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Verfahren zur Herstellung von Kunstharzen. Es ist bekannt, Phenole
mit Formaldehyd in Gegenwart von Kondensationsmitteln zu harzähnlichen Produkten
zu kondensieren. Nach den Untersuchungen von B e c k m a n n bilden Phenole auch
mit Furfurol unter verschiedenen Bedingungen Kondensationsprodukte. Schließlich
ist es auch bekannt, daß Aceton und Formaldehyd in Gegenwart von Alkali unter Bildung
eines orangeroten harzartigen Körpers reagieren (W e r n er, Chem. Zentralblatt
1905, I, 22z).
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Es wurde nun gefunden, daß sich Ketone auch mit Furfurol unter gewissen
Bedingungen zu neuartigen harz- oder gummiähnlichen Stoffen vereinigen. Aus den
oben angegebenen bekannten Tatsachen war jedoch nicht ohne weiteres zu schließen,
daß dies der Fall sein würde, denn es handelt sich hier nicht um eine typische Aldehydreaktion.
Die Reaktion zwischen Ketonen und Furfurol verläuft anders als die zwischen Ketonen
und anderen Aldehyden. Während z. B. eine Mischung von Aceton mit 40prozentigem
wäßrigen Formaldehyd durch die Zugabe einer geringen Menge Kalilauge nach wenigen
Augenblicken zum lebhaften Sieden kommt und sich sofort nach dem Abklingen der heftigen
Reaktion ein orangerotes Harz ausscheidet, reagieren Aceton und Furfurol. unverdünnt
gemischt, beim Zusatz geringer Mengen Kalilauge kaum zusammen. Es tritt zwar Erwärmung
ein, aber keine Ausscheidung eines Harzes. Erst wenn man am Rückflußkühler erhitzt,
bildet sich ein flüssiges, gelbbraunes harzartiges Produkt. Bei Anwendung größerer
Mengen Alkali verläuft die Reaktion zwar unter Bildung eines nach längerer Zeit
fester werdenden hellen Harzes, aber die hierbei entstehenden Stoffe weisen ganz
andere Eigenschaften auf wie das Aceton-Formaldehyd-Kondensat. Während letzteres
ein fast ganz unlöslicher Körper ist, löst sich das Aceton-Furfurol=Kondensat in
Benzol, ferner in Aceton und in Alkoholen; in Chlorkohlenwasserstoffen ist es schwer
löslich, in Benzin unlöslich, und von Alkalien wird es fast gar nicht angegriffen.
Gegen Säuren besitzt es hohe Widerstandskraft.
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Ganz ähnlich verhält sich ein Kondensat aus Aceton und Furfurol, das
in Gegenwart von Säuren als Kondensationsmittel hergestellt wurde. Charakteristisch
für diese Stoffe ist eine dunkle, meist schwarze Farbe und eine gewisse Elastizität.
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Im völligen Gegensatz hierzu steht das Verhalten eines Aceton-Formaldehyd-Gemisches
gegen Säuren. Eine Kondensation tritt dabei überhaupt nicht ein, weder bei gewöhnlicher
Temperatur noch beim Erhitzen. Selbst nach tagelangem Stehen enthält die Mischung
freien Formaldehyd neben Aceton.
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Die Furfurol-Keton-Kondensate sind in der Regel zunächst flüssig,
werden aber beim Stehen zähflüssiger und erhärten schließlich =ganz zu einer festen
Masse. Mit dieser Erhärtung erhöht sich ihre Widerstandsfähigkeit gegen chemische
Einflüsse, und schließlich besitzt man Stoffe, die von Säuren und Alkalien gar nicht
mehr angegriffen «erden. Beim Erhitzen auf. höhere Temperaturen sind die
Körper
meist schmelzbar, und zwar zunächst unterhalb xoo °, der Schmelzpunkt liegt aber
nicht fest, sondern wird in der Wärme allmählich immer höher, bis schließlich eine
ganz unschmelzbare Masse resultiert. Entsprechend steigert sich damit auch die Unlöslichkeit
in organischen Lösungsmitteln.
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Vor allem zeigen diese Kunstharze aber auch höchste elektrische Isolierfähigkeit.
