan nhựa. Nếu đun nóng lâu thì có thể làm rezolic tan hồn
tồn.
- Nhựa rezolic bị đóng rắn (rezit). Trong giai đoạn rezit mạng lưới khơng gian
tạo ra khơng những chỉ do liên kết hóa học mà còn liên kết lý học.
- Ở nhiệt độ cao liên kết lý học bị phá hủy do đó xuất hiện 1 ít tính đàn hồi, khi
làm lạnh đàn tính đó mất đi.
- Trong những điều kiện xác định (ở nhiệt độ cao và đun nóng lâu) nếu dùng 1
lượng phênol thừa để xử lý rezit đã nghiền nhỏ thì nhựa này có thể biến thành nhựa
novolac, trong trường hợp này xảy ra hiện tượng đứt liên kết hóa học. Giữa các phân tử
và tạo ra liên kết mới với phênol.
- Cấu tạo rezít có thể biểu diễn.
OH

CH2
-H2C
-H2C

CH2

CH2

OH
OH

CH2

OH

CH2

CH2
OH

CH2OH

OH
OH

CH2
CH2

CH2

CH2

CH2
CH2

OH
OH

CH2
CH2OH
CH2
CH2
- Trong nhựa đóng rắn cịn lại một số nhóm mêtylol tự do, những nhóm này khi
CH2
-H2C

CH2 trong thời gian
đun nóng tiếp tục ở nhiệt độ caoHOH2C OH lâu thì tác dụng với nhau và với nhựa,
OH
kết quả là tạo ra liên kết hóa học.
V. ỨNG DỤNG CỦA NHỰA REZOLIC:
Từ nhựa phênol - formalđêhyd người ta điều chế các chất dẻo khác nhau gọi là
fênolplast. Trong thành phần của chúng, ngoài chất kết dính (nhựa) cịn có các cấu tử
khác nhau: chất độn chất hóa dẻo,chất màu và các chất khác. Để làm các vật phẩm ta
thường dùng phương pháp ép. Vật liêu áp không những từ nhựa novolac mà cả từ nhựa
rezolic. Phụ thuộc vào chất phụ gia sử dụng và mức độ nghiền mà tất cả các vật liệu ép
chia ra làm 4 loại: Bột ép, sợi (hạt), lớp và mảnh vụn.
1. Bột ép
- Vật liệu ép là một hỗn hợp cấu tử phức tạp chủ yêú từ nhựa novolac và rezolic,
tùy theo tính chất của nhựa mà chia ra : bột ép novolac và bột ép rezolic
- Căn cứ theo cơng dụng, có thể chia bột ép ra làm 3 nhóm chính.


18
+ Bột ép làm các sản phẩm kỹ thuật và dân dụng chủ yếu đi từ nhựa novolac.
Các sản phẩm này không nên cho chịu tải trọng cơ học lớn, dịng điện có điện áp cao
(>10KVơn) và nhiệt độ cao quá 1000C.
+ Bột ép làm các sản phẩm đặc biệt có độ bền nước chịu nhiệt bền hóa học và
bền va đập cao.
2. Vật liệu sợi ép (cốt sợi) đi từ nhựa rezolic và phụ gia là sợi.
Dùng sợi như vậy cho phép tăng một số tính chất cơ học chủ yếu là độ dẻo chịu
va đập. Sợi làm phụ gia có thể là sợi bơng, amiăng, thủy tinh...Nhưng sợi thủy tinh thì
cho sản phẩm ép có độ bền cơ học, độ chịu nước và chịu nhiệt cao.
3. Vật liệu ép thành lớp :
Sản xuất thành những tờ lớn dạng tấm, ống, thanh . Sản phẩm có hình dạng khác
nhau tùy theo yêu cầu.

