Лабораторная работа № 4. Получение фенолформальдегидной смолы новолачного типа

Цель: Получить новолачную фенолформальдегидную смолу.

Формируемые компетенции

В результате изучения теоретического материала, относящегося к теме и решения типовых задач, происходит формирование следующих компетенций:

• составлять математические модели типовых профессиональных задач, находить способы их решений и интерпретировать профессиональный (физический) смысл полученного математического результата (ОПК-6)

• способностью и готовностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОПК-6)

- владением основными методами защиты производственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий (ОПК-6)

Теоретическое обоснование

Принцип метода Фенолформальдегидные смолы получаются при конденсации фенола и формальдегида. В зависимости от соотношения этих компонентов получаются смолы так называемые новолачные и резольные. Новолачная смола образуется при небольшом избытке фенола — на 7 моль фенола берется 6 моль формальдегида. В качестве катализатора применяется соляная, а иногда и щавелевая кислота. Новолачные смолы термопластичны. Общее количество бензольных колец в макромолекуле — 5—10.

Аппаратура и материалы

Круглодонная колба с термометром до 100 °С,водяная баня. Реактивы:фенол (100 %), формальдегид (40 %-й водный раствор),соляная кислота (ρ = 1,19 г/см ³)

Указания по технике безопасности

При работе с реагентами необходимо применять индивидуальные средства защиты. Следует учитывать, что многие соединения, входящие в состав используемых реагентов, являются ядовитыми и вредными для здоровья, поэтому работу с ними следует проводить в вытяжном шкафу.

Запрещается: - глубоко вдыхать пары реагентов при работе с ними и определении их запаха; - пробовать реактивы на вкус, принимать пищу в лаборатории; - выливать в раковину органические вещества, а также сильно пахнущие неорганические соединения. Для слива указанных соединений в вытяжном шкафу есть специальные емкости.

Методика и порядок выполнения работы

В круглодонную колбу емкостью 50 мл, снабженную холодильником и термометром, помещают 7,5 г фенола, нагревают колбу до 40—50 °С, чтобы расплавить фенол, и добавляют 5 мл 40 %-го раствора формальдегида. Смесь взбалтывают до растворения фенола. После этого добавляют 2—3 капли концентрированной соляной кислоты, колбу закрывают пробкой со вставленным в нее обратным холодильником и нагревают на водяной бане при температуре 90—100 °С до разделения водного и смоляного слоев. Смесь выливают в предварительно взвешенную фарфоровую чашку. После отстаивания верхний слой воды сливают и смолу промывают теплой (50 °С) водой до нейтральной реакции по метилоранжу. Для высушивания смолы чашку помещают в сушильный шкаф и нагревают до 120—130 °С. Для определения выхода продукта чашку со смолой взвешивают. Полученная новолачная смола представляет собой твердый прозрачный материал от светло-желтого до красного цвета. Эта термопластичная смола с молекулярным весом 300—600, не растворимая в воде, но легко растворимая в спиртах, ацетоне и щелочах.

Содержание отчета и его форма

В своем журнале каждый студент записывает название лабораторной работы, цель, аппаратуру и материалы, порядок выполнения задания, приводит необходимы ссылки на нормативные документы, описывает вариант выполнения работы и решает задачи, согласно полученному заданию. Записать фактически использованные объемы и массы реагентов. Зафиксировать выход продукта.

Контрольные вопросы

1. Перечислите области применения фенолформальдегидных смол.

2. Какие экологические проблемы могут возникать при осуществлении данного синтеза?

3. В чем отличие резольной фенолформальдегидной смолы от новолачной? Как она получается?

4. Как рассчитать теоретический выход новолачной фенолформальдегидной смолы?

Защита работы

Защита работы заключается:

- в выполнении задания и оформлении отчета по лабораторной работе;

- в ответах на контрольные идополнительные вопросы по лабораторной работе.

Список литературы

1. Бесков, В. С. Общая химическая технология : учебник для вузов / В. С. Бесков. –

Москва : ИКЦ "Академкнига", 2006. – 452 с.

2. Лабораторный практикум по общей химической технологии : учеб. Пособие / [В.А. Аверьянов] и др. ; под ред. В.С. Бескова. – 2-е изд. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. – 279 с.

3. http://www.chem.msu.ru – сайт библиотеки химического факультета Московского государственного университета.

4. http://lib.muctr.ru – сайт Информационно-библиотечного центра Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева.

5. http://library.spbu.ru – сайт научной библиотеки им. М. Горького Санкт-Петербургского государственного университета.