Sie können somit als ideales Mittel zur Herstellung von elektrischem Isoliermaterial
betrachtet werden. Man kann mit einer Lösung dieser Harze Füllstoffe imprägnieren,
nach Entfernen des Lösungsmittels plastische Massen gewinnen, aus denen Isolierrohre,
Schalttafeln, Kondensatorplatten und anderes elektrisches Isoliermaterial in erhitzten
Formen gepreßt werden können. Solche Kondensatorplatten werden auch von sehr hochgespannten
Strömen nicht durchschlagen. Aber auch zu anderen Massenartikeln, wie Knöpfen usw.,
läßt sich das Kunstharz wegen seiner vorzüglichen Eigenschaften in ähnlicher Weise
verwenden. Die Kunstmassen kann man durch Zusatz geeigneter Substanzen, z. B. von
Farben, Füllmitteln usw., im Aussehen verändern, verbilligen, härter und weicher
oder elastischer machen bzw. ihnen andere beliebige Eigenschaften verleihen. Selbstverständlich
kann man die Bildung des Kunstharzes aus den Ausgangsstoffen auch in Gegenwart von
Füllstoffen beliebiger Art vornehmen.
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Die Lösungen der Kunstharze in flüchtigen Lösungsmitteln lassen sich
auch als Isolierlacke bzw. Glanzlacke verwenden, da nach Verdunsten der Lösungsmittel
eine zäh festhaftende, glänzende, gegen die verschiedensten Einflüsse widerstandsfähige
Schicht hinterbleibt.
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Als Ausgangsstoffe können statt Furfurol auch andere Furfurol abspaltende
Stoffe, z. B. Furancarbonsäure, Furoin usw., und statt Aceton andere Ketone angewendet
werden.
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Durch folgende Beispiele wird das Verfahren erläutert Beispiel =.
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In 58 Teilen Aceton werden 96 Teile Furfurol aufgelöst und
die Mischung unter heftigem Rühren allmählich mit 48 Teilen 33prozentiger Natronlauge
versetzt. Unter gelinder Erwärmung geht dann die Reaktion vor sich und ist nach
einigen Stunden beendet. Es haben sich zwei Schichten gebildet, von denen die obere
eine gelbbraune, halbflüssige harzartige Masse dar-i stellt; dieselbe wird nun mit
Wasser oder verdünnter Säure von dem anhaftenden Alkali befreit. Sie wird dabei
allmählich fester, und schließlich stellt sie einen weichen Harzklumpen dar, der
noch leicht löslich ist in Aceton und sich in der oben genannten Weise verwenden
läßt.
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Die oben angegebenen Mengenverhältnisse lassen sich in weiten Grenzen
verändern. Es ist nicht erforderlich, die Grundstoffe im Molverhältnis (wie oben)
zu mischen, man erhält auch gute Harze mit teilweise anderen Eigenschaften, wenn
von der einen oder anderen Komponente ein großer Überschuß verwandt wird. So werden
bei Vergrößerung der Furfurolmenge härtere und schwerer lösliche Harze, bei Vergrößerung
der Acetonmenge weichere Kondensate erzielt. Statt des Acetons kann man auch andere
Substanzen mit Ketoncharakter anwenden und statt des Furfurols Körper, welche im
Laufe der Reaktion Furfurol abspalten.
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Die Reaktion kann erforderlichenfalls durch Erwärmen beschleunigt
und durch Kühlen verlangsamt werden; auch kann man sie unter erhöhtem Druck vornehmen.
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Beispiel e.
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Einer Mischung von z Mol. Furfurol mit z Mol. Methyläthylketon versetzt
man mit einigen Kubikzentimetern konzentrierter Salzsäure und schüttelt gut um.
Die Flüssigkeit färbt sich tiefdunkel, und nach einigen Tagen findet man die gesamte
Masse erstarrt zu einer schwarzen elastischen Substanz. Wenn man das Kondensat nun
gelinde (nicht über 5o°) erwärmt, so wird es fester. Hat man ein zylindrisches Gefäß
angewandt, so läßt sich auf diese Weise ein die Form des Gefäßes genau nachbildender,
hochglänzender Körper gewinnen.
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An Stelle von Methyläthylketon lassen sich auch andere Ketone mit
Furfurol in analoger Weise kondensieren, z.'B. Diäthylketon, Vinylalkylketon, Pinakoline,
Mesityloxyd, Phoron sowie aromatische Ketone, z. B. Acetophenon usw., ferner Gemische
verschiedener Ketone, wie sie u. a. das Acetonöl enthält.