Tùy thuộc vào phụ gia, chất dẻo lớp sản xuất ra ở những dạng sau testolic (phụ
gia là vải, sợi, bông), thủy tinh testolic (phụ gia là vải thủy tinh), amiăng-testolic (phụ
gia là vải amiăng)...
4. Vật liệu ép với phụ gia thô (mảnh vụn)
Vật liệu ép với phụ gia đi từ nhựa rezolic và các mảnh vụn vải, giấy. Loại này
cũng có độ dẻo chịu va đập cao.
* Thường được dùng hơn cả là bột ép và phối liệu của bột ép gồm có nhựa, chất
độn, chất đóng rắn và chất xúc tiến đóng rắn nhựa, chất bôi trơn, chất màu.
a.Chất độn
Thường dùng hơn cả là bột gỗ. Để làm cho bột gỗ có độ chịu nước cao, người ta
xử lý bằng chất lỏng cơ kim (Si) hoặc pha amiăng sợi ngán hoặc chất độn vô cơ vào.
Ngồi ra cịn thêm các chất khác như mica và thạch anh để tăng tính chất điện
mơi, có độ chịu nước cao và ít co.
Trong cơng nghiệp chất dẻo thường dùng bột gỗ lá kim (thơng, tùng...) vì nó có
độ chịu nước cao và bền hóa học.
Bột gỗ có tính chất điện môi tương đối tốt và để sản xuất các sản phẩm cách
điện cao cấp thì cần dùng bột khơng lẫn các mảnh vụn kim loại trong q trình chế
biến sịnh ra.
Amiăng thường dùng loại 3MgO 2SiO 2 2H2O để tăng độ chịu nước và nhiệt,
tăng tính điện mơi.
Mumia ở dạng thiên nhiên là đất sét có màu oxit sắt, dùng để giảm độ hút nước
và tăng độ chịu nhiệt của vật phẩm, đồng thời nó cũng là bột màu.
b. Chất đóng rắn và chất xúc tiến đóng rắn nhựa.
- Thường dùng là Urôtrôpin, vôi và MgO.
- Thêm Urôtrôpin vào cả nhựa novolac và rezolic
- Trong sản xuất bột ép novolac, nó là cấu tử chính dùng làm chất đóng rắn
nhựa trong khí ép. Khi sản xuất vật liệu ép theo phương pháp khơ thì cho Urơtrơpin đã
nghiền nhỏ và nhựa rắn, cịn theo phương pháp nhũ tương thì cho Urôtrôpin vào nhựa
ở dạng dung dịch trong nước.

19
- Trong thành phần bột ép novolac, vơi có tác dụng trung hòa acid còn trong
nhựa, còn trong nhựa rezolic có tác dụng xúc tiến đóng rắn nhựa, tăng độ bền nhiệt và
cơ học của vật phẩm.
c. Chất bôi trơn
Cho vào bột ép dễ đóng bánh tốt hơn và để ngăn ngừa vật phẩm dính vào khn.
Ngồi ra nó cịn có khả năng tăng độ chảy của nguyên liệu khi ép.
Chất thường dùng là acid ôlêic (C 17H35COOH), eteurin hỗn hợp acid hữu cơ rắnacid stearic (C17H35-COOH) và palmitic (C18H31COOH), stearat Ca và kẽm.
d. Chất màu:
Chất màu cần có độ chịu nhiệt cao và bền ánh sáng, dùng cả chất màu vô cơ và
hữu cơ. Chất màu hữu cơ hay dùng nhất là nitrôzintan trong cồn (tạo màu đen) liều
lượng dùng là 2÷4% so với nhựa.
* Sản xuất bột ép rezolic
Các vật phẩm từ bột ép rezolic có tính điện môi cao, và chịu nước hơn novolac.
Phương pháp sản xuất cũng như bột ép novolac, nhưng có điểm khác là, ví dụ: các hỗn
hợp chứa nhựa rezolic kéo dài 3÷5 phút, do nhựa rezolic đóng rắn chậm hơn (ở nhiệt
độ cán) nhựa novolac có thêm Urơtrơpin. Ngồi ra nhựa rezolic có độ nhớt lớn hơn
novolac nên thời gian ngấm lâu hơn.
Nhược điểm của bột ép phênol-formaldehyd là dòn, chịu acid kém, các tính chất
điện mơi phụ thuộc vào nhiệt độ và tần số của dòng điện. Để khắc phục các nhược
điểm đó người ta trộn nhựa phênol-formaldehyd với các nhựa khác như PVC, cao su
nitril với polimit
Nhược điểm cơ bản của vật phẩm chế tạo từ bột ép là độ bền tải trọng đập
không cao (độ bền va đập riêng là 1,5÷9 kg lực cm/cm2).Vì vậy khơng thể dùng bột ép
để dùng các chi tiết quan trọng của dụng cụ và máy chế tạo mang ứng suất lớn. Theo
nguyên tắc thì chất độn sẽ làm tăng độ bền của chất dẻo (kể cả va đập) so với độ bền
của nhựa tinh khiết, nhưng trong các chất độn thì dạng bột kém tác dụng nhất. Do vậy
mà người ta dùng chất độn dạng sợi (xenlulo, bông, amiăng, sợi thủy tinh) để làm cho
chất dẻo có độ bền va đập cao ngay cả khi mẫu bị khía.

