سازوکار واکنش ساخت ژل تر رزورسینول-فرم آلدهید،ایروژل و ایروژل کربنی

ایروژل های رزورسینول- فرم آلدهید

این مطلب را با دوستان خود به اشتراک بگذارید:

ایروژل های آلی خالص را اولین بار پکالا و همکارانش بر پایه چهارچوب های حاوی رزین رزورسینول- فرم آلدهید (RF) ساختند. ایروژل های رزورسینول- فرم آدهید (RF) برای اولین بار با پلی تراکمی رزورسینول با فرم آلدهید در محیط آبی و به کمک کاتالیست بازی Na2CO3 ساخته شدند. ژل های تر با روش فوق بحرانی دی اکسید کربن خشک می شدند.رزورسینول 10-15 برابر از فنل فعال تر است. بنابراین می تواند در دمای کم با فرم آلدهید واکنش بدهد. ابتدا رزورسینول و فرم آلدهید با نسبت مولی مناسب در حضور کاتالیست(اغلب کاتالیست بازی و به ندرت کاتالیست اسیدی ) ترکیب می شوند. سپس محلول در یک ظرف سربسته و در دمای معین و زمان کافی حرارت داده می شود تا یک ژل تر با اتصالات عرضی پایدار تشکیل شود. سپس ژل های تر با حلال های آلی مناسب تعویض حلال (شسته) می شوند تا حلال ژل شدن از حفره ها حذف شود ( این حلال اغلب آب است). سپس خشک شدن به روش فوق بحرانی دی اکسید کربن و یا در شرایط محیطی اتفاق می افتد تا ایروژل های آلی با زروژل ها تشکیل شوند. مطالعات نشان داده است که با تغییر شرایط فراوری مانند مقدار کاتالیست، ایروژل های R/F با ساختار های نانو متری متفاوت تولید می شوند. در فرایند تولید ایروژل های R/F غلظت مونومر ها یعنی نسبتR/F عاملی تعیین کننده استکه بر دانسیته ،سطح تماس و ویژگی های مکانیکی ایروژل اثر دارد. همچنین نسبت رزورسینول به آب نیز عامل مهم دیگری است که نقش اساسی در توزیع اندازه حفره و تخلخل دارد. ویژگی های حفره ایروژل های RF بسته به گونه کاتالیستی و نسبت کاتالیست متفاوت خواهند بود. اخیرا نشان داده شده است که نسبت R/C عاملی غالب است که سطح تماس، حجم کلی حفره و ویژگی های مکانیکی ایروژل های RF را کنترل می کند. همچنین با افزایش pH سطح تماس هم افزایش می یابد. به طور کلی ایروژل های R/F ویژگی کلی همه ایروژل ها مانند مزوحفرگی زیاد و هدایت الکتریکی کم را دارند. به علاوه ایروژل های R/F پیش ماده ایروژل های کربنی هستند که هادی الکتریسته هستند.

سازوکار واکنش ساخت ژل تر رزورسینول-فرم آلدهید،ایروژل و ایروژل کربنی
سازوکار واکنش ساخت ژل تر رزورسینول-فرم آلدهید،ایروژل و ایروژل کربنی

این روش به طور کلی شامل چهار مرحله است:

 

مرحله اول: ژل شدن

مقدار لازم از رزورسینول به همراه سدیم کربنات در آب حل می شود. فرم آلدهید به مخلوط اضافه شده و محلول در یک ظرف بسته برای مدتی طولانی گرم می شود تا ژل شدن اتفاق بیافتد.

 

مرحله دوم:پیر سازی

پس از ژل شدن، ژل از قالب خارج و با اسید رقیق شسته می شود( اغلب 0.1 درصد تری فلوریک اسید). سپس در حلال آلی مانند متانول/ استون حل می شود تا دانسیته ایجاد اتصال عرضی بیش تر شود.

 

مرحله سوم: تبادل حلال

ژل تر چندین بار با محلول متانول / استون تازه شسته می شود تا آب اضافی و کاتالیست حذف شوند و تخلخل ها شکل بگیرند و خشک شدن به صورت فوق بحرانی راحت تر شود.

 

مرحله چهارم: خشک کردن با دی اکسید کربن فوق بحرانی

ژل های تر با حفراتی که با حلال آلی پر شده اند در اتوکلاوی قرار می گیرند تا حلال اضافی خارج شود. این حلال طی چندین بار شستشو در دما و فشار پایین جای خود را به دی اکسید کربن مایع می دهد. با کامل شدن این رویداد، دما و فشار اتوکلاو به نقطه بحرانی دی اکسید کربن مایع افزایش می یابد و سپس دی اکسید کربن فوق بحرانی به آرامی خارج می شود.

 

به طور کلی ، ژل های تر RF از فرایند سل- ژل با پلی تراکمی رزورسینول با فرمآلدهید در حضور سدیم کربنات به عنوان کاتالیست بازی تولید می شوند.

ترجمه شده توسط: مهندس سید جلال حسینی نسب

 

 

Leave a Reply

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *