고분자합성실험 - 페놀(Phenol) 수지의 합성

목차

1. 실험 날짜 및 제목
1) 실험 날짜
2) 실험 제목

2. 실험 목적

3. 원리
1) 산 촉매를 이용한 페놀수지의 합성 (Novolac)
2) 염기성 촉매를 이용한 페놀수지의 합성 (Resole)

4. 실험기구 및 시약
1) 실험기구
2) 시약

5. 실험방법
1) 산 촉매를 이용한 페놀 수지의 합성방법
2) 염기 촉매를 이용한 페놀 수지의 합성방법

6. 실험결과
1) 사용한 시약
2) 실험과정
3) 산 촉매하에서의 페놀수지 합성 (Novolac Resin)
4) 이상적인 Novolac Resin의 질량

7. 고찰
1) 산, 염기 촉매를 사용하는 이유
2) 페놀과 포름알데히드의 비율
3) 페놀수지의 색깔
4) 페놀수지의 수득률
5) 중합도
6) 참고) 경화된 페놀수지는 유기 용매에 녹지 않는데 비해서 노볼락 수지는 에탄올이나 아세톤에 녹는 이유는 무엇인가?

본문내용

1. 실험 날짜 및 제목
1) 실험 날짜: 2022.09.30.
2) 실험 제목: 페놀(Phenol) 수지의 합성

2. 실험 목적
- 페놀과 폼알데하이드의 축합반응에 의해 합성되는 수지인 페놀수지를 산촉매와 염기촉매 하에서 직접 제조해보고, 그 메커니즘을 이해할 수 있다.

3. 원리
페놀수지는 1872년 독일의 베이어(Beyer)에 의해 페놀(Phenol)과 포름알데히드 (Formaldehyde)의 중합반응에 의해 처음으로 합성되었다. 그 후 미국의 배클랜드 (L. H. Bakeland)에 의해 1907년에 페놀수지를 이용한 성형폼이 개발되면서 오늘 날 Bakelite라는 상품명으로 개발되어 널리 응용되고 있다.
페놀수지의 용도는 우수한 전기절연성, 기계적 강도, 화학적 안정성 및 내열성이 우 수하여 전기, 전자기기, 통신, 자동차산업, 건축재료, 철강 등의 다양한 분야에서 소 재개발에 응용되고 있다. 그러나 각종 플라스틱이 공업화되면서 페놀수지의 단점인 색조의 제약과 성형성 등에 한계가 있어 수요가 침체되어 왔다.

페놀수지는 페놀과 포르말린이 촉매인 산과 알칼리에 각각 반응하여 제조된다. 촉 매의 종류에 따라 아래의 그림과 같은 공정으로 페놀수지 제품이 제조되며, 제조공 정에 따라서 제품과 물성이 달라지는 특성을 갖고 있다.

산 촉매와 반응할 경우 노볼락(Novolac)형이 얻어지고, 알칼리 촉매와 반응할 경우 레졸(Resole)형이 제조된다.
레졸형 페놀수지는 염기성 조건하에서 페놀과 포름알데히드의 반응으로 얻어지는 데, 페놀에 과량의 포름알데히드를 반응시키는 부가반응(1단계 반응)과 반응물을 가 온하여 물을 제거하는 축합반응(2단계 반응)으로 이루어진다.
1단계 반응인 부가반응에서는 포름알데히드/페놀의 몰 비가 1 이상에서 반응촉매인 수산화나트륨(NaOH), 수산화암모늄(NH4OH), 수산화칼륨 및 수산화바륨 등 염기성 촉매 존재 하에서 반응시킨다.

참고 자료

한국고분자학괴, “고분자실험”, 자유아카데미, p17~22
J. Korean Ind. Eng. Chem., Vol.16, No.2, April 2005, 288-291, Resole형 페놀수지의 합성과 반응특성, 이수복 and coworker
https://en.wikipedia.org/wiki/Magnesium_stearate
https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%8E%98%EB%86%80
https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%8F%BC%EC%95%8C%EB%8D%B0%ED%95%98%EC%9D%B4%EB%93%9C
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위키백과 – 페놀포름알데히드 수지
고분자화학 (안태완, 2001), 142-146p