Лабораторная работа № 1 "Приготовление и испытание пленкообразующих веществ "

1.1. Цель работы - ознакомление с методикой изучения глифталевых и пентафталевых смол, приготовление лака на их основе, а также определение некоторых свойств смолы и лака (числа омыления, кислотного числа, содержание гидроксильных групп, температур размягчения и плавления, растворимости, скорости высыхания).

1.2. Пояснение к работе

К пленкообразующим относятся вещества, способные при нанесении их на поверхность высыхать с образованием твердой эластичной пленки. Они применяются для защиты металлических изделий от коррозии, а также для придания им красивого внешнего вида. Пленки должны быть хорошо связаны с поверхностью материала, обладать высокой прочностью, эластичностью, газо- и водопроницаемостью и неплавкостью.

Образование пленки из первоначального раствора представляет собой процесс перехода линейных макромолекул в молекулы трехмерной пространственной структуры. Этот процесс протекает чаще всего в присутствии катализатора.

В качестве пленкообразователей могут быть использованы растительные масла, эфиры целлюлозы, синтетические и натуральные каучуки, белки, искусственные и природные смолы, некоторые продукты переработки нефти, асфальты, пеки, а также лаки, т.е. растворы высокомолекулярных соединений. В зависимости от пленкообразователя, а также растворителя различают смоляные, спиртовые, целлюлозные и масляные лаки. Масляными лаками называют растертые на олифах суспензии различных минеральных или органических красителей (пигментов).

Важное значение в химической промышленности имеют бакелитовые лаки (на основе формальдегидных смол), битумные (асфальтовые), перхлорвиниловые, глифталевые и пентафталевые. Эти лаки обладают повышенной стойкостью ко многим химическим реагентам.

Глифталевые и пентафталевые смолы получаются в результате конденсации фталевой кислоты (или ангидрида) и многоатомных спиртов: глицерина, пентаэритрита, этиленгликоля и др.

Процесс образования смол проходит в две стадии:

1. образование сложных эфиров,

1. полимеризация и поликонденсация эфиров с образованием полиэфирной смолы.

Так, реакция между фталевым ангидридом и глицерином вначале приводит к образованию кислых эфиров (моно- и диглицеридов):

CH₂ – OOC – C₆ H₄ – COOH CH₂ – OOC – C₆ H₄ – COOH

CH – OH CH – OH

CH₂ – OH CH₂ – OOC – C₆ H₄ – COOH

моноглицерид диглицерид

Эти эфиры содержат и спиртовые и кислотные группы и поэтому способны к дальнейшей реакции этерификации с образованием при температуре не выше 100°С линейных макромолекул:

… OOC – C₆ H₄ – COO – CH₂ – CH – CH₂ – OOC – C₆ H₄ – COO- …

OH

При более высоких температурах поликонденсация приводит к пространственным структурам:

OH

… OOC – C₆ H₄ – COO – CH₂ – CH – CH₂ – СOO – C₆ H₄ – COO – CH₂ – CH – CH₂

C=O

O

C₆ H₄

O

C=O

… OOC – C₆ H₄ – COO– CH₂ – CH – CH₂ – OOC – C₆ H₄ – COO– CH₂ – CH – CH₂ –

ОН

Технологический процесс получения глафталевой смолы линейного строения состоит из сплавления фталевого ангидрида с глицерином при 110-130°С до образования моноэфира и поликонденсации при 150-160°С.