5. Ngồi ra nhựa phênol formalđêhyd còn được ứng dụng làm các vật liệu
khác: vật liệu tạo hình, vật liệu than grafit, nhựa đúc
a. Vật liệu tạo hình:
Là vật liệu khi đóng rắn vật phẩm thì không cần dùng áp suất cao như faolit,
giấy tẩm, vải tẩm, sợi thủy tinh tẩm.
Có thể dùng nhiều phương pháp khác nhau để chế tạo vật phẩm từ các vật liệu
tạo hình như: phương pháp cán, phun, dán, đùn, tẩm, rót, li tâm...
* Phao lit:
Phao lit là chất dẻo chịu acid, chế tạo từ nhựa rezolic phênol-formalđêhyd và
chất độn. Phụ thuộc vào chất độn mà chia ra làm 3 loại phaolít: faolit A với amiăng
antofihot và cơriđơfin; faolit R với grafit và cơdiđotin; phaolit P với cát và amiăng
cơdiđôtin.


20
Quá trình kỹ thuật sản xuất faolit và các vật phẩm từ faolit có thể chia ra các
giai đoạn sau: điều chế nhựa rezolic phênol-formalđêhyd, trộn các cẩu tử, cán, chế tạo
và đóng rắn các vật phẩm.
Nhựa để sản xuất faolit có độ nhớt khơng lớn lắm vì như vậy thì khó tẩm vào
phụ gia và khối faolit đóng rắn nhanh,khó cán.
Phụ gia amiăng làm giảm độ bền hóa học của faolit, đặc biệt là loại cơriđôtin.
Nhưng làm lượng cơriđôtin càng nhiều thì độ bền cơ học của faolit càng tăng.
- Ưu điểm : faolit chịu nhiệt độ cao (130÷1450C) và bền hóa học.
- Khuyết điểm : dịn, tự co nhiều khi đóng rắn (2÷3%) và độ dẫn dẫn nhiệt
khơng lớn.
Phaolit được ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau của cơng nghiệp để làm vật
liệu chế tạo và lót thiết bị chịu hóa học như: thùng chứa, nồi phản ứng, cột chưng và
hấp thụ, máy móc, thùng điện phân, thiết bị kết tinh, ống, van khóa...
b) Vật liêu than grafit:
- Than không thấm, grafit không thấm và antêgmit là loại vật liệu than grafit.

Than và grafit là các chất hyđrơcacbon chịu hóa chất, nhưng việc sử dụng nó bị hạn
chế do độ xốp lớn.
- Để khắc phục nhược điểm đó ta dùng các loại nhựa khác nhau thường là nhựa
rezolic phênol-formalđêhyd để tẩm than grafit.
- Than và grafit không thấm chịu hóa học cao với các mơi trường ăn mịn,
khơng thấm chất lỏng và khí, độ dẫn nhiệt cao hơn độ dẫn nhiệt của thép và chì, chỉ
thua độ dẫn nhiệt của đồng và nhơm.
- Do đó, dùng nó để sản xuất các chi tiết của thiết bị (nhiệt độ làm việc đến
0
180 C) trong sản xuất HCl,H3PO4, HC3COOH, rượu clo hóa, cácbuahytrơ thơm và béo.
Đối với các chất oxy hóa mạnh và kiềm nồng độ trên 5% thì vật liệu đó khơng bền. Độ
bền hóa học của nó cao hơn dộ bền hóa học của faolit.
Grafit là loại vật liệu tự bôi trơn khi cọ sát trong fa hơi grafit - grafit hoặc grafit
- kim loại, tính chất này là một điều rất đặc biệt để giải quyết các vấn đề cấu tạo ở
những chỗ đệm, nối trục... của thiết bị, mà ở những chỗ để cần đảm bảo chịu zỉ và làm
kín những chi tiết quay.
- Có thể dùng được các phương tiện cơ khí để gia cơng than và grafit khơng
thấm; có thể dùng keo phênol - formalđêhyd để dán các bộ phận đó, đặc biệt nếu dùng
nhựa rezolic phênol - formalđêhyd có thêm 3÷6% HCl làm chất đóng rắn thì dán rất
tốt.
Grafit tẩm nhựa phênol - formalđêhyd, nó có tính chất rất giống grafit khơng
thấm. Chỉ có một nhược điểm cơ bản là độ bền va đập thấp. Angtêgmit sử dụng chủ
yếu để sản xuất thiết bị trao đổi nhiệt và ống dẫn trong công nghiệp hóa chất đặc biệt
trong sản xuất H2SO4.
c. Nhựa đúc:
Nhựa đúc là vật liệu cứng,khơng nóng chảy, khơng tan, được điều chế bằng
cách đóng rắn nhựa rezolic lỏng phênol-formalđêhyd ở trong khn , có khi gọi nhựa
đúc là phênolplat đúc, rezit đúc...

