Фурфурол и фурановые смолы
Внедрение синтетических смол может принести много пользы в самых разных областях, но доступность фенолов и формальдегида в ощутимых количествах до организации серьезного коксо- или лесохимического производства весьма ограничена. Кроме того, даже при наличии фенола попаданец скорей всего направит его на производство пикриновой кислоты. Но есть более доступная альтернатива – это фурфурол.
Фурфурол был получен в 1840 году шотландским химиком Стенхаусом из отрубей (отсюда и название, на латыни furfur и есть отруби). Фурфурол представляет собой бесцветную жидкость (однако быстро темнеет при хранении) с запахом, напоминающий минадаль или ржаной хлеб, в ходе выпечки которого он также образуется. При этом фурфурол весьма доступен и крайне дешев, поскольку легко образуется при кислотном гидролизе растительного сырья с высоким содержанием пентоз – отрубей, шелухи подсолнечника, соломы, кукурузных кочерыжек, жмыха сахарного тростника, опилок лиственных пород дерева. Для этого достаточно залить измельченное сырье слабым раствором серной кислоты (5-10%) и отогнать фурфурол с водяным паром.
Из 100 кг сухих кукурузных кочерыжек, например, можно получать 12-15 кг фурфурола. В кубовом остатке остается глюкоза и другие сахара, которые дальше можно пускать на производство спирта после нейтрализации кислоты. Целлюлоза, более устойчивая к гидролизу (гидролиз целлюлозы потребует нагревания под давлением, до более высокой температуры, или концентрированных кислот), остается в практически неизменном виде, разве что за счет разрушения аморфных областей волокна получаются очень короткими.
Фурановые смолы, получаемые из фурфурола, благодаря своей доступности довольно широко применяются в промышленной сфере, однако в быту практически не известны, в отличие от тех же фенол-формальдегидных или эпоксидных. Фурановые смолы обладают весьма ценным комплексом свойств – высокой теплостойкостью, устойчивостью к кислотам, практически негорючи. Основные недостатки – хрупкость (что характерно и для фенол-формальдегидных смол), темный цвет и посредственная адгезия к металлам.
Для получения смол фурфурол или конденсируют с ацетоном в присутствии щелочи как катализатора, получая так называемый мономер ФА, или переводят в фуриловый спирт (доступный попаданцу вариант – диспропорционирование фурфурола на фуриловый спирт и фуранкарбоновую кислоту под действием щелочи), который далее олигомеризуется в кислых условиях.
Отверждение фурановых смол производится действием кислот (серной или бензолсульфокислоты при обычной температуре, щавелевой кислоты или хлорида аммония при нагревании). При более высокой температуре (выше 150 °С) отверждение проводит и без катализатора.
Фаолит (материал на основе асбеста и фурановой смолы) применяется как тепло- кислотоупорный материал в виде труб и футеровки. На сернокислотном заводе попаданца точно найдет применение.
Большая часть фурановых смол используется как связующее для песчаных литейных форм, особенно при отливке больших изделий, где требуется высокая прочность формы. Потенциал для попаданца тоже огромный.
Мономер ФА широко используется в производстве водостойкой фанеры, поскольку такая фанера более устойчива к влаге, чем фенол- или карбамид-формальдегидная. Применения найдется в любом месте в любой эпохе.
Сам по себе фуриловый спирт, за счет своей низкой вязкости, хорошо подходит для пропитывания дерева. Последующая полимеризация проводит к дерево-полимерному композиту, устойxивому к влаге и гниению, и с большей твердостью, жесткостью и прочностью на сжатие.
В последние годы, в связи с интересом к возобновляемому сырью и активному финансированию таких работ, фурановые смолы рассматриваются как связующие для стекло-, угле- и органопластиков. Свойства получаемых композитов вполне сопоставимы с фенол-формальдегидными, эпоксидными или полиэфирными.
Источник: Попаданцев.Нет
