VinylEster-Phenolic

VinylEster - Phenolic

Giáo viên hướng dẫn: TS. Vũ Mạnh Cường
Sinh viên thực hiện:

Trần Nhung Hiền Phương
Nguyễn Quang Huy
Nguyễn Anh Sơn


Nội dung thảo luận

Lịch sử

1

Vinylester

2

Phenolic

3

Ứng dụng

4


I. Lịch sử phát triển
Năm

Cuối TK

1872

XIX

Von Leo
Bayer
là người công
đầu tiên
phát hiện
phảncứu
ứng giữa
phenol
và nhựa
Backeland
bố những
nghiên
của mình
về loại
Vào những năm đầu của thế kỉ 20, Blumer đã ngưng tụ phenol và
aldehyte.
phenolfomandehit
với xúc tác kiềm có tên thương mại là Bakelite và trong
fomandehit khi có mặt hỗn hợp các axít, thu được nhựa hoà tan trong rượu và
Thus, Claus,
Trainer
tổng
được
nhựa phenolic

và tử
môi
trườngđãaxit
tạohợp
nhựa
nhiệt
dẻo Novolac từ
vớiphenol
tỷ lệ cấu
được
sử dụngtừlàm
nguyên
liệu sản xuất
vecni.
Smithchúng
tổng hợp
phenolic
phenol
và axetandehit
với
sự có mặt của axít
acetaldehyte
trong
môi
trường
axit
HCl.
phenol/fomandehit >1
HCl. Sản phẩm thu được có tính cách điện tốt.

Đầu TK
XX

Đầu TK
XX

Năm 
19071909

5


II. Nhựa Vinylester
2.1. Giới thiệu

 Thuộc loại nhựa nhiệt rắn.
Vinylester có cấu trúc tương tự như polyester,
nhưng điểm khác biệt chủ yếu của nó với polyester là
vị trí phản ứng thường là ở cuối mạch phân tử do vinyl
ester chỉ có nối đôi C=C ở hai đầu mạch.


2.2. Cấu tạo
--Nhìn
chung phản ứng tổng hợp Vinylester từ nhựa epoxy và axit xảy ra trực tiếp với
VE có thể được sử dụng thay thế cho polyester và epoxy trong vật liệu có mạng lưới không gian
xúc
amin bậc 3, phosphine (PH3), kiềm, muối phức và hiệu suất có thể đạt xấp xỉ
hoặctác
composite

- VE có khả năng tạo copolymer với một số monome như: styrene, methylstyren, methylmetacrylat,
100%.
…

 Vinyl Ester (VE) là loại nhựa được sản xuất bởi quá trình este hóa của một loại
nhựa epoxy với một axit carboxylic không no có một nối đôi


2.3. Điều chế

 Phản ứng tổng hợp VE xảy ra theo 2 cơ chế khi chất xúc tác là amin bậc
3:


2.3.1. Phản ứng theo cơ chế 1:

- Amin bậc 3 sẽ hoạt hóa nhóm axit tạo thành anion axit và anion này sẽ tấn công vào nhóm epoxy đầu
mạch:


2.3.2. Phản ứng theo cơ chế 2:

- Amin bậc 3 hoạt hóa nhóm epoxy tạo thành anion alkoxit trước, anion này sẽ tiếp tục tác
dụng với axit:


2.4 Tính chất

 VE có khả năng chống lại các tác nhân hóa học do các nhóm thế trong axit như: nhóm
methyl trong axit metacrylic giúp cho nhóm este chống lại sự thủy phân.

 VE có ít nhóm este hơn UPE nên có ít vị trí hoạt tính hơn. VE chỉ có nhóm este ở cuối mạch
nên nếu bị tấn công thì ở vị trí cuối mạch sẽ không ảnh hưởng đến các phân tử bên trong.


2.5 Biến tính nhựa vinylester

Biến tính hóa học

Biến tính vật lý



- CácĐưa
oligome
butadien
hay poly
(butadien-co-acrylonitril)
đều số
có loại
nhóm
cacboxyl cuối mạch, do
vào của
polymer
VE một
số lọai
polyme khác hoặc một
phụ
đó có thể làm tăng độ bền uốn và độ bền mài mòn.

gia để có thể làm thay đổi trật tự sắp xếp của mạch polyme, việc đưa

- Thay thế một phần của axít không no bằng cao su lỏng hay copolyme của butadien với acrylonitril

vào này có thể chỉ cần dùng các phương pháp cơ học (khuấy, trộn,

có nhóm axit cuối mạch khi cho phản ứng với nhựa epoxy sẽ tăng cường độ bền va đập.

cán...) mà không có các phản ứng hoá học xảy ra.