21
Vì đóng rắn ở nhiệt độ tương đối thấp, nên phải dùng xúc tác acid cho vào ở
cuối giai đoạn sấy, đối với một số loại nhựa đúc ta dùng xúc tác acid như: ftalêic
oxalic, boric... Đối với loại khác như rezit đúc thì dùng xúc tác kiềm (KOH)
Nhựa đúc dùng để sản xuất các vật phẩm dạng tấm, ống, thanh có độ bền cơ học
cao, đặc biệt là tải trọng động.
d. Keo dán và sơn.
Nhựa phênol-formalđêhyd cũng nhựa urê-formalđêhyd có ý nghĩa rất quan trọng
là dùng để dán các vật liệu khác nhau (gỗ, kim loại, chất dẻo, thủy tinh, sành, sứ...).
Nhựa rezolic phênol-formalđêhyd được dùng ở dạng dung dịch rượu hoặc nhũ tương
nước, đóng rắn nguội có acid mạnh, muối của nó hoặc các este acid hoặc đóng rắn
nóng dưới áp suất 3÷6 kglực/cm2 khơng có xúc tác. Sau khi đóng rắn nhựa rất dịn nên
thường phải biến tính. Nhựa biến tính dùng để dán gỗ, chất dẻo bọt và vật liệu xốp.
Keo phênol-formalđêhyd có độ bền của mối dán cao, chịu ẩm và vi khuẩn,
nhưng nhược điểm cơ bản là màng dán dòn và độ bền của mối dán vào gỗ bị giảm do
tác dụng thủy phân của acid lên xenlulo. Do đó hiện nay ta hay dùng keo phênolformalđêhyd có phối trộn với nhựa urê-formalđêhyd, epoxy và polivinyl axêtal hoặc
với cao su tổng hợp.
Nhựa phênol-formalđêhyd là loại nhựa tổng hợp đầu tiên được dùng để làm sơn.
Hiện nay từ nhựa phênol-formalđêhyd người ta điều chế sơn novolac tan trong cồn và
trong dầu.
Để điều chế sơn tan trong cồn nên dùng nhựa iditol. Ngoài nhựa và rượu (dung
mơi), cịn thêm 5÷15% cơlophan vào sơn.
Nhựa phênol-formalđêhyd tan trong rượu, axêtơn, hỗn hợp rượu-benzen và
trong các dung mơi có cực khác. Để nhựa này có thể hịa tan trong các cacbuahyđrô
thơm và dầu mỏ và trộn được với dầu thì cần phải giảm độ phân cực của nó xuống.
Muốn thế, ta ête hóa các nhóm có cực (hyđrơxyl) của nhựa và đặc biệt là làm
cho nhựa chứa được nhiều nhóm khơng cực ở vị trí para với hyđrơxyl của nhân phênol.
Các este đó (nhựa tác dụng với các acid béo của colofan) được ứng dụng rộng rãi
người ta gọi là nhựa copan nhân tạo. Sơn dầu cao cấp được điều chế từ nhựa phênol
100% (para akyl phênol). Sơn dầu copan là loại sơn được điều chế từ copan trộn với

dầu lanh ở nhiệt độ cao (230÷2800C). Sơn dầu cao cấp có độ bóng cao, chịu tác dụng
của tia tử ngoại, khí quyển.
Cịn có sơn từ nhựa rezolic rắn tan trong C2H5OH gọi (bakêlit). Sơn bakêlit dùng
để tẩm phụ gia và tạo các màng phủ khác nhau kể cả màng chống rỉ. Sơn bakêlit dùng
để bảo vệ các đường ống chịu áp suất cao khỏi bị tác dụng của H 2O làm lạnh, ống
thơng gió trong xưởng acid và các đường ống khác của máy làm lạnh, máy nén khí ...
Ngồi các vật liêu trên người ta cịn dùng nhựa phênol-formalđêhyd để làm chất
dẻo bọt.
VI. ÚNG DỤNG NHỰA PHÊNOL-FORMALĐÊHYD TAN TRONG CỒN
ĐỂ LÀM KEO DÁN:


22
Cũng như nhựa urê-formalđêhyd, nhựa phênol-formalđêhyd có ứng dụng rất
quan trọng trong việc dùng để dán các vật liệu gỗ kim loại, chất dẻo, thủy tinh, sành
sứ...
Nhựa rezolic tan trong cồn có thể đóng rắn ở nhiệt độ thường nhờ acid mạnh,
muối của chúng hay este acid, đóng rắn bằng cách đun nóng dưới áp suất 3÷6 kg
lực/cm2 khơng cần xúc tác.
Keo phênol-formalđêhyd có tính kết dính cao chịu được ẩm và các loại nấm.
Song có nhược điểm là màng keo dán dòn, độ bền của mối dán vào gỗ bị giảm đi do
tác dụng thủy ngân của xúc tác acid lên xenlulo. Do đó gần đây đã phối trộn phênolformalđêhyd với các loại polime nhiệt dẻo.
1. Keo dán từ nhựa không phối hợp
Keo đi từ nhựa phênol-formalđêhyd đa tụ có xúc tác Ba(OH) 2 có màu sáng,
nhựa có độ nhớt khá cao từ 500÷100cp, tỉ trọng 1,25÷1,29. Trong thành phần của keo
có khoảng 20% nước và khoảng 20% phênol tự do. Keo phênol-formalđêhyd tan trong
cồn, có thể đóng rắn ở nhiệt độ thường, nếu cung cấp thêm chất đóng
rắn (chất
tiếp xúc pêtrốp).
Keo phênol và formalđêhyd nói chung cũng nhựa keo đi từ nhựa urêformalđêhyd có nhiều ứng dụng, chúng có thể dán các vật liệu như: gỗ, kim loại, chất

dẻo, thủy tinh, gốm, sứ ...
Đặc biệt là keo tan trong cồn hay nhũ tương tan trong nước. Chúng có thể đóng
rắn ở nhiệt độ thường nếu có xúc tác acid mạnh, muối hay este của chúng hay đóng rắn
bằng cách đun nóng dưới áp suất 3÷6 kg/cm2 khơng cần xúc tác.
Keo phênol-formalđêhyd có tính kết dính cao chịu ẩm và các loại nấm chúng có
độ bền chống nứt .Song có nhược điểm là màng keo dán độ bền mối dán trên gỗ thấp
do tác dụng thủy phân của acid lên xelulo, do đó cần biến tính dùng với các plime khác
như: urê-formalđêhyd, cao su, nhựa epoxy.
Biến tính keo phênol-formalđêhyd, để khắc phục các nhược điểm và làm cho
keo có tính chất đặc biệt như có độ co rút ít ...
2. Keo đi từ các nhựa phối hợp
a. Keo Cacbonit-phênol-formalđêhyd.
Được sản xuất từ dung dịch H2O của nhựa phênol và urê-formalđêhyd và chất
xúc tác rắn, để giảm độ co rút người ta cho thêm phụ gia xenlulô.
Phối liệu của keo:
Nhựa urê-formalđêhyd
56 phần khối lượng
Nhựa phênol -HCHO
35 phần khối lượng
Esteêtylic của acid oxalic 5 phần khối lượng
Bột gỗ
5 phần khối lượng
Keo này chứa 30÷50% nước
b. Keo polivinyl butyrat-phênol-formalđêhyd
Keo này là dung dịch của nhựa rezolic và polivinyl butyrat tan trong cồn, đi từ 2
loại nhựa này có tính bám dính tốt và có thể chuyển sang trạng thái khơng nóng chảy,
khơng hịa tan khi đun nóng.


