फिनोल फॉर्मल्डेहाइड राल
| |
| Identifiers | |
|---|---|
| ChemSpider |
|
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
| |
फिनोल फॉर्मेल्डीहाइड रेजिन (पीएफ) या फेनोलिक रेजिन (जिसे कभी-कभी फेनोप्लास्ट भी कहा जाता है)[1]) फिनोल की प्रतिक्रिया से प्राप्त सिंथेटिक पॉलिमर हैं या formaldehyde के साथ फिनोल को प्रतिस्थापित करते हैं। एक प्रकार का प्लास्टिक के आधार के रूप में प्रयुक्त, पीएफ पहले व्यावसायिक सिंथेटिक रेजिन (प्लास्टिक) थे। बिलियर्ड्स गेंदों, प्रयोगशाला काउंटरटॉप्स, और कोटिंग्स और चिपकने वाले के रूप में मोल्ड किए गए उत्पादों के उत्पादन के लिए उनका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। वे एक समय सर्किट बोर्ड के उत्पादन के लिए उपयोग की जाने वाली प्राथमिक सामग्री थे, लेकिन आग प्रतिरोधी FR-4 सर्किट बोर्ड सामग्री के साथ बड़े पैमाने पर एपॉक्सी # इलेक्ट्रिकल सिस्टम और इलेक्ट्रॉनिक्स और फाइबरग्लास कपड़े से बदल दिए गए हैं।
दो मुख्य उत्पादन विधियां हैं। एक थर्मोसेटिंग पॉलीमर का उत्पादन करने के लिए सीधे फिनोल और फॉर्मलडिहाइड पर प्रतिक्रिया करता है, जबकि दूसरा फॉर्मलडिहाइड को नोवोलैक के रूप में जाना जाने वाला प्रीपोलीमर बनाने के लिए प्रतिबंधित करता है जिसे मोल्ड किया जा सकता है और फिर अधिक फॉर्मल्डेहाइड और गर्मी के साथ ठीक किया जा सकता है।[2][3] उत्पादन और इनपुट सामग्री दोनों में कई भिन्नताएं हैं जिनका उपयोग विशेष उद्देश्यों के लिए विभिन्न प्रकार के रेजिन बनाने के लिए किया जाता है।
गठन और संरचना
फिनोल-फॉर्मेल्डिहाइड रेजिन, एक समूह के रूप में, एक चरण-विकास पोलीमराइज़ेशन प्रतिक्रिया द्वारा बनते हैं जो या तो अम्ल - या बेस (रसायन विज्ञान)-उत्प्रेरित हो सकते हैं। चूंकि फॉर्मेल्डिहाइड मुख्य रूप से मेथिलीन ग्लाइकॉल oligomers के गतिशील संतुलन के रूप में समाधान में मौजूद होता है, फॉर्मलाडेहाइड के प्रतिक्रियाशील रूप की एकाग्रता तापमान और पीएच पर निर्भर करती है।
फिनोल एरेन प्रतिस्थापन पैटर्न और एरेन प्रतिस्थापन पैटर्न साइट्स (साइट 2, 4 और 6) पर फॉर्मल्डेहाइड के साथ प्रतिक्रिया करता है जिससे अंगूठी से जुड़ने के लिए फॉर्मल्डेहाइड की 3 इकाइयों की अनुमति मिलती है। सभी मामलों में प्रारंभिक प्रतिक्रिया में हाइड्रोक्सीमिथाइल फिनोल का निर्माण शामिल है:
- एचओसी6H5 + सीएच2ओ → यह6H4चौधरी2ओह
हाइड्रॉक्सीमिथाइल समूह या तो किसी अन्य मुक्त ऑर्थो या पैरा साइट के साथ या किसी अन्य हाइड्रॉक्सीमिथाइल समूह के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम है। पहली प्रतिक्रिया मेथिलीन पुल देती है, और दूसरी प्रतिक्रिया ईथर ब्रिज बनाती है:
- एचओसी6H4चौधरी2ओह + एचओसी6H5 → (एचओसी6H4)2चौधरी2 + एच2ओह
- 2 यह6H4चौधरी2ओएच → (एचओसी6H4चौधरी2)2ओ + एच2हे
डिफेनोल (HOC6H4)2चौधरी2 (कभी-कभी डिमर कहा जाता है) को बिस्फेनॉल एफ कहा जाता है, जो इपोक्सि रेसिन के उत्पादन में एक महत्वपूर्ण मोनोमर है। बिस्फेनॉल-एफ त्रि- और टेट्रा- और उच्च फिनोल ओलिगोमर्स उत्पन्न करने के लिए आगे लिंक कर सकता है।
