Formol phenol
Nhiều người bắt đầu sự khởi đầu của ngành công nghiệp nhựa hiện đại đến năm 1907, khi Leo Hendrik Baekeland, một nhà hóa học người Mỹ gốc Bỉ, đã xin cấp bằng sáng chế cho một loại nhiệt phenol-formaldehyd mà cuối cùng được biết đến với tên Bakelite. Còn được gọi là nhựa phenolic, polyme phenol-formaldehyd là polyme tổng hợp hoàn toàn đầu tiên được thương mại hóa. Mặc dù các sản phẩm đúc không còn đại diện cho ứng dụng quan trọng nhất của chúng, thông qua việc sử dụng làm chất kết dính, chúng vẫn chiếm gần một nửa tổng sản lượng polyme nhiệt.
Các thí nghiệm với nhựa phenolic thực sự có trước công trình của Baekeland. Vào năm 1872, nhà hóa học người Đức Adolf von Baeyer đã ngưng tụ phenol và formaldehyd khác nhau, và trong những thập kỷ sau đó, sinh viên của Baeyer, Werner Kleeberg và các nhà hóa học khác đã điều tra các sản phẩm, nhưng họ đã không theo đuổi được phản ứng vì chúng không thể kết tinh và mô tả các sản phẩm nhựa vô định hình. Chính Baekeland, vào năm 1907, đã thành công trong việc kiểm soát phản ứng ngưng tụ để tạo ra nhựa tổng hợp đầu tiên. Baekeland đã có thể ngăn chặn phản ứng trong khi nhựa vẫn ở trạng thái hòa tan, dễ tan (giai đoạn A), trong đó nó có thể được hòa tan trong dung môi và trộn với chất độn và chất gia cố sẽ biến nó thành nhựa có thể sử dụng được. Nhựa, ở giai đoạn này được gọi là resole, sau đó được đưa đến giai đoạn B, mặc dù gần như không thể truyền và không hòa tan, nó vẫn có thể được làm mềm bằng nhiệt đến hình dạng cuối cùng trong khuôn. Giai đoạn hoàn toàn chữa khỏi, nhiệt của nó là giai đoạn C. Năm 1911, Công ty Bakelite của Baekeland bắt đầu hoạt động tại Perth Amboy, NJ, Hoa Kỳ và ngay sau đó, nhiều công ty đã sử dụng các sản phẩm nhựa Bakelite. Trong một thị trường nhựa hầu như bị độc quyền bởi celluloid, một vật liệu dễ cháy, dễ hòa tan và làm mềm bằng nhiệt, Bakelite đã sẵn sàng chấp nhận vì nó có thể không hòa tan và không thể hòa tan. Hơn nữa, sản phẩm nhiệt sẽ dung nạp một lượng đáng kể các thành phần trơ và do đó có thể được sửa đổi thông qua việc kết hợp các chất độn khác nhau, như bột gỗ, đàn bông, amiăng và vải băm nhỏ. Do tính chất cách điện tuyệt vời của nó, nhựa được chế tạo thành các ổ cắm, núm và mặt số cho radio và được sử dụng trong các hệ thống điện của ô tô.
Hai phương pháp được sử dụng để tạo ra các polyme phenol-formaldehyd. Trong một, một lượng dư formaldehyd được phản ứng với phenol với sự có mặt của chất xúc tác cơ bản trong dung dịch nước để tạo ra resole, đó là một chất chuẩn bị có trọng lượng phân tử thấp với các nhóm CH 2 OH gắn vào các vòng phenol. Khi đun nóng, resole ngưng tụ hơn nữa, với sự mất nước và formaldehyd, để tạo ra các polyme mạng nhiệt. Phương pháp khác liên quan đến việc phản ứng formaldehyd với dư thừa phenol bằng cách sử dụng chất xúc tác axit để tạo ra các chất chuẩn bị gọi là novolacs. Novolac giống với polymer ngoại trừ việc chúng có trọng lượng phân tử thấp hơn nhiều và vẫn là nhựa nhiệt dẻo. Việc xử lý polyme mạng được thực hiện bằng cách bổ sung thêm formaldehyd hoặc thông thường hơn là các hợp chất phân hủy thành formaldehyd khi đun nóng.
Polyme phenol-formaldehyd tạo ra chất kết dính gỗ tuyệt vời cho ván ép và ván dăm vì chúng tạo thành liên kết hóa học với thành phần lignin phenollike của gỗ. Chất kết dính gỗ, trên thực tế, đại diện cho thị trường lớn nhất cho các polymer này. Các polyme có màu tối là kết quả của các phản ứng phụ trong quá trình trùng hợp. Bởi vì màu sắc của chúng thường xuyên làm ố gỗ, chúng không phù hợp với các tấm trang trí nội thất. Chúng là chất kết dính được lựa chọn cho ván ép bên ngoài, tuy nhiên, nhờ khả năng chống ẩm tốt.
Nhựa phenolic, được gia cố liên tục bằng sợi hoặc mảnh, cũng được đúc thành các vật thể chịu nhiệt như đầu nối điện và tay cầm thiết bị.
Polyme urê-formaldehyd
Nhựa làm từ polyme urê-formaldehyd bắt đầu sử dụng thương mại trong chất kết dính và chất kết dính trong những năm 1920. Chúng được xử lý theo cách tương tự như các loại nhựa (ví dụ, sử dụng formaldehyd dư thừa). Giống như phenolics, các polyme được sử dụng làm chất kết dính gỗ, nhưng, vì chúng có màu nhạt hơn, chúng phù hợp hơn cho gỗ dán nội thất và các tấm trang trí. Tuy nhiên, chúng kém bền hơn và không có đủ khả năng chống chịu thời tiết để sử dụng trong các ứng dụng ngoại thất.
Polyme urê-formaldehyd cũng được sử dụng để xử lý sợi dệt nhằm cải thiện khả năng chống nhăn và co ngót, và chúng được pha trộn với sơn alkyd để cải thiện độ cứng bề mặt của lớp phủ.
Polyme melamine-formaldehyd
Các hợp chất này tương tự như nhựa urê-formaldehyd trong chế biến và ứng dụng của chúng. Ngoài ra, độ cứng và khả năng chống nước cao hơn của chúng làm cho chúng phù hợp cho đồ ăn trang trí và chế tạo thành mặt bàn và sản phẩm bàn do Tập đoàn Formica phát triển và được bán dưới tên thương hiệu Formica.
Polyme dựa trên melamine cũng đã được sử dụng rộng rãi như là tác nhân liên kết chéo trong các hệ thống phủ bề mặt nướng. Như vậy, họ đã có nhiều ứng dụng công nghiệp, ví dụ, trong lớp phủ ô tô và hoàn thiện cho các thiết bị và đồ nội thất bằng kim loại. Tuy nhiên, việc sử dụng chúng trong các lớp phủ đang giảm do hạn chế phát thải formaldehyd, một thành phần chính của các lớp phủ này.
Xenlulo
Cellulose (C 6 H 7 O 2 [OH] 3) là một polymer tự nhiên được tạo thành từ các đơn vị glucose lặp lại. Ở trạng thái tự nhiên (được gọi là cellulose tự nhiên), từ lâu nó đã được thu hoạch dưới dạng sợi thương mại, như trong bông, lanh, cây gai dầu, kapok, salu, đay và ramie. Gỗ, bao gồm cellulose kết hợp với một polymer mạng phức tạp gọi là lignin, là một vật liệu xây dựng phổ biến. Giấy cũng được sản xuất từ cellulose tự nhiên. Mặc dù nó là một polymer tuyến tính, cellulose là nhiệt; nghĩa là, nó tạo thành các cấu trúc liên kết vĩnh cửu không thể bị nới lỏng bởi nhiệt hoặc dung môi mà không gây ra sự phân hủy hóa học. Hành vi nhiệt của nó phát sinh từ các điểm hấp dẫn lưỡng cực mạnh tồn tại giữa các phân tử cellulose, truyền các tính chất tương tự như các polyme mạng liên kết.
Vào thế kỷ 19, các phương pháp đã được phát triển để tách cellulose gỗ khỏi lignin về mặt hóa học và sau đó tái tạo cellulose trở lại thành phần ban đầu để sử dụng làm cả sợi (rayon) và nhựa (giấy bóng kính). Dẫn xuất Ester và ether của cellulose cũng được phát triển và sử dụng làm sợi và nhựa. Các hợp chất quan trọng nhất là cellulose nitrate (nitrocellulose, được tạo thành celluloid) và cellulose acetate (trước đây gọi là aceton rayon nhưng bây giờ được gọi đơn giản là acetate). Cả hai dẫn xuất hóa học này đều dựa trên cấu trúc cellulose
với X là NO 2 trong trường hợp nitrat và COCH 3 trong trường hợp acetate.