III. Nhựa Phenolic
3.1 Phân loại
- Nhựa phenolic hay còn được gọi là nhựa phenol formandehyde (PF), được tổng hợp từ Phenol
và Formandehyde. Chia làm 2 dạng:

Nhựa Novolac

Nhựa Rezolic

là nhựa PF nhiệt dẻo, không có khả năng tự đóng

Là nhựa PF nhiệt rắn, có khả năng tự đóng rắn tạo

rắn để tạo thành polyme mạng lưới không gian

mạng lưới không gian. Gồm 3 loại: nhựa rezol,

nếu không thêm chất đóng rắn. Có thể tan tốt

nhựa rezitol và nhựa rezit. Được tổng hợp trong

trong rượu và acetone. Được tổng hợp trong môi

môi trường bazơ (pH>7).

trường axit (pH<7).


3.2. Cấu tạo:
3.2.1. Novolac:

OH
CH2

OH

OH

CH2

OH
CH2

OH

CH2 ...

CH2

OH


3.2.2. Resol
- Resol: mạch không nhánh

o
- Rezit (Bakelite): gia nhiệt resol ở 150 C sẽ được rezit mạng không gian.


Nhựa Phenolic

Nhiệt

Giai đoạn 1

Resol (trạng thái A)

Nhiệt

Giai đoạn 2

Resitol (trạng thái B)

Nhiệt

Nhựa có khả năng nóng chảy và hòa tan

Nhựa rắn, nóng chảy và hòa tan kém

Giai đoạn 3
Nhựa rắn không hoà tan, không nóng chảy, bền hoá

Rezit (trạng thái C)

chất

Dưới tác dụng nhiệt phản ứng ngưng tụ xảy ra, có tạo sản phẩm phụ (nước, HCHO)


3.3 Điều chế
3.3.1. Cơ chế tổng hợp Novolac:

- Tỷ lệ mol giữa Formaldehyde và Phenol là F:P = 0.5 : 1 đến 0.9 : 1.
- Chất xúc tác là ion H+ như: HCl, H2SO4, CH3COOH, (COOH)2…

(1)

(2)

(3)

(4)


3.3.2. Cơ chế tổng hợp Rezol
- Tỷ lệ mol giữa Formaldehyde và Phenol là F:P = 1.5 : 1 đến 2.5 : 1.
- Chất xúc tác là ion OH như : NaOH, NH4OH, Ba(OH)2,…
- Quá trình phản ứng tạo nhựa:

3.4 Phản ứng đóng rắn nhựa PF

- Chất đóng rắn thường dùng là Urotrophin (Hexa methylene tetramine - HMTA).

- Khi dùng Urotrophin làm chất đóng rắn nó thiết lập cầu nối -CH2- khâu mạch và giải phóng NH3.



IV. Ứng dụng
4.1 Ứng dụng của vinylester

- Thường dùng vật liệu này như là lớp phủ bên ngoài cho sản
phẩm ngập trong nước, như là vỏ ngoài của tàu, thuyền.
Giá thành Vinylester đắt gấp 2-3 lần UPE.


- Vinylester có ít nhóm ester hơn polyester (UPE), nhóm ester rất dễ bị thủy phân, tức là vinylester
kháng nước tốt hơn các polyester khác, do vậy nó thường được ứng dụng làm ống dẫn và bồn chứa
hoá chất.


4.2 Ứng dụng của Phenolic
- Bột ép:


- Keo dán và sơn:

SO SÁNH TÍNH CHẤT 3 LOẠI NHỰA ĐÃ HỌC
Ưu điểm

Nhược điểm

UPE

 Dễ sử dụng
 Rẻ (1-2 euro/kg)

Tính chất cơ học trung bình
 Styren thoát ra nhiều trong khuôn mở
 Co ngót khi đóng rắn cao
 Giới hạn thời gian làm việc

Vinylester

Bền hoá chất và môi trường rất cao
Tính chất cơ học cao hơn UPE

Yêu cầu đóng rắn hoàn toàn (Postcure)
năng cao

 Giá thành cao hơn UPE (2-4 euro/kg)
 Co ngót khi đóng rắn cao
Epoxy

 Tính chất cơ lý, nhiệt cao
 Bền nước cao
Bền nhiệt 1400C(ướt)/ 2200C(khô)

 Co ngót khi đóng rắn thấp

Đắt hơn nhựa Vinylester (3-15 euro/kg)

trường hợp yêu cầu tính