UNIVERSIDAD UNIVERSI DAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Escuela Profesional de Ingeniería Química
ASIGNATURA: LABORATORIO DE POLIMEROS LABORATORIO N°8 : SINTESIS DE RESINA RESORCINOLFORMALDEHIDO
GRUPO: 92 GRUPO: 92 G
PRESENTADO POR:
Zevallos Orozco, Percy Francisco Vela Huamán, Francisco Flores Gonzales, Francisco Chavarría Capillo , Edu
PROFESOR: Tapia Chacaltana, Walter Armando
BELLAVISTA 13 DE JUNIO DEL 2017
SINTESIS DE RESINA RESORCINOL –FORMALDEHIDO OBJETIVOS
Obtener la síntesis de la resina (resorcinol-formaldehido) en la práctica laboratorio de química Conocer sus usos de la resina en la industria química
de
INTRODUCCION
Los productos poliméricos obtenidos por condensación de fenoles con compuestos carbonilos (especialmente con formaldehido) se llaman resinas fenólicas. Estas son mezclas de compuestos estructuralmente poli dispersos que son inicialmente solubles y fundibles, los cuales pueden entre-enlazarse (endurecerse) por reacciones subsiguientes. Los siguientes productos finales se obtienen dependiendo ya sea, que la poli condensación se lleve a cabo por catalizadores ácidos o básicos, temperatura adecuada, pH del medio y la relación molar de la reacción de partida. Las resinas fenólicas fueron obtenidas por Baekeland en 1907 y de ahí el nombre de “bakelitas” , aparte del fenol pueden usarse el cresol ,xilenol y resorcinol. Resultando así una gran variedad de productos. la velocidad de condensación es , sin embargo distinta La condensación en medio acido genera resinas fenólicas solubles y fundibles, las cuales están esencialmente enlazadas vías grupos metilenos en la posiciones orto y para del nucleo del fenol, teniendo pesos moleculares promedio de 600 y 1500. Estas resinas se llaman novalaks. Un prolongado calentamiento de estos productos no afectan sobremanera a la condensación; pero pueden, sin embargo, mediante una reacción con componentes oligofuncionales adecuados (por ejemplo formaldehido adicional ) entre- enlazarse en cruz Metilolacion. la primera etapa en la reacción es la formación de compuesto conocidos como derivados del metilol . la reacción tiene lugar en la posiciones para y orto
Estos productos pueden considerarse los monómeros para la siguiente polimerización, los cuales se forman satisfactoriamente bajo condiciones neutrales o alcalinas. Estas reacciones son antecesoras tanto de la formación de novalaks como resoles.
MARCO TEORICO El resorcinol tiene la misma funcionalidad, pero, como otros fenoles m –substituidos, es mucho más reactivo que el fenol. Cuando condensamos resorcinol con formaldehido en medio acido se forma resinas solubles en reacción exotérmica (el calor de reacción es de 23kcal/mol) y dependiendo de su peso molecular (M=600-1500) ebullen entre 100 y 140°c . Las estructuras de las novalaks solo pueden explicarse esquemáticamente, debido a que el enlace del núcleo resorcinolico puede ocurrir en la posición para y orto , por ende , se producen una multitud de posibilidades estructurales. Los procesos químicos de estas condensaciones se basan principalmente en la reactividad de los átomos de hidrogeno en posición orto y para del resorcinol, activados por el oh resorcinolicos. El primer paso de la reacción se condensa un derivado del metilol con resorcinol para formar primeramente, dihidroxidifenilmetano
Y sobre una condensación más amplia con la inclusión del puente del puente de metileno, se forman las novalaks
Estas poli condensaciones se llevan a cabo generalmente en solución acuosa por la adición lenta de una solución 40% de formaldehido a una solución acida de resorcinol, o por el mezclado de los componentes a temperatura ambiente y calentando entonces la mezcla. Para prevenir entrecruzamiento prematuro, la relación molar del resorcinol/formaldehido no deberá ser mayor de 1:0.8. Después de que se ha adicionado el formaldehido, se deja que se reaccione la mezcla hasta que haya desaparecido el olor del mismo. El extracto acuoso es entonces eliminado y el producto se lava con agua para eliminar el ácido presente. Las resinas obtenidas, por lo general son solubles en alcohol, esteres y cetona
MATERIALES Y REACTIVOS
Vaso de 50 ml Pipeta de 10 ml Balanza Bagueta Campana de extracción de gases Luna de reloj Pizeta Formaldehido (40%) Resorcinol HCL (concentrado) Probeta graduada de 25 ml
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL En un vaso de 50ml colocar10 ml de formaldehido(40%) y agregar 4gr de resorcinol(poco a poco) agitando con una bagueta .trasladar la mezcla a un recipiente descartable resistente a los ácidos , adicionar 10 gotas de HCL concentrado. Dejar en reposo y observar que el producto se endurece. Retirar el producto sólido y lavar con agua destilada.
