फिनोल फॉर्मल्डेहाइड राल
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Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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फिनोल फॉर्मेल्डीहाइड अभिकर्मक (पीएफ) या फेनोलिक अभिकर्मक जिसे फेनोप्लास्ट भी कहा जाता है।[1] फिनोल की प्रतिक्रिया से प्राप्त होने वाले सिंथेटिक पॉलिमर या फॉर्मेल्डीहाइड के साथ फिनोल को प्रतिस्थापित करते हैं। इस प्रकार के प्लास्टिक के आधार के लिए प्रयुक्त होने वाले पीएफ पहले व्यावसायिक सिंथेटिक अभिकर्मक प्लास्टिक का उपोग करते थे। इस प्रकार बिलियर्ड्स में उपयोग की जाने वाली गेंदों को प्रयोगशाला में काउंटरटॉप्स और लेप को चिपकने वाले मोल्ड के रूप में उपयोग किए गए उत्पादों से उत्पादित होने वाले उत्पाद का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस समय तक उपयोग में लाये जाने वाले परिपथ बोर्ड के उत्पादन के लिए उपयोग की जाने वाली प्राथमिक सामग्री के रूप में उपयोगी थे, लेकिन प्रतिरोधी एफआर-4 परिपथ बोर्ड के रूप में उपयोग की जाने वाली सामग्री के लिए बड़े पैमाने पर एपॉक्सी विद्युत प्रणाली और इलेक्ट्रॉनिक्स और फाइबरग्लास कपड़े से परिवर्तित कर दिए जाता हैं।
इसके लिए दो मुख्य उत्पादन विधियां हैं जिसे उपयोग किया जाता हैं। जिसमें थर्मोसेटिंग पॉलीमर का उत्पादन करने के लिए सीधे फिनोल और फॉर्मलडिहाइड के द्वारा प्रतिक्रिया करता है, जबकि दूसरे रूप में यदि देखे तो फॉर्मलडिहाइड को नोवोलैक के रूप में उपयोग किये जाने के कारण प्रीपोलीमर बनाने के लिए प्रतिबंधित कर दिया गया हैं जिसे मोल्ड किया जा सकता है और फिर अधिक फॉर्मल्डेहाइड और गर्मी के साथ ठीक किया जाता है।[2][3] उत्पादन और इनपुट सामग्री दोनों में कई भिन्नताएं हैं जिनका उपयोग विशेष उद्देश्यों के लिए विभिन्न प्रकार के अभिकर्मक बनाने के लिए किया जाता है।
गठन और संरचना
फिनोल फॉर्मेल्डिहाइड मुख्य रूप से अभिकर्मक समूह के लिए उपयोग किये जाने वाले के कारण होने वाले विकास के क्रम में पोलीमराइज़ेशन प्रतिक्रिया द्वारा बनाया जाता हैं, जो या तो अम्ल - या क्षार रसायन विज्ञान के रूप में उत्प्रेरित हो सकते हैं। चूंकि फॉर्मेल्डिहाइड मुख्य रूप से मेथिलीन ग्लाइकॉल औलिगोमर्स के गतिशील संतुलन के रूप में प्राप्त होने वाले उत्पाद के रूप में सम्मिलित होता है, फॉर्मलाडेहाइड के साथ प्रतिक्रिया करने के कारण यह प्रतिक्रिया तापमान और पीएच पर निर्भर करती है।
फिनोल एरेन प्रतिस्थापन पैटर्न और एरेन प्रतिस्थापन पैटर्न साइट्स (जिसमें साइट 2, 4 और 6 मुख्य हैं) पर फॉर्मल्डेहाइड के साथ प्रतिक्रिया करता है जिससे रिंग से जुड़ने के लिए फॉर्मल्डेहाइड की 3 इकाइयों की अनुमति मिलती है। सभी स्थितियों में प्रारंभिक प्रतिक्रिया में हाइड्रोक्सीमिथाइल फिनोल का निर्माण सम्मिलित है:
- HOC6H5 + CH2O → C6H4CH2CO
