Смола (материал)

Капля смолы
Смола, выходящая из сосновой шишки
Натуральные смолы, которые использовались / используются в европейской росписи панелей.

Что касается смол, различают натуральные и синтетические смолы.

Натуральные смолы представляют собой смеси твердых, аморфных , нелетучих, липофильных растительных продуктов. После естественных или искусственных повреждений они появляются в виде вязкой массы от некоторых растений, в основном от деревьев. Их либо растворяют в эфирном масле - тогда их называют бальзамами . Или смолы выходятиз растений ввиде эмульсий или суспензий в водных растворах слизи с небольшим количеством эфирного масла - тогда после высыхания их называют смолой камеди . Смолы, вероятно, служат растениям в первую очередь для защиты отповреждений и защиты от насекомых-вредителей. В случае бальзамов вязкая масса затвердевает за счет испарения эфирных масел, и остается более или менее твердая смола от желтоватого до коричневатого цвета. Чистые натуральные смолы при нагревании становятся мягкими и, наконец, жидкими. Они почти не растворяются в воде, а в жирных или эфирных маслах или в неполярных растворителях . В отличие от чистых смол, каучуковые смолы также содержат водорастворимый компонент слизи.

Исторически смолы использовались по-разному, в том числе в медицине, судостроении и живописи в качестве связующего и лака . Сегодня природные смолы в значительной степени заменяются синтетическими, особенно в промышленности.

Синтетические смолы сегодня используются в основном в промышленности, а также в художественной и реставрационной сферах. В промышленности они служат промежуточным звеном при производстве термореактивных пластмасс и являются компонентами красок и клеев . Это мягкие твердые вещества или высоковязкие вещества, которые обычносодержат форполимеры с реакционноспособными функциональными группами . Вопреки рекомендациям IUPAC , сшитые пластмассы (термореактивные пластмассы) иногда называют «смолами» в пластмассовой промышленности. В живописи они используются как связующее ( акриловая краска ) и как финишный лак, в реставрации как связующее при ретуши, а также как финишный лак.

Натуральная смола

Подтекает смола из пиломатериалов. Капля натягивает нить с затвердевающей морщинистой кожей, за которой следует свежая, округлая, блестящая капля наверху.
Смола, вытекающая из ствола красной пихты
Сок дерева с закрытым насекомым
Добыча древесного сока
Смола от Protium Sp. Из рода семейства бальзамических деревьев

Натуральные смолы представляют собой смесь различных химических веществ. Преобладающими соединениями по количеству являются смоляные кислоты , которые относятся к карбоновым кислотам. Свежие смолы по-прежнему в значительной степени состоят из летучих и ароматических соединений. Если они испаряются, оставшийся материал становится тверже и тверже. Кроме того, реакции полимеризации , сшивания и окисления приводят к затвердеванию осадка.

Смола хвойных деревьев , особенно сосны , которая широко используется в большинстве случаев , представляет собой вязкую, липкую и сильно пахнущую жидкость. Он легкий в масле, легко растворяется в спирте и частично растворяется в бензине , тонком скипидаре также в аммиаке .

Различают смолы недавнего происхождения , повторно -ископаемые или полу-ископаемые и ископаемые . В то время как недавние смолы происходят из деревьев, которые все еще живы сегодня ( скипидар , бальзамы , жевательный лак , канифоль , сандарак и мастика ), недавние ископаемые смолы произошли от более ранних представителей древесных пород, некоторые из которых все еще существуют сегодня. Это так называемые копалы . Ископаемая смола известна как янтарь . Деревья происхождения обычно не могут быть идентифицированы. Считается, что балтийский янтарь происходит из доисторических пород хвойных деревьев . Ископаемые смолы плохо растворяются в спирте.

Выделения овощей без фракции смол в основном состоят из полисахаридов и растворимы в воде. Они не относятся к натуральным смолам. Каучуковые смолы представляют собой смешанные формы водорастворимых и смолистых компонентов .

