פנול פורמלדהיד
אנשים רבים מתוארכים לתחילת ענף הפלסטיק המודרני בשנת 1907, כאשר ליאו הנדריק בקלנד, כימאי אמריקאי יליד בלגיה, הגיש בקשה לרישום פטנט על תרמוסט פנול-פורמלדהיד שנודע בסופו של דבר בשם הסימן המסחרי בקליט. פולימרים פנול-פורמלדהיד, הידועים גם כשרפים פנוליים, היו הפולימרים הסינתטיים הראשונים שהוגשו למסחור. למרות שמוצרים מעוצבים כבר לא מייצגים את היישום החשוב ביותר שלהם, באמצעות השימוש בהם כדבקים הם עדיין מייצגים כמעט מחצית מייצור הכולל של פולימרים אטומים.
ניסויים עם שרפים פנוולים קדמו למעשה את עבודתו של בקלנד. בשנת 1872 הכימאי הגרמני אדולף פון בייר עיבד את הפנול הטרי-פונקציונאלי והפורמלדהיד הדיפונקציונלי, ובעשורים שלאחר מכן התלמיד של בייר ורנר קלייברג וכימאים אחרים חקרו את המוצרים, אך הם לא הצליחו להמשיך בתגובה מכיוון שהם לא הצליחו להתגבש ולאפיין את המוצרים שרף אמורפי. בקלנד היה זה שהצליח בשנת 1907 לשלוט בתגובת העיבוי לייצר השרף הסינטטי הראשון. בקלנד הצליחה לעצור את התגובה בעוד שרף היה עדיין במצב פתיר ומסיס (שלב ה- A), בו ניתן היה להמיס אותו בממסים ולערבב אותו בחומרי מילוי וחיזוקים שיהפכו אותו לפלסטיק שמיש. לאחר מכן הובא שרף, בשלב זה המכונה שרף, לשלב B, שם, למרות שהוא כמעט בלתי ניתן לעיסה ובלתי מסיס, עדיין ניתן היה לרכך אותו באמצעות חום לצורה סופית בתבנית. שלב ה- C המרפא המרפא לחלוטין. בשנת 1911 חברת בקלייט הכללית של בקלנד החלה את פעילותה בפרת אמבוי, ניו ג'י, ארה"ב. זמן קצר אחר כך חברות רבות השתמשו במוצרי פלסטיק בקליטיים. בשוק הפלסטיקה שנמצא כמעט מונופול על ידי צלולואיד, חומר דליק מאוד שהתמוסס בקלות והתרכך בחום, מצא בקליט את הסכמתו מוכנה מכיוון שניתן היה להפוך אותה לבלתי מסיסה ובלתי ניתנת לניתוח. יתר על כן, המוצר התרמוסטט יסבול כמויות ניכרות של רכיבים אינרטים ולכן ניתן היה לשנות אותו באמצעות שילוב חומרי מילוי שונים, כגון קמח עץ, עדר כותנה, אסבסט ובד קצוץ. בגלל תכונות הבידוד המצוינות שלו, השרף נוצר לשקעים, ידיות ומחוגים לרדיו ושימש במערכות החשמל של מכוניות.
שתי שיטות משמשות לייצור פולימרים של פנול-פורמלדהיד. באחת, מגבירים עודף של פורמלדהיד עם פנול בנוכחות זרז בסיס בתמיסת מים כדי להפיק את הסוללה, שהיא prepolymer בעל משקל מולקולרי נמוך עם קבוצות CH 2 OH המחוברות לטבעות הפנול. לאחר ההסקה מתפתחת התוצאה מחדש, עם אובדן מים ופורמלדהיד, ומניעה פולימרים ברשת של תרמו-אטום. השיטה האחרת כוללת תגובה של פורמלדהיד עם עודף פנול באמצעות זרז חומצה לייצור פרולימרים הנקראים novolacs. נובולקים דומים לפולימר פרט לכך שהם בעלי משקל מולקולרי נמוך בהרבה והם עדיין תרמופלסטיים. ריפוי לפולימר רשת מתבצע על ידי תוספת של פורמלדהיד יותר, או יותר נפוץ, של תרכובות שמתפרקות לפורמלדהיד בעת החימום.