हाइड्रॉक्सीमिथाइल समूह या तो किसी अन्य मुक्त ऑर्थो या पैरासाइट के साथ या किसी अन्य हाइड्रॉक्सीमिथाइल समूह के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम रहता है। इस प्रकार पहली प्रतिक्रिया में मेथिलीन ब्रिज को रूप में उत्पाद उत्पन्न करती हैं, और दूसरी प्रतिक्रिया में ईथर ब्रिज बनाती है:
- HOC6H4CH2OH + HOC6H5 → (HOC6H4)2CH2 + H2CO
- 2 C6H4CH2OH → (HOC6H4CH2)2O + H2O
इस प्रकार डिफेनोल (HOC6H4)2CH2 जिसे डिमर कहा जाता है, इसको बिस्फेनॉल एफ भी कहा जाता है, इसे इपोक्सि रेसिन के उत्पादन में महत्वपूर्ण मोनोमर के नाम में जाना जाता हैं। इस प्रकार बिस्फेनॉल-एफ ट्राई- तथा टेट्रा- जैसे उच्च फिनोल ओलिगोमर्स में उत्पन्न करने के लिए आगे संयोजित रहते है।
नोवोलाॅक्स
नोवोलाॅक्स (या नोवोलैक) फिनोल-फॉर्मेल्डिहाइड अभिकर्मक होते हैं जिनमें फिनोल मोलर अनुपात के लिए फॉर्मलाडेहाइड उत्पन्न होता है। फिनोल के स्थान पर अधिकांशतः क्रेसोल (मिथाइलफेनोल्स) के माध्यम से इसे उत्पन्न किया जाता हैं। सल्फ्यूरिक अम्ल, ओकसेलिक अम्ल, हाइड्रोक्लोरिक अम्ल और संभवतः सल्फोनिक अम्ल जैसे उत्प्रेरण अम्ल का उपयोग करके पोलीमराइजेशनीकरण को पूरा किया जाता है।[4] फेनोलिक इकाइयाँ मुख्य रूप से मेथिलीन और/या ईथर समूहों से जुड़ी होती हैं। इस प्रकार लगभग 10-20 फिनोल इकाइयों के अनुरूप आणविक भार कम से कम हजारों की मात्रा में पाये जाते हैं। इस प्रकार प्राप्त होने वाले बहुलक थर्माप्लास्टिक रूप में पाये जाते हैं और थर्मोसेटिंग बहुलक बनाने के लिए अभिक्रमया के माध्यम से हार्डनर की आवश्यकता होती है।
हेक्सामेथिलनेटेट्रामिन क्रॉसलिंक नोवोलैक में संयोजित किये जाने वाला कठोर पदार्थ है। इस प्रकार 90 °C से अधिक तापमान पर यह मेथिलीन और डाइमिथाइलीन एमिनो ब्रिज बनाता है। नोवोलैक अभिकर्मक के लिए रेसोल्स को हार्डनर के रूप में भी उपयोग किया जाता है। किसी भी स्थिति में ये अभिकर्मक फॉर्मलाडेहाइड के मुख्य स्रोत के रूप में उपयोग किये जाते हैं जो नोवोलैक श्रृंखलाओं के बीच ब्रिज का रूप प्रदान करते हैं, अंततः पूर्ण रूप से प्रणाली को क्रॉसलिंक करते हैं। [2]
नोवोलैक के टायर टैकिफायर, उच्च तापमान अभिकर्मक, कार्बन बॉन्डेड रेफ्रेक्ट्रीज के लिए बाइंडर, कार्बन ब्रेक, फोटो प्रतिरोध और एपॉक्सी अभिकर्मक के अभिकर्मक के रूप में उपयोग किया जाता हैं।
रेलोज
क्षार-उत्प्रेरित फिनोल-फॉर्मेल्डिहाइड अभिकर्मक से अधिक (सामान्यतः 1.5) होने के लिए फिनोल युक्त अनुपात के कारण फॉर्मलाडेहाइड के साथ बनाया जाता है। इन अभिकर्मकों को रेजोल कहा जाता है। फिनोल, फॉर्मलाडेहाइड, पानी और उत्प्रेरक को वांछित मात्रा में मिलाया जाता है, जिसके फलस्वरूप बनने वाली राल पर यह निर्भर करता है और इसी प्रकार पुनः गर्म किया जाता है। इस प्रतिक्रिया का पहला भाग लगभग 70 °C पर गाढ़े लाल-भूरे रंग का चिपचिपा पदार्थ बनाता है, जो हाइड्रॉक्सीमिथाइल और बेंजिलिक ईथर समूहों से भरपूर होता है।
