Fenol-formaldehid
Sokan a modern műanyagipar kezdete 1907-re állítják, amikor Leo Hendrik Baekeland, a belga származású amerikai vegyész szabadalmat kért egy fenol-formaldehid hőre keményedő hőre keményedő anyagról, amelyet végül a Bakelite márkanéven ismerték el. Fenolgyanta néven is ismert, a fenol-formaldehid polimerek voltak az első teljesen szintetikus polimerek, amelyeket forgalomba hoztak. Noha az öntött termékek már nem képviselik a legfontosabb alkalmazásukat, ragasztóként történő felhasználásuk révén a hőre keményedő polimerek teljes termelésének csaknem a felét képviselik.
A fenolgyantákkal végzett kísérletek valójában Baekeland munkáját megelőzték. 1872-ben a német kémikus, Adolf von Baeyer kondenzált trifunkcionális fenolt és difunkciós formaldehidet készített, majd az azt követő évtizedekben Baeryer diákja, Werner Kleeberg és más kémikusok megvizsgálták a termékeket, ám nem tudták folytatni a reakciót, mert képtelenek kristályosodni és jellemezni az amorf gyantás termékeket. Baekelandnek sikerült 1907-ben irányítani a kondenzációs reakciót, hogy előállítsák az első szintetikus gyantát. Baekeland képes volt megállítani a reakciót, miközben a gyanta még olvadható, oldható állapotban volt (A szakasz), amelyben oldható oldószerben oldható, és töltőanyagokkal és erősítőkkel összekeverhető, amelyek felhasználható műanyaggá alakítják. A gyantát, amelyet ebben a szakaszban resolnak hívnak, azután a B-szakaszba vitték, ahol - bár csaknem infúzióval és oldhatatlansággal - még hővel meg lehet lágyítani, hogy az a forma végső formájává váljon. Teljesen kikeményedett, hőre keményedő stádiuma a C fokozat volt. 1911-ben a Baekeland General Bakelite Company Perth Amboy-ban (NJ, Egyesült Államok) kezdte meg működését, és hamarosan sok cég Bakelite műanyag termékeket használt. A műanyag piacon, amelyet gyakorlatilag monopolizált a cellulóz, egy nagyon tűzveszélyes anyag, amely könnyen oldódik és hővel meglágyul, a Bakelite készen áll az elfogadásra, mivel oldhatatlanná és átalakíthatatlanná teheti. Ezenkívül a hőre keményedő termék jelentős mennyiségű inert alkotóelemet elvisel, ezért módosítható különféle töltőanyagok, például fa liszt, pamut nyáj, azbeszt és apróra vágott anyag beépítésével. Kiváló szigetelő tulajdonságainak köszönhetően a gyantát aljzatokba, gombokba és rádió tárcsákba készítették, és a gépjárművek elektromos rendszereiben használták.
Két módszert használunk fenol-formaldehid polimerek előállítására. Az egyik, egy feleslegben lévő formaldehiddel reagáltatjuk fenol jelenlétében egy bázis jelenlétében, oldószerként víz oldatban, és megkapjuk a rezol, amely egy alacsony molekulatömegű prepolimer CH 2 OH-csoportok kapcsolódnak fenol gyűrűk. Hevítés közben a reszol további víz és formaldehid veszteséggel kondenzál, így hőre keményedő hálózati polimereket kap. A másik eljárás során a formaldehidet feleslegben lévő fenollal reagáltatjuk savkatalizátor alkalmazásával, novolakknak nevezett prepolimerek előállítása céljából. A novolakkok hasonlóak a polimerhez, azzal a különbséggel, hogy sokkal alacsonyabb molekulatömegűek és továbbra is hőre lágyuló műanyagok. A hálózati polimerré történő keményítést több formaldehid vagy - általában - olyan vegyületek hozzáadásával érik el, amelyek melegítéskor formaldehiddé bomlanak.
A fenol-formaldehid polimerek kiváló faragasztókat képeznek a rétegelt lemezhez és a forgácslaphoz, mivel kémiai kötéseket képeznek a fa fenolszerű lignin alkotórészével. A ragasztók valójában ezeknek a polimereknek a legnagyobb piacát képviselik. A polimerek sötét színűek a polimerizáció során fellépő oldalsó reakciók eredményeként. Mivel színe gyakran pácolja a fát, nem alkalmasak belső dekorációs táblákra. Kiváló ragasztóanyag a külső rétegelt lemezhez, jó nedvességállóságuknak köszönhetően.
A fenolgyantákat, amelyeket mindig szálakkal vagy pelyhekkel erősítik meg, hőálló tárgyakká is alakítják, például elektromos csatlakozókkal és készülékek fogantyúival.
Karbamid-formaldehid polimerek
A karbamid-formaldehid polimerekből előállított gyanták a ragasztókban és kötőanyagokban az 1920-as években kezdték meg a kereskedelmet. Ezeket ugyanúgy dolgozzák fel, mint a rezoolekat (azaz feleslegben lévő formaldehidet használnak). A fenolokhoz hasonlóan a polimereket is alkalmazzák fa ragasztóként, de mivel enyhébb színűek, jobban megfelelnek belső rétegelt lemezekhez és dekoratív burkolatokhoz. Kevésbé tartósak, és nem rendelkeznek elegendő időjárás-ellenállással a külső alkalmazásokhoz.
A karbamid-formaldehid polimereket a textilszálak kezelésére is használják a ráncok és a zsugorodás ellenállásának javítása érdekében, és alkidfestékekkel keverik őket, hogy javítsák a bevonat felületi keménységét.
Melamin-formaldehid polimerek
Ezek a vegyületek feldolgozásukban és alkalmazásukban hasonlóak a karbamid-formaldehid gyantákhoz. Ezenkívül nagyobb keménységük és vízállóságuk miatt alkalmasak dekorációs étkészlethez és a Formica Corporation által kifejlesztett és Formica márkanéven forgalmazott asztali és munkalapi termékekbe való előállításra.
A melamin alapú polimereket széles körben alkalmazzák térhálósító szerként a sütött felületbevonó rendszerekben is. Mint ilyenek, számos ipari alkalmazásuk volt - például az autófesték bevonatában, valamint a készülékek és fémbútorok bevonatában. A bevonatokban való felhasználásuk azonban csökken a formaldehid-kibocsátás korlátozása miatt, amely ezen bevonatok fő alkotóeleme.
cellulozikumok
A cellulóz (C 6 H 7 O 2 [OH] 3) egy természetesen előforduló polimer, amely ismétlődő glükóz egységekből áll. Természetes állapotában (natív cellulóz néven ismert) már régóta kereskedelmi rostként szüretelték - mint a pamutban, lenben, kenderben, kapokban, szizálban, jutában és ramiben. A fa, amely cellulózból és egy komplex hálózati polimerből, úgynevezett ligninből áll, általános építőanyag. A papírt natív cellulózból is gyártják. Noha egy lineáris polimer, a cellulóz hőre keményedő; vagyis állandó, kötött szerkezeteket képez, amelyeket hővel vagy oldószerekkel nem szabad meglazítani anélkül, hogy kémiai bomlást okoznának. Hőkeményedő viselkedése a cellulózmolekulák közötti erős dipoláris vonzásokból származik, amelyek tulajdonságai hasonlóak az összekapcsolt hálózati polimerek tulajdonságaihoz.
A 19. században módszereket fejlesztettek ki a fa-cellulóz kémiai elválasztására a lignintől, majd a cellulóz visszanyerésére az eredeti összetételhez, szálas (műselyem) és műanyag (celofán) felhasználáshoz. A cellulóz észter- és éter-származékait szintén kifejlesztették, és szálakként és műanyagként használtak. A legfontosabb vegyületek a cellulóz-nitrát (nitrocellulóz, cellulózmá alakítva) és a cellulóz-acetát (korábban acetát-rayon néven ismert, ma már egyszerűen acetát néven ismertek). Mindkét kémiai származék a cellulóz szerkezetén alapult
ahol X jelentése NO 2 abban az esetben, a nitrát és COCH 3 abban az esetben, az acetát.