Образование и приобретение

Смолы деревьев являются вторичными продуктами метаболизма растений, которые переносятся на поверхность растений через каналы смолы (см. Также биосинтез терпенов ). В нормальном жизненном цикле деревья, производящие смолу, образуют «физиологическую смолу». После травм количество образовавшихся увеличивается, рану закрывают «патологической смолой».

Систематическое извлечение древесного сока осуществляется с помощью смолы . Искусственные травмы вызваны царапанием коры, и вытекающая смола собирается в контейнере. Используемые деревья включают сосну, лиственницу и сандарак . Смолы ископаемых деревьев, такие как янтарь, получают путем обыскивания обширных территорий (например, пляжей), разведки или добычи полезных ископаемых .

Обработка и использование

Вероятно, наиболее известным продуктом из натуральных смол является канифоль , которая в основном получается из смолы сосны и ели и используется во многих продуктах, например Б. в качестве клея для лейкопластырей, жевательной резинки и для обработки волосков смычка на струнных инструментах. Канифоль представляет собой твердый остаток , который возникает , когда смола хвойных деревьев нагревается после того, как скипидар масло было отгоняли. Колофония, омыленная щелочью или модифицированная реакцией Дильса-Альдера с малеиновым ангидридом , используется в производстве бумаги для придания ей гидрофобности. Этот процесс, известный как калибровка , улучшает возможность написания и печати на бумаге.

Смолы как хвойных ( скипидар , мастика ), так и лиственных ( даммар ) играли важную роль в европейской масляной живописи . Они использовались в сочетании с другими веществами в качестве связующих для цветных пигментов с 15 века . Качество масляно-смоляных красок имело несколько преимуществ по сравнению с ранее распространенными красками. Прежде всего, они позволяли получить больше нюансов за счет более мягких переходов цвета за счет лучшей смешиваемости. Тем самым были вытеснены темперная живопись , связующими веществами которой являются эмульсии, и даже более ранние Wachsmalerei . Кроме того, смолы издревле использовались при производстве красок .

В Греции в вино добавляют смолу сосны Алеппо , которая придает ему особый аромат. Это вино называется рецина . Некоторые тропические смолы , такие как Elemi и Копала , а также особенно мирра и ладан до сих пор используются в качестве ладана сегодня.

Смолы - это экстракты обезвоженных натуральных смол. Они используются в качестве промежуточных продуктов в химической промышленности, например, в качестве синтетического каучука, для морских красок или для производства пигментов. Мыло из смолы, также предназначенное для промышленного использования, называется дрезинатом . Резорцин , дистиллят из природных смол, используется в качестве усилителя адгезии в конструкции шин, а также для производства красителей, пластмасс, адгезивов и антипиренов, а также в фармацевтике.

использовать

рынок

Годовая потребность химической промышленности Германии в натуральных смолах оценивается в 31 000 т (включая натуральные воски). Германия ежегодно импортирует от 5000 до 16000 т обезвоженных натуральных смол. В количественном отношении натуральные смолы используются преимущественно в производстве красок, лаков и клеев.

Синтетическая смола

Смолы (также называются синтетические смолы ) согласно ISO 4618: 2014 Краски и лаки - термины полимеризацией - полиприсоединением - или синтетическими смолами поликонденсации . Согласно соглашениям IUPAC , это мягкие твердые вещества или высоковязкие вещества, которые обычно содержат форполимеры с реакционноспособными функциональными группами . При обработке синтетические смолы обычно состоят из двух основных компонентов. Смешивание обеих частей (смолы и отвердителя) приводит к реакционноспособному составу смолы. В процессе отверждения вязкость увеличивается, и по окончании отверждения получается плавкий пластик ( термореактивный ). После ИЮПАК термореактивные изделия (нем. Термореактивные ) нельзя называть смолами.