क्षार-उत्प्रेरित प्रतिक्रिया की दर प्रारंभ में पीएच के साथ बढ़ जाती है, और लगभग पीएच का मान 10 होने पर अधिकतम सीमा तक पहुंच जाती है। प्रतिक्रियाशील प्रजातियां फेनोक्साइड आयन (C6H5O−) है। इस प्रकार के फिनोल के अवक्षेपण द्वारा गठित ऋणात्मक आवेश सुगन्धित वलय, 2, 4 और 6 को सक्रिय करने वाले स्थानों पर प्रसारित होता है, जो 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 ब्रिज बनाने के लिए लगभग 120 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने पर क्रॉसलिंक करता हैं। इस बिंदु पर राल 3-आयामी नेटवर्क के रूप में उपयोग किया जाता हैं, जो पोलीमराइज्ड फेनोलिक अभिकर्मक की विशिष्टता को प्रदर्शित करता है। उच्च क्रॉसलिंकिंग मुख्यतः इस प्रकार के फेनोलिक राल को इसकी कठोरता, अच्छी तापीय स्थिरता और रासायनिक अभेद्यता प्रदान करता है। रेज़ोल्स को चरण अभिकर्मक के रूप में संदर्भित किया जाता है क्योंकि वे नोवोलैक के विपरीत क्रॉस लिंकर के बिना ठीक हो जाते हैं, दो विभिन्न राल को प्रदर्शित करता हैं।
रिजोल्स प्रमुख बहुलक राल सामग्री हैं जो व्यापक रूप से ग्लूइंग और संयोजक्ता निर्माण सामग्री के लिए उपयोग की जाती हैं। इस प्रकार बाहरी प्लाइवुड, ओरिएंटेड स्ट्रॅंड बोर्ड (ओएसबी), इंजीनियर्ड उच्च दबाव के टुकड़े के लिए विशिष्ट रूप से अनुप्रयोगी हैं।
क्रॉसलिंकिंग और फॉर्मलडिहाइड/फिनोल अनुपात
जब फॉर्मेल्डिहाइड फिनोल का मोलर इसके अनुपात की सीमा तक पहुंचता है, तब सैद्धांतिक रूप से प्रत्येक फिनोल मेथिलीन पुलों के माध्यम से साथ संयोजित हो जाता है, जिससे एकल अणु उत्पन्न होते हैं, और प्रणाली पूर्ण रूप से क्रॉसलिंक प्रक्रिया को प्रकट करती है। यही कारण है कि नोवोलैक (F:P <1) क्रॉसलिंकिंग एजेंटों को संयोजिक किए बिना कठोर नहीं होते हैं, और F:P >1 सूत्र के साथ रिसोल के रूप में प्रकट होते हैं।
अनुप्रयोग
फेनोलिक अभिकर्मक असंख्य औद्योगिक उत्पादों में पाए जाते हैं। फेनोलिक लैमिनेट्स आधार की सामग्री से अधिक परतों जैसे कागज, फाइबरग्लास, या कपास को फेनोलिक राल के साथ क्रमशः गर्मी और दबाव के अनुसार राल-संतृप्त आधार सामग्री को टुकड़े टुकड़े करके बनाया जाता है। थर्मोसेट पॉलीमर मैट्रिक्स बनाने की इस प्रक्रिया के समय राल पूर्ण रूप से भाजन करता है। इस पर आधारित सामग्री का चुनाव तैयार होने वाले उत्पाद के इच्छित अनुप्रयोगों पर निर्भर करता है। पेपर फेनोलिक्स का उपयोग विद्युत के घटकों जैसे पंच-थ्रू बोर्ड, घरेलू लैमिनेट्स और कागज मिश्रित पैनल में किया जाता है। ग्लास फेनोलिक्स उच्च गति वाले यांत्रिक बाजारों में उपयोग के लिए विशेष रूप से उपयुक्त किया जाता हैं। घनत्व नियंत्रण के लिए फेनोलिक माइक्रो-गुब्बारे का उपयोग किया जाता है। सामान्य (जैविक) ब्रेक पैड, ब्रेक शूज़ और क्लच डिस्क में बाध्यकारी अभिकर्मक फेनोलिक राल होते हैं। फेनोलिक राल और कागज से बने पाहोलिन का उपयोग काउंटरटॉप्स बनाने के लिए किया जाता है। फेनोलिक अभिकर्मक का अन्य उपयोग थर्मोसेट का निर्माण होता है, जो ट्रैबेंट ऑटोमोबाइल में प्रसिद्ध रूप से उपयोग किये जाते हैं।