CONCLUSIONES
Observamos al final de la reacción un polímero de color rojizo que adopto la forma del recipiente .la resina formada es un tanto quebradiza, lo cual depende de la cantidad de formaldehido utilizado, asi como el control de temperatura durante la reacción. La resina obtenida tiene buena resistencia a la humedad, se utiliza para adherir capas de madera en la fabricación de paneles multilaminares.
RECOMENDACIONES
La reacción que se obtuvo de la resina es exotérmica y eventualmente subirá espuma sobre el vaso de plástico por cual pueden ocurrir salpica miento por lo que se sugiere tomar medida de seguridad adecuadas, como la campana de extracción de gases . Cuando utilicemos los reactivos tener cuidado en el uso de la cantidad de (resorcinol/ formaldehido (40%)) para que la resina obtenida sea compacta y no quebradiza.
BIBLIOGRAFIA
Katime I, Katime O, Katime D “Introducción a la Ciencia de los materiales polímeros: Síntesis y caracterización”, Servicio Editorial de la UPV/EHU, Bilbao, España 2010 González Prolongo M “Propiedades químicas y físicas de los polímeros”. Universidad Politécnica de Madrid, 2013
CUESTIONARIO
Fundamente su experiencia mediante una reacción química.
Escriba otro método experimental para obtener este tipo de producto. AEROGEL DE RESORCINOL-FORMALDEHIDO
El material orgánico de estructura regular que se sintetiza para la obtención del carbón suele ser un aerogel de Resorcinol-Formaldehído. Cuando se ponen en contacto estas dos sustancias puras, la doble funcionalidad del resorcinol permite que ocurra una polimerización por reacción en etapas o pasos (una de las dos clases de polimerización, la otra es mediante reacciones en cadena). Este tipo de reacciones se denominan de condensación o policondensación, y proceden mediante la formación gradual de dímeros, trímeros, tetrámeros, etc., entre otros Conforme se va desarrollando la polimerización las cadenas poliméricas se conglomeran formando gránulos a nivel mesoscópico, y un sol a nivel macroscópico. El posterior entrecruzamiento de los gránulos da lugar a estructuras reticuladas, que finalmente dan la apariencia de un gel. La polimerización entre resorcinol y formaldehido procede de manera espontánea, y solo es necesario un medio acuoso, agitación y temperaturas entre 60-80°C para que la reacción ocurra. En ocasiones suele catalizarse con sales de sodio, pero este método es inadecuado para la presente investigación, dado que la presencia de heteroátomos diferentes a los metales activos (molibdeno y hierro) afectará el comportamiento catalítico del material y por tanto entregaría los resultados del sistema de interés enmascarados dentro de un sistema perturbado por la presencia del sodio. La síntesis del gel RF por sí sola ya entrega un material estructurado y de porosidad
considerable. Pero tal como se mencionó antes, la utilización de materiales adicionales durante la síntesis permite controlar aún más la estructura del material sintetizado. Los geles de RF suelen presentar mesoporosidad, la cual puede convertirse en nanoporosidad si durante la síntesis se utiliza una 28 suspensión de material nano coloidal como la sílice en dicha presentación. Este material se puede remover de la matriz al final de la pirolisis mediante un lavado en ácido fluorhídrico..
Indique las aplicaciones del polímero obtenido en l a industria química. La resina Resorcinol-Formaldehido es promovida como un eficiente y económico método para hacer endodoncia. El objetivo de la resina es penetrar dentro de los canales infectados y destruir las bacterias, para momificar así el remanente de tejido pulpar, obturando el canal y previniendo la reinfección. Modificaciones a esta técnica incluyen desde la eliminación parcial a total del tejido pulpar, según sea necesario. Los xerogeles de carbono son materiales carbonosos sintéticos producidos por la reacción de policondensación entre un benceno hidroxifilado (resorcinol, fenol, etc.) y un aldehído (formaldehído, furfural, etc.) en un disolvente (agua, metanol, acetona, etc.). Los xerogeles de carbono poseen una serie de propiedades que los hacen unos materiales con un alto valor añadido. Entre ellas se destacan que son materiales muy puros cuyas propiedades texturales y químicas se pueden diseñar a la medida de cada aplicación, mediante el control de distintos parámetros de síntesis, y se pueden obtener de la forma deseada (polvo, películas, cilindros, esferas, discos, monolitos, según las especificaciones del cliente). Además, presentan una alta porosidad, superficie específica y volumen de poros, una estructura porosa controlada con una estrecha distribución de tamaño de poro, baja resistividad y alta conductividad eléctrica, buenas propiedades térmicas y mecánicas. Estas propiedades hacen que los xerogeles de carbono sean materiales prometedores para varias aplicaciones potenciales, entre las que se encuentran, como material de electrodo para condensadores de doble capa o supe condensadores, materiales adsorbentes para la separación de gases, soporte de catalizadores y para el almacenamiento de hidrógeno.
