Fenol formaldehid
Mnogi datiraju početak moderne industrije plastike do 1907. godine, kada je Leo Hendrik Baekeland, američki kemičar rođen u Belgiji, podnio zahtjev za patent termoseta feno-formaldehida koji je s vremenom postao poznat pod zaštićenim imenom Bakelite. Poznati i kao fenolne smole, polimeri fenol-formaldehidi bili su prvi potpuno sintetički polimeri koji su komercijalizirani. Iako prešani proizvodi više ne predstavljaju njihovu najvažniju primjenu, upotrebom ljepila oni i dalje predstavljaju gotovo polovicu ukupne proizvodnje termoreaktivnih polimera.
Eksperimenti s fenolnim smolama zapravo su prethodili radu Baekelanda. 1872. njemački kemičar Adolf von Baeyer kondenzirao je trifunkcionalni fenol i disfunkcionalni formaldehid, a u sljedećim desetljećima Baeyerov student Werner Kleeberg i drugi kemičari istraživali su proizvode, ali nisu uspjeli istražiti reakciju jer nisu mogli kristalizirati i karakterizirati amorfne smolaste proizvode. Baekeland je 1907. uspio kontrolirati reakciju kondenzacije za proizvodnju prve sintetičke smole. Baekeland je uspio zaustaviti reakciju dok je smola još bila u topljivom, topljivom stanju (stupanj A), u kojem je mogla biti otopljena u otapalima i pomiješana s punilima i pojačanjima koja bi je pretvorila u korisnu plastiku. Smola, u ovoj fazi koja se naziva rezola, tada je dovedena u fazu B, gdje se, iako gotovo infuzivna i netopljiva, još uvijek mogla ublažiti toplinom do konačnog oblika u kalupu. Potpuno izliječen, termoset, bio je stupanj C. 1911. Baekelandova generalna bakelitna kompanija započela je s radom u Perth Amboyu, NJ, SAD, a ubrzo nakon toga mnoge su tvrtke koristile bakelitne plastične proizvode. Na tržištu plastike koji je gotovo monopoliziran celuloidom, lako zapaljivim materijalom, koji se lako otapa i omekšava toplinom, Bakelit je našao prihvaćanje jer ga može učiniti netopljivim i nepouzdanim. Nadalje, termootporni proizvod podnosi znatne količine inertnih sastojaka i stoga se može modificirati ugradnjom različitih punila, poput drvnog brašna, jata pamuka, azbesta i sjeckane tkanine. Zbog izvrsnih izolacijskih svojstava, smola je izrađena u utičnice, gumbe i brojčanike za radio uređaje te se koristila u električnim sustavima automobila.
Dvije metode se koriste za izradu polimera feno-formaldehida. U jednom, suvišak formaldehida reagira s fenolom u prisutnosti baznog katalizatora u vodenoj otopini kako bi se dobilo pendžetiran, što je prepolimer male molekularne težine sa CH 2 OH skupine vezane na fenolnog prstena. Nakon zagrijavanja, rezon se dalje kondenzira, gubitkom vode i formaldehida, čime se dobivaju termoreaktivni mrežni polimeri. Druga metoda uključuje reakciju formaldehida s viškom fenola koristeći kiseli katalizator za proizvodnju predpolimerima nazvanih novolaci. Novolaci nalikuju polimeru samo što su mnogo niže molekulske težine i još uvijek su termoplastični. Otvrdnjavanje mrežnog polimera postiže se dodavanjem više formaldehida ili, češće, spojeva koji se raspadaju do formaldehida zagrijavanjem.
Fenol-formaldehidni polimeri čine izvrsna ljepila za drvo za šperploču i iverice jer tvore kemijske veze s fenolnom ligninskom komponentom drva. Ljepila za drvo zapravo su najveće tržište ovih polimera. Polimeri su tamne boje kao rezultat nuspojava tijekom polimerizacije. Budući da njihova boja često mrlje drvo, nisu prikladne za unutarnju dekorativnu oblogu. Ipak su ljepilo izbora za vanjsku šperploču, zbog dobre otpornosti na vlagu.
Fenolne smole, uvijek ojačane vlaknima ili ljuskicama, također se lijevaju u predmete otporne na toplinu, poput električnih konektora i ručica uređaja.
Urea-formaldehidni polimeri
Smole proizvedene od urea-formaldehidnih polimera počele su se komercijalno upotrebljavati u ljepilima i vezivima u 1920-ima. Obrađuju se na gotovo isti način kao i ostaci (tj. Pomoću viška formaldehida). Kao i fenoli, polimeri se koriste kao ljepilo za drvo, ali, budući da su svjetlije boje, prikladniji su za unutarnju šperploču i ukrasne obloge. Međutim, manje su izdržljivi i nemaju dovoljno vremenske otpornosti da bi se mogli koristiti u vanjskim prostorima.
Urea-formaldehidni polimeri se također koriste za tretiranje tekstilnih vlakana kako bi se poboljšala otpornost na bore i skupljanje, a pomiješaju ih sa alkidnim bojama kako bi se poboljšala površinska tvrdoća premaza.
Melamin-formaldehidni polimeri
Ti su spojevi slični urea-formaldehidnim smolama u njihovoj obradi i primjeni. Osim toga, njihova veća tvrdoća i otpornost na vodu čini ih pogodnim za ukrasne posuđe za jelo i za izradu proizvoda za stol i druge proizvode koji je razvila korporacija Formica i prodala se pod zaštićenim nazivom Formica.
Polimeri na bazi melamina također su intenzivno korišteni kao sredstva za umrežavanje u sustavima površinskih premaza. Kao takvi imali su brojne industrijske primjene - na primjer, u automobilskim premazima i finišama za uređaje i metalni namještaj. Međutim, njihova se upotreba u prevlakama smanjuje zbog ograničenja emisije formaldehida, glavne komponente ovih prevlaka.
celuloze
Celuloza (C 6 H 7 O 2 [OH] 3) je prirodni polimer se sastoji od ponavljanja jedinice glukoze. U svom prirodnom stanju (poznato kao izvorna celuloza) dugo se sakuplja kao komercijalno vlakno - poput pamuka, lana, konoplje, kapoka, sisala, jute i ramija. Drvo, koje se sastoji od celuloze u kombinaciji sa složenim mrežnim polimerom zvanim lignin, čest je građevinski materijal. Papir se također proizvodi od nativne celuloze. Iako je linearni polimer, celuloza je termoseptirajuća; to jest, tvore trajne spojene strukture koje se ne mogu rastrgati toplinom ili otapalima bez uzrokovanja kemijskog raspada. Njegovo termosetno ponašanje proizlazi iz jakih dipolarnih privlačnosti koje postoje između molekula celuloze, dajući svojstva slična onima međusobno povezanih mrežnih polimera.
U 19. stoljeću razvijene su metode za kemijsko odvajanje drvene celuloze od lignina, a zatim i za povrat regeneracije celuloze u prvobitni sastav, koji se upotrebljava i od vlakana (zraka) i od plastike (celofan). Esterski i eterski derivati celuloze također su razvijeni i korišteni su kao vlakna i plastika. Najvažniji spojevi bili su celulozni nitrat (nitroceluloza, pretvorena u celuloid) i celulozni acetat (ranije poznat kao acetatni rajon, a sada poznat jednostavno kao acetat). Oba ova hemijska derivata bila su bazirana na celuloznoj strukturi
X je s NO 2 u slučaju nitrata i COCH 3 u slučaju acetata.