फेनोलिक अभिकर्मक का उपयोग बाहरी प्लाईवुड बनाने के लिए भी किया जाता है जिसे सामान्यतः वेदर एंड बॉइल प्रूफ (डब्ल्यूबीपी) प्लाईवुड के रूप में जाना जाता है क्योंकि फेनोलिक अभिकर्मक का कोई गलनांक नहीं होता है, लेकिन तापमान क्षेत्र में अपघटन बिंदु भी होते हैं। इस कारण ये 220 °C (428 °F) के तापमान के ऊपर दिए गए हैं।
ध्वनि-विस्तारक यंत्र स्पीकर चालक निलंबन घटकों में फेनोलिक राल का उपयोग बाइंडर के रूप में किया जाता है जो कैनवस से बने होते हैं।
उच्च अंत वाली बिलियर्ड गेंद को फेनोलिक अभिकर्मक से बनाया जाता है, जो कम खर्चीले समूहों में उपयोग किए जाने वाले पॉलीस्टरों के विपरीत होता है।
कभी-कभी लोग फाइबर प्रबलित फेनोलिक राल भागों का चयन करते हैं क्योंकि उनके ऊष्मीय विस्तार की गुणांक प्रणाली के अन्य भागों के लिए उपयोग किए जाने वाले एल्यूमीनियम से निकटता से मेल खाता है, जैसा कि प्रारंभिक कंप्यूटर प्रणाली और दुरामोल्ड में प्रकट होता है।[5]
डच पेंटिंग हान वैन मिगेरेन ने तैयार कैनवस को पकाने से पहले अपने तेल के पेंट के साथ फिनोल फॉर्मेल्डिहाइड मिलाया था, जिससे कि सदियों से पेंट के सूखने का नाटक किया जा सके।
व्यापार नाम
* बेकेलाइट मूल रूप से फेनोलिक राल और लकड़ी से बनाया गया था।
- एबोनोल (सामग्री) कागज से भरे फेनोलिक राल है जिसे स्ट्रिंग उपकरण और वुडविंड उपकरण में आबनूस लकड़ी के प्रतिस्थापन के रूप में डिज़ाइन किया गया है।
- नोवोटेक्स्ट कॉटन फाइबर-प्रबलित फेनोलिक है, जो विभिन्न तरीके से उन्मुख फाइबर का उपयोग करता है।
- ओएसिस फ्लोरल फोम ओपन-सेल वाला फेनोलिक फोम है जो सरलता से पानी को अवशोषित करता है और फूलों की व्यवस्था के लिए आधार के रूप में उपयोग किया जाता है।[6]
- पैक्सोलिन राल बंधुआ कागज उत्पाद है जो लंबे समय से मुद्रित परिपथ के लिए आधार सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है, चूंकि इसे कई अनुप्रयोगों में शीसे के रूप में रेशे के अनुसार संयुक्त रूप से प्रतिस्थापित किया जाता हैं।
- टफनॉल लेमिनेटेड प्लास्टिक है जो शीट और रॉड के रूप में उपलब्ध है, जो कागज या कपड़े की परतों से बना होता है जिसे फेनोलिक राल से भिगोया गया है और गर्मी के नीचे दबाया जाता है। तेल और सॉल्वैंट्स के लिए इसके उच्च प्रतिरोध ने इसे कई अभियांत्रिकी अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बना दिया गया है।[7]
- रोर पेपर से भरा फेनोलिक अभिकर्मक है जिसके टेबलटॉप और कटिंग-बोर्ड से लेकर गिटार कीबोर्ड तक उपयोग हैं।
बायोडिग्रेडेशन
फिनोल-फॉर्मेल्डिहाइड को सफेद गंधकयुक्त 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.
- ↑ Jump up to: 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.