नोवोलाक्स
नोवोलक्स (या नोवोलैक) फिनोल-फॉर्मेल्डिहाइड रेजिन होते हैं जिनमें एक से कम के फिनोल मोलर अनुपात के लिए फॉर्मलाडेहाइड होता है। फिनोल के स्थान पर, वे अक्सर क्रेसोल (मिथाइलफेनोल्स) से उत्पन्न होते हैं। सल्फ्यूरिक एसिड, ओकसेलिक अम्ल, हाइड्रोक्लोरिक एसिड और शायद ही कभी, सल्फोनिक एसिड एसिड जैसे एसिड-उत्प्रेरण का उपयोग करके पोलीमराइजेशन को पूरा किया जाता है।[4] फेनोलिक इकाइयाँ मुख्य रूप से मेथिलीन और/या ईथर समूहों से जुड़ी होती हैं। लगभग 10-20 फिनोल इकाइयों के अनुरूप, आणविक भार कम हजारों में हैं। प्राप्त बहुलक थर्माप्लास्टिक है और थर्मोसेटिंग बहुलक बनाने के लिए एक इलाज एजेंट या हार्डनर की आवश्यकता होती है।
हेक्सामेथिलनेटेट्रामिन क्रॉसलिंक नोवोलैक में जोड़ा जाने वाला एक कठोर पदार्थ है। 90 °C से अधिक तापमान पर, यह मेथिलीन और डाइमिथाइलीन एमिनो ब्रिज बनाता है। नोवोलैक रेजिन के लिए रेसोल्स को एक इलाज एजेंट (हार्डनर) के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है। किसी भी मामले में, इलाज एजेंट फॉर्मलाडेहाइड का एक स्रोत है जो नोवोलैक श्रृंखलाओं के बीच पुल प्रदान करता है, अंततः पूरी तरह से सिस्टम को क्रॉसलिंक करता है। [2]
नोवोलैक के टायर टैकिफायर, उच्च तापमान रेजिन, कार्बन बॉन्डेड रेफ्रेक्ट्रीज के लिए बाइंडर, कार्बन ब्रेक, photoresist और एपॉक्सी रेजिन के इलाज एजेंट के रूप में कई उपयोग हैं।
हल करता है
बेस-उत्प्रेरित फिनोल-फॉर्मेल्डिहाइड रेजिन एक से अधिक (आमतौर पर लगभग 1.5) के फिनोल अनुपात के लिए एक फॉर्मलाडेहाइड के साथ बनाया जाता है। इन रेजिनों को रेजोल कहा जाता है। फिनोल, फॉर्मलाडेहाइड, पानी और उत्प्रेरक को वांछित मात्रा में मिलाया जाता है, जो बनने वाली राल पर निर्भर करता है, और फिर गर्म किया जाता है। प्रतिक्रिया का पहला भाग, लगभग 70 °C पर, एक गाढ़ा लाल-भूरे रंग का चिपचिपा पदार्थ बनाता है, जो हाइड्रॉक्सीमिथाइल और बेंजिलिक ईथर समूहों से भरपूर होता है।
बेस-उत्प्रेरित प्रतिक्रिया की दर शुरू में पीएच के साथ बढ़ जाती है, और लगभग पीएच = 10 पर अधिकतम तक पहुंच जाती है। प्रतिक्रियाशील प्रजातियां फेनोक्साइड आयन (सी) है।6H5O−) फिनोल के अवक्षेपण द्वारा गठित। ऋणात्मक आवेश सुगन्धित वलय, 2, 4 और 6 को सक्रिय करने वाली जगहों पर फैला हुआ है, जो तब फॉर्मेल्डिहाइड के साथ प्रतिक्रिया करता है।
थर्मोसेटिंग प्लास्टिक होने के कारण, हाइड्रॉक्सीमिथाइल फिनोल पानी के अणुओं के उन्मूलन के माध्यम से मेथिलीन और मिथाइल ईथर पुल बनाने के लिए लगभग 120 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने पर क्रॉसलिंक करेगा। इस बिंदु पर राल एक 3-आयामी नेटवर्क है, जो पोलीमराइज्ड फेनोलिक रेजिन की विशिष्ट है। उच्च क्रॉसलिंकिंग इस प्रकार के फेनोलिक राल को इसकी कठोरता, अच्छी तापीय स्थिरता और रासायनिक अभेद्यता प्रदान करता है। रेज़ोल्स को एक चरण रेजिन के रूप में संदर्भित किया जाता है क्योंकि वे नोवोलैक के विपरीत क्रॉस लिंकर के बिना ठीक हो जाते हैं, एक दो चरण राल।
Resoles प्रमुख बहुलक राल सामग्री हैं जो व्यापक रूप से ग्लूइंग और बॉन्डिंग निर्माण सामग्री के लिए उपयोग की जाती हैं। बाहरी प्लाइवुड, ओरिएंटेड स्ट्रॅंड बोर्ड (OSB), इंजीनियर्ड उच्च दबाव टुकड़े टुकड़े विशिष्ट अनुप्रयोग हैं।
क्रॉसलिंकिंग और फॉर्मलडिहाइड/फिनोल अनुपात
जब फॉर्मेल्डिहाइड: फिनोल का मोलर अनुपात एक तक पहुंचता है, सिद्धांत रूप में प्रत्येक फिनोल मेथिलीन पुलों के माध्यम से एक साथ जुड़ा होता है, जिससे एक एकल अणु उत्पन्न होता है, और सिस्टम पूरी तरह से क्रॉसलिंक होता है। यही कारण है कि नोवोलैक (F:P <1) क्रॉसलिंकिंग एजेंटों को जोड़े बिना कठोर नहीं होता है, और सूत्र F:P >1 के साथ रिसोल क्यों होगा।
अनुप्रयोग
फेनोलिक रेजिन असंख्य औद्योगिक उत्पादों में पाए जाते हैं। फेनोलिक लैमिनेट्स आधार सामग्री की एक या एक से अधिक परतों जैसे कागज, फाइबरग्लास, या कपास को फेनोलिक राल के साथ लगाकर और गर्मी और दबाव के तहत राल-संतृप्त आधार सामग्री को टुकड़े टुकड़े करके बनाया जाता है। थर्मोसेट पॉलीमर मैट्रिक्स बनाने की इस प्रक्रिया के दौरान राल पूरी तरह से भाजन (इलाज) करता है। आधार सामग्री का चुनाव तैयार उत्पाद के इच्छित अनुप्रयोग पर निर्भर करता है। पेपर फेनोलिक्स का उपयोग बिजली के घटकों जैसे पंच-थ्रू बोर्ड, घरेलू लैमिनेट्स और कागज मिश्रित पैनल में किया जाता है। ग्लास फेनोलिक्स उच्च गति वाले असर (यांत्रिक) बाजार में उपयोग के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हैं। घनत्व नियंत्रण के लिए फेनोलिक माइक्रो-गुब्बारे का उपयोग किया जाता है। सामान्य (जैविक) ब्रेक पैड, ब्रेक शूज़ और क्लच डिस्क में बाध्यकारी एजेंट फेनोलिक राल होते हैं। फेनोलिक राल और कागज से बने पाहोलिन का उपयोग काउंटरटॉप्स बनाने के लिए किया जाता है। फेनोलिक रेजिन का एक अन्य उपयोग thermoset का निर्माण है, जो ट्रैबेंट ऑटोमोबाइल में प्रसिद्ध रूप से उपयोग किया जाता है।
फेनोलिक रेजिन का उपयोग बाहरी प्लाईवुड बनाने के लिए भी किया जाता है जिसे आमतौर पर वेदर एंड बॉइल प्रूफ (WBP) प्लाईवुड के रूप में जाना जाता है क्योंकि फेनोलिक रेजिन का कोई गलनांक नहीं होता है, लेकिन केवल तापमान क्षेत्र में एक अपघटन बिंदु होता है। 220 °C (428 °F) और ऊपर दिए गए।
ध्वनि-विस्तारक यंत्र स्पीकर चालक निलंबन घटकों में फेनोलिक राल का उपयोग बाइंडर (सामग्री) के रूप में किया जाता है जो वस्त्र से बने होते हैं।
उच्च अंत वाली बिलियर्ड गेंदों को फेनोलिक रेजिन से बनाया जाता है, जो कम खर्चीले सेटों में उपयोग किए जाने वाले पॉलीस्टरों के विपरीत होता है।
कभी-कभी लोग फाइबर प्रबलित फेनोलिक राल भागों का चयन करते हैं क्योंकि उनके थर्मल विस्तार का गुणांक सिस्टम के अन्य भागों के लिए उपयोग किए जाने वाले एल्यूमीनियम से निकटता से मेल खाता है, जैसा कि शुरुआती कंप्यूटर सिस्टम में होता है।[5] और दुरामोल्ड़
डच पेंटिंग जालसाज हान वैन मिगेरेन ने तैयार कैनवस को पकाने से पहले अपने तेल के पेंट के साथ फिनोल फॉर्मेल्डिहाइड मिलाया, ताकि सदियों से पेंट के सूखने का नाटक किया जा सके।
व्यापार नाम
* बेकेलाइट मूल रूप से फेनोलिक राल और लकड़ी के आटे से बनाया गया था।
- एबोनोल (सामग्री) एक कागज से भरा फेनोलिक राल है जिसे स्ट्रिंग इंस्ट्रूमेंट और वुडविंड इंस्ट्रूमेंट्स में आबनूस वुड के प्रतिस्थापन के रूप में डिज़ाइन किया गया है।
- नोवोटेक्स्ट कॉटन फाइबर-प्रबलित फेनोलिक है, जो बेतरतीब ढंग से उन्मुख फाइबर का उपयोग करता है।
- ओएसिस (बागवानी) फ्लोरल फोम एक ओपन-सेल वाला फेनोलिक फोम है जो आसानी से पानी को अवशोषित करता है और फूलों की व्यवस्था के लिए आधार के रूप में उपयोग किया जाता है।[6]
- पैक्सोलिन एक राल बंधुआ कागज उत्पाद है जो लंबे समय से मुद्रित सर्किट के लिए आधार सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है, हालांकि इसे कई अनुप्रयोगों में शीसे रेशा कंपोजिट द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है।
- टफनॉल एक लेमिनेटेड प्लास्टिक है जो शीट और रॉड के रूप में उपलब्ध है, जो कागज या कपड़े की परतों से बना है जिसे फेनोलिक राल से भिगोया गया है और गर्मी के नीचे दबाया गया है। तेल और सॉल्वैंट्स के लिए इसके उच्च प्रतिरोध ने इसे कई इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बना दिया है।[7]
- दहाड़ एक पेपर से भरा फेनोलिक रेज़िन है जिसके कई उपयोग हैं, टेबलटॉप और कटिंग-बोर्ड से लेकर गिटार कीबोर्ड तक।
बायोडिग्रेडेशन
फिनोल-फॉर्मेल्डिहाइड को सफेद सड़ांध कवक फैनेरोचैटे क्राइसोस्पोरियम द्वारा अवक्रमित किया जाता है।[8]
यह भी देखें
- यूरिया फोरमलदहयद
- पैरा तृतीयक ब्यूटिलफेनॉल फॉर्मल्डेहाइड राल
संदर्भ
- ↑ "फेनोप्लास्ट्स". polymerdatabase.com. Retrieved 13 June 2021.
- ↑ 2.0 2.1 A. Gardziella, L.A. Pilato, A. Knop, Phenolic Resins: Chemistry, Applications, Standardization, Safety and Ecology, 2nd edition, Springer, 2000
- ↑ Wolfgang Hesse "Phenolic Resins" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a19_371.
- ↑ Ralph Dammel (1993). "Basic Chemistry of Novolaks". डायजोनाफ्थोक्विनोन-आधारित प्रतिरोध. Int. Soc. Optical Engineering. ISBN 9780819410191.
- ↑ J. G. Ferguson, W. E. Grutzner, D. C. Koehler, R. S. Skinner, M. T. Skubiak, and D. H. Wetherell. "No. 1 ESS Apparatus and Equipment". The Bell System Technical Journal. 1964. p. 2417.
- ↑ "Smithers Oasis Resource Center". Archived from the original on 7 April 2008. Retrieved 21 October 2010.
- ↑ Godwin, R. (April 2015). "What is Tufnol?". ahistoryoftufnol.org.
- ↑ Gusse AC; Miller PD; Volk TJ (July 2006). "सफेद-सड़न कवक फेनोलिक राल के पहले बायोडिग्रेडेशन को प्रदर्शित करता है". Environmental Science and Technology. 40 (13): 4196–9. Bibcode:2006EnST...40.4196G. doi:10.1021/es060408h. PMID 16856735.