Синтетические смолы могут быть модифицированы натуральными веществами, например растительными или животными маслами или натуральными смолами, такими как. Б. с алкидными смолами . Природные смолы, модифицированные путем этерификации или омыления , также называют синтетическими смолами . В широком смысле и вопреки рекомендациям IUPAC, все полимеры , являющиеся основой для пластмасс, органических покрытий, красок и т.п., в промышленности (особенно в англоязычном мире) называются смолами. Таким образом, без необходимости обозначать полиэтилен как полиэтиленовую смолу или по-английски как полиэтиленовую смолу . ISO 472: 2013 Пластмассы - Термины создает крайне неоднородное, мало пригодное для использования поле терминов . Слово « смола» прямо или косвенно приравнивается к слову « пластик», а также к формовочной смеси, используемой в производственном процессе, или вообще к полимеру .

Свойства и обработка

Синтетические смолы обычно представляют собой жидкие или твердые аморфные продукты без резкого кипения или температуры плавления . Для промышленного использования смолы часто доступны в форме эмульсии или суспензии или производятся в этой форме. Многие из этих смол в принципе также используются в качестве реальных растворов , но, поскольку именно в этих растворителях есть наиболее необходимые для летучих органических соединений растворители , эта доля сокращается. В случае классических смол, таких как фенольные смолы, отверждение происходит за счет поликонденсации; поэтому они называются конденсационными смолами и должны обрабатываться под высоким давлением. Смолы, которые при отверждении образуют термореактивные материалы без отделения летучих компонентов, важны для промышленности. Эти смолы называются реактивными смолами . Примером этого являются фотоинициируемые отверждаемые акрилаты с радикальной полимеризацией, протекающей под действием УФ или видимого света. С другой стороны, эпоксиды затвердевают в результате полиприсоединения, также без расщепления.

Отверждаемые формовочные смеси обычно представляют собой сыпучие смеси, которые перерабатываются в формованные детали и полуфабрикаты в процессе горячего формования с немедленным последующим необратимым отверждением при повышенной температуре. В этом случае часто требуется высокое давление для полного заполнения формы. Синтетическая смола часто обрабатывается методом литья. Здесь литейную смолу заливают в многоразовую или утерянную форму.

история

  • 1902: Разработка первой технически пригодной синтетической смолы ( Карл Генрих Мейер ): фенолформальдегидная смола («Лаккаин»), заменитель шеллака.
  • 1907: «Патент на тепло и печать» Лео Хендрика Бэкеланда → Отверждение фенольных смол : первые термореактивные пластмассы ( бакелит )
  • 1910: Патент на Dr. Курт Альберт и д-р. Людвиг Беренд за первую маслорастворимую синтетическую смолу на основе фенолов и формальдегида («Альбертоле»), см. Также автомобильную краску.
  • до сегодняшнего дня: Разработка многих типов синтетических смол и изменение их свойств.

Химические подразделения

  • Фенольные смолы (фенолформальдегидная смола, смола ПФ)
    • Использование: корпус электрических устройств (в период между двумя мировыми войнами); хороший изолятор электрического тока; все еще универсален сегодня ( ионообменник )
    • Производство: поликонденсация формальдегида и фенола.
  • Аминопласты : формальдегид мочевины (смола UF), смола формальдегида меламина (смола MF)
    • Производство: поликонденсация формальдегида с мочевиной или меламином.
  • Эпоксидные смолы :
    • Использовать как литьевую смолу; Композитный материал; клей
    • важнейшее производство: полиприсоединение и конденсация из многоатомных фенолов и эпихлоргидрина (с щелочью)
  • Полиэфирная смола (смолы UP)
    • Производство на основе ненасыщенных полиэфиров (с другими пластиковыми компонентами, такими как стирол )
    • Использование: краски, литейные смолы; Повышение прочности за счет добавок стекловолокна, процессов футеровки труб (санация канализационных сетей)
    • Отверждение: посредством радикальной полимеризации, вызванной пероксидом
  • Полиэфирные смолы (насыщенный полиэстер)
    • Изготовлен из преимущественно насыщенных строительных блоков с избытком гидрокси / карбокси.
    • Использование: краски, жидкость или порошок
    • Отверждение: сшивание меламинами , изоцианатами или эпоксидами
  • Смолы АБС

Дальнейшие примеры

использовать

Существует широкий спектр применений, соответствующих большому количеству различных типов смол. Типично использование клея , адгезивов , лаков , а также для производства формованных деталей.