Dar nombres comerciales polímero obtenido
de productos industriales donde se encuentre. el
La industria de las colas sintéticas para madera, a base de resinas sintéticas, ha tenido en España un gran desarrollo pero, por la precipitación de éste, se ha creado un cierto confusionismo en cuanto a su correcta aplicación y características Ante la inquietud que originaron ciertos fracasos industriales, el Consejo de la Asociación de Investigación Técnica de Industrias de Madera y Corcho, en colaboración con el Instituto Forestal de Investigaciones y Experiencias, acometió la ardua labor de ensayar y comprobar las características de 57 colas nacionales, de las cuales a nosotros sólo nos interesan tres, que son las que se emplean en la
fabricación de vigas de madera encolada y cuyos nombres comerciales son: Aerodux Al 185 (Resorcina formaldehido); Cascofen RS 240-M (Resorcina formaldehido); Cascofen P-8 (Fenol formaldehido); y Carbofen (Fenol formaldehido). Las dos primeras inmejorables, pero muy caras y las dos segundas de aceptable calidad y mucho más baratas.
Cascofen RS - 240 – M Es una cola basada en una resina de resorcina formaldehido en solución, y como endurecedor se emplea el RXS - 1, que permite el endurecimiento a baja temperatura. La mezcla debe prepararse así: — Cascofen RS - 240 - M: 5 partes en peso. — Catalizador RXS -1: 1 parte en peso. Las propiedades del Cascofen RS - 240 - M, son: — Aspecto: líquido rojo oscuro. — Viscosidad a 21 °C: 250-600 cps. — Contenido en sólidos: 56-60 %. Aerodux RL 185. Es una cola sintética preparada a base de resina resorcina/formaldehido que endurece con catalizador HP 150, o bien HP 155 a temperatura ambiente. La adición de los catalizadores debe ser en las siguientes proporciones:
Aerodux RL 185 Catalizador HP 150 Catalizador HP 155
Partes en peso(g) 100 20 20
Partes en volumen( cm3) 1.00 550 500
Los datos anteriores no significan que haya que emplear los dos catalizadores a la vez, sino uno u otro. El Aerodux RL 185 se suministra en solución de resina pardomarrón, acuoso- alcohólica, de baja viscosidad
ANEXO
RESINAS NATURALES En las últimas décadas, el uso de materiales cada vez menos contaminantes va en aumento gracias a la demanda de productos naturales, por parte de los consumidores, que reducen al mínimo el uso de productos petroquímicos y derivados. Utilizando materias primas, "verdes" la industria puede, de hecho, reducir el consumo de recursos fósiles, y por ende, la cantidad de dióxido de carbono liberado a la atmósfera y asumir una mayor responsabilidad en la explotación sostenible de los recursos naturales. Este enfoque mejora la gestión de los recursos disponibles, la calidad del aire, y el rendimiento general y la eficiencia global de nuestro planeta. Desde la revolución industrial, los taninos, tanto los hidrolizables como los condensados, se han utilizado para el curtido del cuero, gracias a su capacidad para formar complejos insolubles con las proteínas de la piel de los animales y luego para contrarrestar la acción de enzimas proteolíticas que alteran las condiciones físicas de la piel. En el campo de los adhesivos para paneles de madera, se utilizan exclusivamente los taninos condensados, ya que son capaces de forma resinas naturales termo endurecedoras con formaldehído. Los taninos, de hecho, tienen reactividad química y la capacidad de polimerización y entrecruzamiento con los sistemas de formaldehído similar a la obtenida con fenol y resorcinol-formaldehído. Además, los taninos forman enlaces fuertes y estables con formaldehído, lo que reduce los compuestos orgánicos volátiles (COV) en el medio ambiente y su impacto. Las resinas naturales, que se obtienen de diversas fuentes vegetales, presentan una mayor resistencia al color y al fuego que las resinas sintéticas (fenólicos y poliuretano). Se ha desarrollado una gama de taninos, principalmente extraídos de la madera de quebracho (Schinopsis balansae y Schinopsis Lorentz), un árbol de hoja perenne que crece en forma silvestre en la región del Chaco Sudamericano, que se extiende en el noreste de Argentina, Paraguay y Brasil, que se utiliza para muchas aplicaciones industriales, tales como:
Cartón corrugado Fundición Tableros de madera Pinturas y recubrimientos
Se estudió para reducir al mínimo el uso de productos químicos, para agilizar los procesos, reducir los tiempos de elaboración , mejorar la calidad y el rendimiento de los productos terminados respetando al medio ambiente y a las comunidades locales