23

Keo là chất lỏng có màu trong suốt hay mờ đục từ vàng sang đỏ. Phân biệt nhãn
hiệu là do tỉ lệ trộn các cấu tử khác nhau vì thế mà nhãn hiệu khác nhau.
Thông thường polivinyl butyrat và phênol-formalđêhyd là q trình phức tạp
cùng với đóng rắn nhựa rezolic lúc này nhóm mêtylol của nhựa rezolic tác dụng với
nhóm hyđroxyl của polivinyl butyrat.
Ngồi ra cịn có một phần của các cấu tử trộn hợp vẫn giữ nguyên không phản
ứng có thể trích ly ra bằng dung mơi.
c. Keo phênol - cao su:
Keo phênol-cao su được điều chế bằng cách trộn hợp nhựa phênol-formalđêhyd
với cao su (acrylnitril, clopren...) keo này được dùng để dán nhơm, thép và các hợp
kim có độ bền trượt và uốn cao, chịu được dao động, chịu được nước, bền nhiệt, bền
với dầu mỏ.
d. Keo phênol-formalđêhyd và epoxy
Được sản xuất bằng cách phối hợp epoxy với phênol-formalđêhyd keo loại này
có tính bám dính tốt trên bề mặt kim loại và vật liệu khác. Đặc biệt nó có tính bám dính
tốt trên bề mặt kim loại và vật liệu khác . Đặc biệt nó giữ được độ bền ở nhiệt độ cao
khi đun nóng hỗn hợp nhựa. Nhựa phênol-formalđêhyd tác dụng với nhựa epoxy làm
xuất hiện các liên kết este. Nhựa đóng rắn xong có cấu tạo mạng lưới không gian dày
đặc và chịu nhiệt rất tốt.
Phối liệu của loại nhựa này
Nhựa rezolic
100 phần khối lượng
Nhựa epoxxy
20 phần khối lượng
Urotropin
4 phần khối lượng
Dùng dung môi metyletylketon để hịa tan nhựa, cho hỗn hợp đóng rắn ở 160 0C,
trong thời gian 30 phút, đem thử các kết cấu dán 230 0C và 3150C thấy rằng keo có các
thơng số về bền trượt rất tốt. Xử lý mối dán ở 232 0C trong 192h sẽ tăng độ bền trượt lên
87 kglực/cm2.

VII. QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NHỰA NOVOLAC :
1. Bảo quản và chuẩn bị nguyên liệu.
Phẩm chất và độ đồng nhất của nguyên liệu có tác dụng rất quan trọng, vì vậy
cần bảo quản và chuẩn bị nguyên liệu thật tốt. Nguyên liệu đem đến nhà máy bằng
nhiều phương tiện, thiết bị chứa nên phải phối hợp với nhau cho đồng nhất và bảo quản
trong những thùng chứa thích hợp.
Phênol trước khi sản xuất ở trạng thái nóng chảy, cịn formalin không kết tủa ở
dạng parafooc, thường dùng người ta vận chuyển Phênol trong thùng phuy mạ kẽm, để
làm nóng chảy phênol tinh thể, ta có thể đốt nóng chảy phênol trên bể nước nóng hoặc
lị đốt bằng hơi nước bão hòa, truyền nhiệt bằng cách gián tiếp qua thùng chứa phênol.
Sau khi nóng chảy nhờ bơm chân khơng hút qua chứa và thùng chứa nhờ bơm li tâm
bơm lên thùng lường. Ở thùng lường và thùng chứa đều có ống xoắn ruột gà để đun
nóng giữ cho phênol ở trạng thái nóng chảy.


24
Formalđêhyd cũng được cho vào thùng chứa cũng nhờ bơm litâm bơm lên thùng
lường. Formalđêhyd không được tiếp xúc với sắt, nhơm vì khi tiếp xúc nó bị oxy hóa.
Để đảm bảo formalđêhyd được tinh khiết cần chọn thiết bị chứa và ống dẫn thích hợp.
2. Q trình sản xuất nhựa Novolac (thuyết minh dây chuyền).
Từ lý thuyết chung ở trên ta có thể chọn phương pháp sản xuất nhựa phênolformalđêhyd mạch thẳng là chủ yếu nóng chảy hồ tan trong dung môi thông thường
rượu, axeton thuộc nhựa nhiệt độ dẻo theo đơn phối liệu sau.
Tên nguyên liệu
Phần khối lượng
Phênol
100
Formalđêhyd
26.5 - 27.5
Oleic
1.5 - 2

HCl
0.056
Sở dĩ dùng xúc tác HCl là axit vì trong mơi trường H + thì monomêtylol phênol
hoạt động mạnh trùng ngưng tạo nhựa phênol formalđêhyd mạch thẳng, mạch nhánh.
THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN
Nguyên liệu từ các thùng chứa của phân xưởng nhờ bơm li tâm chuyển lên các
thùng lường và xúc tác HCl cũng được cho vào thùng lường vì số lượng ít nên chỉ cần
cho bằng tay.
Mở van cho tuần tự HCHO, phênol và dung dịch HCl vào thiết bị phản ứng,
khuấy đều và bắt đầu cho hơi nước để đun nóng (vào áo bọc). Đun hỗn hợp đến
80÷850C trong vịng 45 phút. Sau đó ngừng cho hơi nước vì nhiệt của phản ứng tự
tăng lên nhờ nhiệt của phản ứng. Khi nhiệt độ tự tăng lên thì 1 phần phênolformalđêhyd và nước bốc hơi được cho qua thiết bi làm lạnh và hồi lưu về lại thiết bị
phản ứng.
Khi nhiệt độ của hỗn hợp đạt tới 95÷980C và hỗn hợp bắt đầu sơi thì ngừng
khuấy và cho nước làm lạnh vào vỏ bọc ngoài để làm lạnh, nhưng phải duy trì cho hỗn
hợp sơi nhẹ, cho đến 20 phút kể từ khi bắt đầu sôi. Cho cách khuấy chạy tiếp và giữa ở
nhiệt độ sôi này khoảng 50 phút nữa, vận tốc cánh khuấy khoảng 60 vịng/phút. Sau đó
ngừng đun nóng và lấy mẫu để xác định tỷ trọng. Nếu tỉ trọng chưa đạt yêu cầu thì tiếp
tục làm việc ở điều kiện nhiệt độ sơi đó đến khi đạt được giá trị độ nhớt mong muốn thì
kết thúc quá trình trùng ngưng và bắt đầu sấy.
Trong thực tế có thể nhận biết lúc bắt đầu sôi nhờ quan sát giọt chất lỏng ngưng
tụ xuất hiện thơng qua kính quan sát lắp trên thiết bị khi đèn chiếu chiếu xuống, đèn
chiếu và kính quan sát phải đặt đối xứng nhau qua tâm thiết bị, khi quan sát thì phải
ngừng khuấy.
Các sản phẩm ngưng tụ đầu tiên có trọng lượng phân tử thấp và tan tốt trong
formalin. Hỗn hợp phản ứng phân thành 2 lớp: Lớp trên chủ yếu là nước , formalđêhyd
còn dư và phênol còn dư, lớp dưới là nhựa, ta tiến hành tách nước rồi đi sấy.
Giai đoạn sấy nhựa Novolac hết sức quan trọng. Nên tạo chân không sâu để
giảm được nhiệt độ của nhựa ở giai đoạn sơi mạnh.Về đầu q trình sấy tạo ra rất nhiều
hơi và nhiệt độ nhựa nhanh chóng giảm đi (lúc đó khơng nên đun nóng). Phần lớn nước

25
bốc ra ở 60÷700C. Trước khi kết thúc sơi vài phút cho hơi nước áp suất 3atm vào vỏ
đun nóng , khi nước đã khử được hầu hết, nhựa trở nên sáng hơn và nhiệt bắt đầu tăng
lên lúc đó hơi giảm xuống 0,5atm. Ở điều kiện sấy cố định (áp suất cịn khơng được ít
hơn 200 mmHg) thì có thể tăng nhiệt độ lên không quá 1000C.
Để kết thúc quá trình sấy nhựa thì ta căn cứ theo thời gian và nhiệt độ của nhựa.
Đồng thời kiểm tra nhiệt độ nhỏ giọt của các mẫu nhựa. Lấy mẫu thứ nhất khi nhiệt độ
nhựa trong nồi phản ứng đạt từ 82÷850C sau đó 10 phút lấy mẫu 1 lần. Kết thúc quá
trình sấy nhựa ở nhiệt độ 1100C chưa đạt tới 100÷160 giây và nhập kho trước khi đóng
gói nhựa Novolac có màu hồng trong suốt.
DÂY CHUYỀN CƠNG NGHỆ.