Смолы используются, среди прочего, в следующих областях применения:

зыбь

  • Карл Хазель , Эккехард Шварц : История леса. План этажа для учебы и практики. 2-е, обновленное издание, Kessel / Remagen 2002, ISBN 3-935638-26-4 .
  • Эгон фон Фитингоф : Справочник по технике живописи. DuMont Verlag, Кельн, 1983, (1991), (1994), ISBN 978-3-7701-1519-8 .
  • Вход в смолы. В: Römpp Online . Георг Тиме Верлаг, по состоянию на 13 июня 2014 г.
  • Ганс Доминигаус: Пластмассы. Отто Майер Верлаг, Равенсбург 1974, ISBN 978-3-473-35405-4 .
  • Жан Х. Лангенхайм: смолы растений - химия, эволюция, экология и этноботаника. Timber Press, Портленд (США) / Кембридж (Великобритания) 2003, ISBN 978-0-88192-574-6 .
  • Эрнст Швенк: 80 лет синтетическим смолам - почти забытые изобретатели. Hoechst Aktiengesellschaft, Франкфурт-на-Майне 1982, OCLC 312302809 .
  • Klemens Fiebach: смолы, натуральные. Стр. 1-2. В: Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Wiley-VCH, Weinheim 2005, DOI : 10.1002 / 14356007.a23_073 .

Индивидуальные доказательства

  1. Эберхард Тучер, Матиас Ф. Мельциг, Ульрике Линдеквист: Биогенные лекарства. Учебник фармацевтической биологии. Научное издательство, Штутгарт 2012, ISBN 978-3-8047-2495-2 .
  2. ^ Карл Хиллер, Маттиас Ф. Мельциг: Лексикон лекарственных растений и лекарств . 2-е издание. Spektrum Akademischer Verlag, Гейдельберг 2010, ISBN 978-3-8274-2053-4 .
  3. Запись на смоле . В: Сборник химической терминологии ИЮПАК («Золотая книга») . doi : 10.1351 / goldbook.RT07166 Версия: 2.3.3.
  4. Герд Коллин, Рольф Мильденберг и Мехтильд Зандер: Смолы, синтетические. Стр. 1-2, В: Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Wiley-VCH, Weinheim 2005, DOI : 10.1002 / 14356007.a23_089 .
  5. Hubertus R. DrobnerSOUBIROUS, Bernadette. В: Biographisch-Bibliographisches Kirchenlexikon (BBKL). Том 10, Бауц, Герцберг, 1995, ISBN 3-88309-062-X , Sp. 839-843.
  6. Федеральное статистическое управление, 2008: Данные об импорте и экспорте сырья и отдельных продуктов. Состояние данных: сентябрь 2008 г.
  7. ISO 4618: 2014 (de), Материалы для покрытий. Термины. iso.org
  8. Запись на смоле . В: Сборник химической терминологии ИЮПАК («Золотая книга») . doi : 10.1351 / goldbook.RT07166 Версия: 2.3.3.
  9. Запись о термореактивном полимере . В: Сборник химической терминологии ИЮПАК («Золотая книга») . doi : 10.1351 / goldbook.TT07168 Версия: 2.3.3.
  10. Брокгауз, Наука и техника. 3-е тома Spektrum Akademischer Verlag, Мангейм; Гейдельберг 2003, ISBN 978-3-8274-1168-6 .
  11. iso.org: ISO 472: 2013; Пластмассы - термины

веб ссылки

Commons :  альбом из смолы с изображениями, видео и аудиофайлами
Викисловарь: Гарц  - объяснение значений, происхождение слов, синонимы, переводы