פולימרים של פנול-פורמלדהיד מייצרים דבקים מעץ מעץ לבוד ולוחות עץ, מכיוון שהם יוצרים קשרים כימיים עם מרכיב הלינין של fenollike בעץ. דבקי עץ, למעשה, מייצגים את השוק הגדול ביותר עבור פולימרים אלה. הפולימרים כהים בצבעם כתוצאה מתגובות לוואי במהלך הפילמור. מכיוון שצבעם מכתים לעתים קרובות את העץ, הם אינם מתאימים לחיפוי דקורטיבי פנים. הם דבק הבחירה עבור דיקט חיצוני, לעומת זאת, בגלל עמידות הלחות הטובה שלהם.
שרפים פנוולים, מחוזקים תמיד בסיבים או פתיתים, מעוצבים גם הם לחפצים עמידים בחום כמו מחברים חשמליים וידיות מכשיר.
פולימרים אוראיים-פורמליים
שרפים העשויים מפולימרים של אוריאה-פורמלדהיד החלו בשימוש מסחרי בדבקים ובקלסרים בשנות העשרים. הם מעובדים באותה צורה כמו resoles (כלומר, באמצעות עודף פורמלדהיד). בדומה לפנוולים, הפולימרים משמשים דבקי עץ, אך מכיוון שהם בצבעים בהירים יותר, הם מתאימים יותר לדיקט פנים ולבנוי דקורטיבי. עם זאת, הם עמידים פחות ואין להם עמידות גבוהה בפני מזג אוויר כדי לשמש ביישומים חיצוניים.
פולימרים של אוריאה-פורמלדהיד משמשים גם לטיפול בסיבי טקסטיל על מנת לשפר את ההתנגדות לקמטים וכיווץ, והם מעורבבים עם צבעי אלקיד על מנת לשפר את קשיות השטח של הציפוי.
פולימרים מלמין-פורמלדהיד
תרכובות אלה דומות לשרפי אוריאה-פורמלדהיד בעיבוד ויישומיהם. בנוסף, הקשיחות והעמידות הגבוהה שלהם במים הופכות אותם למאכלים לכלי אוכל דקורטיביים ולייצור למוצר השולחן והמשטח שפותח על ידי חברת פורמייקה ונמכר תחת השם המסחרי המסומן פורמייקה.
פולימרים מבוססי מלמין שימשו שימוש נרחב גם כסוכני קישור מקשרים במערכות ציפוי פני השטח אפויות. ככאלה, היו להם יישומים תעשייתיים רבים - למשל, במעילי טופ לרכב ובגימורים למכשירים וריהוט מתכת. עם זאת, השימוש בהם בציפויים הולך ופוחת בגלל המגבלות בפליטת הפורמלדהיד, מרכיב עיקרי בציפויים אלה.
תאיות
צלולוזה (C 6 H 7 O 2 [OH] 3) הוא פולימר טבעי המורכב חוזר יחידות גלוקוז. במצבו הטבעי (המכונה תאית ילידית), הוא נקצר זה מכבר כסיב מסחרי - כמו כותנה, פשתן, קנבוס, קאפוק, סיסל, יוטה ורמי. עץ, המורכב מתאית בשילוב עם פולימר רשת מורכב הנקרא ליגנין, הוא חומר בנייה נפוץ. נייר מיוצר גם מתאית מקורית. למרות שמדובר בפולימר ליניארי, התאית מכסה תרמית; כלומר הוא יוצר מבנים קבועים ומלוכדים שלא ניתן לשחרר אותם על ידי חום או ממסים מבלי לגרום לפירוק כימי. התנהגותו התרמוטית נובעת מאטרקציות דיפולריות חזקות הקיימות בין מולקולות תאית, ומקנות תכונות דומות לאלו של פולימרים ברשת קשורים זה בזה.
במאה ה -19 פותחו שיטות להפרדת תאית עץ מליגנין כימית ואז לחדש את התאית למרכיב המקורי שלה לשימוש גם כסיב (זהורית) וגם כפלסטיק (צלופן). נגזרות של אסתר ואתר של תאית פותחו ומשמשות גם כסיבים ופלסטיקה. התרכובות החשובות ביותר היו תאית חנקה (ניטרוצלולוזה, שהופכו לתאית) ותאית תאית (הידועה בעבר בשם רון אצטט, אך ידועה כעת בפשטות כאצטט). שתי הנגזרות הכימיות הללו היו מבוססות על מבנה התאית
כאשר X הוא NO 2 במקרה של החנקה ו- COCH 3 במקרה של האצטט.
