3.Novalak ve Resoller

Fenol formaldehit reçineleri ile ilgili çeviri çalışmamın üçüncü bölümünde sınıflandırmaya paylaşmak istiyorum.

1. Novalaklar

Fenolik reçinelerin polikondensasyonu ilk adımı, her zaman karbonil içeriğinin (genellikle formaldehit) elektrofilik saldırısıdır.Bu da fenol molekülünün (Denklem.1 – asit katalizli)orto ve para pozisyonlarına veya fenolat anyonunun (Denklem.2 – baz katalizli) saldırısı ile olur.

Hidroksimetil bağlı fenoller fenolün kendisinden daha fazla reaktif olduğundan dolayı hdiroksimetilasyon molekülde devam eder. Hidroksimetil durumu kararlı olmayan bir orta durumdur. Hızlıca içerik metilen köprüleri ile bağlı bir duruma dönüşür (Denklem.3).  Bu reaksiyon aynı zamanda her bir orto  ve para pozisyonunda gerçekleşir. Temelde hidroksimetil grupları stabil olabilir. Yüksek sıcaklıklarda, bununla birlikte, Denklem.3’e bağlı olarak her biri metilen köprleri ile bağlanırlar. Cross-linking oluşumu yolu ile polialkilasyonu engellemek ileriki işlemlerde daha zor veya imkansızdır. Bir molden daha az formaldehit bir mol fenol başına ilave edilmelidir.

Novalaklar bazen kimyasal olarak modifiye edilmiş sentetik reçineler olarak kullanılmıştır. Bunların ana kullanım alanlarında temel olarak hegzametilen tetra amin ile ağlaşma yapılmasıdır. Reaksiyon katalizörle 150 ^oC’de Denklem.4’e göre gerçekleşir.

2. Resoller

Fenolat anyonu şeklindeki yapıların asidik ortamda, hidroksimetil gruplarının hızlıca metilen köprülerine dönüşmesidir. Bu nedenle, resollerin sentezi, zayıf asit veya bazın tuzu veyahut da baz katalizli olarak sadece gerçekleşebilir (Denklem.2). Sıcaklık 40^oC’nin üzerine doğru hidroksimetil grupları, katalizöre ihtiyaç duymadan su çıkışı ile birbirleri arasında reaksiyona girerler (Denklem.5). Dimetilen eter köprüsü, para pozisyonundan çok orto pozisyonunda daha kararlıdır. Formaldehitin eliminasyonu ile de metilen köprülerine dönüşürler (Denklem.6). Formaldehit boşta kalmış olur ve daha sonra yeni hidroksimetil grupları oluşması için (eğer hala reaksiyona girecek bir reaktif kalmışsa) reaksiyon ortamında bulunmuş olur.

Resoldeki hidroksimetil grupları, aynı zamanda direkt olarak farklı fenol molekülleri ile Denklem.3’teki gibi reaksiyon verebilir. Resollerde bundan dolayı, üç farklı formaldehit türevi meydana gelir:

1. Bağıl olarak dayanıklı metilen köprüleri (Ancak, novalakların köprüleşme türüne bağlı olarak oluşur.),
2. Kondensasyon reaksiyonuna kendisi de uygun olan hidroksimetil grupları,
3. Dimetilen eter köprüleri

Resollerin yapısı, hammadden seçimine ve aralarındaki molar orana sadece bağlı değildir. Aynı zamanda, oluşum sıcaklığına, başlangıç maddesinin konsantrasyonuna, çözücünün bulunup bulunmamasına, katalizör türüne ve konsantrasyonuna bağlıdır. Bu parametreler, novalak söz konusu olduğunda yapıyı daha iyi tanımlamaya sebep olur.

Katalizör içeren sentetik reçineler,  endüstriyel olarak kullanılma hazırdır. Bununla birlikte, katalizör aynı zamanda uzaklaştırılmış olmalıdır. Dimetil eter köprülerinin hidroksi metil gruplarına doğru değişmesi için katalizöre ihtiyaç yoktur. Sıcaklığı arttırmak yeterlidir.

Bir benzerlik kurmak gerekirse, resollerin hidrofilik karakteri, hidroksimetil gruplarının alkolle Denklem.7’ye bağlı olarak eterifikasyonu ile karşılaştırılabilir.

Kanaklar:

1. Wolfgang, H., Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Phenolic Resins. Wiesbaden. Germany : Wiley VCH, 2004.

2. Can, M., E. Bulut ve M. Özacar, “Synthesis and Characterization of Gallic Acid Resin and Its Interaction with Palladium(II), Rhodium(III) Chloro Complexes,” Ind. Eng. Chem. Res., 2012, 51 (17), pp 6052–6063.  DOI: 10.1021/ie300437u