Fenolformaldehyd
Mange daterer begynnelsen av den moderne plastindustrien til 1907, da Leo Hendrik Baekeland, en belgiskfødt amerikansk kjemiker, søkte patent på en termolett av fenol-formaldehyd som etter hvert ble kjent under det varemerke navnet Bakelite. Også kjent som fenolharpikser, var fenol-formaldehydpolymerer de første fullstendig syntetiske polymerene som ble kommersialisert. Selv om støpte produkter ikke lenger representerer den viktigste bruken, representerer de gjennom deres bruk som lim fortsatt nesten halvparten av den totale produksjonen av herdepolymerer.
Eksperimenter med fenolharpikser predated faktisk Baekelands arbeid. I 1872 kondenserte den tyske kjemikeren Adolf von Baeyer trifunksjonell fenol og difunksjonell formaldehyd, og i de påfølgende tiårene Baeyers student Werner Kleeberg og andre kjemikere undersøkte produktene, men de klarte ikke å forfølge reaksjonen fordi de ikke var i stand til å krystallisere og karakterisere de amorfe harpiksartene. Det var Baekeland som i 1907 lyktes med å kontrollere kondensasjonsreaksjonen for å produsere den første syntetiske harpiksen. Baekeland var i stand til å stoppe reaksjonen mens harpiksen fremdeles var i en smeltbar, løselig tilstand (A-trinnet), der den kunne oppløses i løsningsmidler og blandes med fyllstoffer og forsterkninger som ville gjøre den til en brukbar plast. Harpiksen, på dette stadiet kalt en videresol, ble deretter brakt til B-trinnet, hvor den, selv om den nesten var umettelig og uoppløselig, fremdeles kunne mykes opp av varme til endelig form i formen. Dets helt herdede, termohærdede stadium var C-scenen. I 1911 begynte Baekelands General Bakelite Company virksomhet i Perth Amboy, NJ, USA, og kort tid etterpå brukte mange selskaper Bakelite-plastprodukter. I et plastmarked som tilnærmet monopoliserte av celluloid, et meget brennbart materiale som lett løste seg opp og myknet med varme, fant Bakelite klar aksept fordi det kunne gjøres uoppløselig og infusibel. Videre vil det termohærdende produktet tåle betydelige mengder av inerte ingredienser og kan derfor modifiseres gjennom inkorporering av forskjellige fyllstoffer, så som tremel, bomullsflokk, asbest og hakket stoff. På grunn av de utmerkede isolerende egenskapene ble harpiksen gjort til stikkontakter, knotter og skiver for radioer og ble brukt i de elektriske systemene til biler.
To metoder brukes til å lage fenol-formaldehydpolymerer. I én, er et overskudd av formaldehyd omsatt med fenol i nærvær av en basekatalysator i vannoppløsning for å gi resolen, som er en lav-molekylvekt-prepolymer med CH 2 OH-grupper bundet til de fenolringer. Ved oppvarming kondenserer resolen videre, med tap av vann og formaldehyd, for å gi termohærdende nettverkspolymerer. Den andre metoden innebærer å omsette formaldehyd med et overskudd av fenol ved å bruke en syrekatalysator for å produsere prepolymerer kalt novolakker. Novolacs ligner polymeren bortsett fra at de har mye lavere molekylvekt og fremdeles er termoplastiske. Herding til nettverkspolymer oppnås ved tilsetning av mer formaldehyd eller, mer ofte, av forbindelser som brytes ned til formaldehyd ved oppvarming.
Fenolformaldehydpolymerer lager utmerkede trelim for kryssfiner og sponplater fordi de danner kjemiske bindinger med fenollike ligninkomponenten i tre. Trelim representerer faktisk det største markedet for disse polymerene. Polymerene har mørk farge som et resultat av bivirkninger under polymerisasjonen. Fordi fargen deres ofte beiser treverket, er de ikke egnet for dekorativ innredning. De er limet du velger for utvendig kryssfiner på grunn av deres gode fuktighetsbestandighet.
Fenolharpikser, alltid forsterket med fibre eller flak, blir også støpt til varmebestandige gjenstander som elektriske kontakter og håndtak av apparatet.
Urea-formaldehyd-polymerer
Harpiks laget av ureaformaldehydpolymerer begynte kommersiell bruk i lim og permer på 1920-tallet. De behandles på samme måte som resoles (dvs. ved bruk av overflødig formaldehyd). Som fenolmaterialer brukes polymerene som trelim, men fordi de har lysere farger, er de mer egnet for innvendig kryssfiner og dekorativ paneler. De er imidlertid mindre holdbare og har ikke tilstrekkelig værbestandighet til å brukes i utvendige applikasjoner.
Urea-formaldehydpolymerer brukes også til å behandle tekstilfibre for å forbedre rynke- og krympemotstand, og de blandes med alkydmaling for å forbedre overflatets hardhet på belegget.
Melamin-formaldehydpolymerer
Disse forbindelsene ligner urea-formaldehydharpikser i deres prosessering og anvendelse. I tillegg gjør deres større hardhet og vannbestandighet dem egnet for dekorativt servise og til fabrikasjon i bordplaten og benkeplaten som er utviklet av Formica Corporation og solgt under det merkede navnet Formica.
Melaminbaserte polymerer har også blitt benyttet i stor utstrekning som tverrbindingsmidler i bakte overflatebeleggingssystemer. Som sådan har de hatt mange industrielle bruksområder - for eksempel i topplakker til biler og i finish for apparater og metallmøbler. Bruken av dem i belegg avtar imidlertid på grunn av begrensninger i utslipp av formaldehyd, en viktig komponent av disse beleggene.
cellulose
Cellulose (C 6 H 7 O 2 [OH] 3) er en naturlig forekommende polymer som består av repeterende glukoseenheter. I sin naturlige tilstand (kjent som naturlig cellulose) er den lenge høstet som en kommersiell fiber - som i bomull, lin, hamp, kapok, sisal, jute og ramie. Treverk, som består av cellulose i kombinasjon med en kompleks nettverkspolymer kalt lignin, er et vanlig byggemateriale. Papir er også produsert av naturlig cellulose. Selv om det er en lineær polymer, er cellulose termohærdende; det vil si at den danner permanente, bundne strukturer som ikke kan løsnes av varme eller løsningsmidler uten å forårsake kjemisk nedbrytning. Dets termohærdende oppførsel stammer fra sterke dipolare attraksjoner som eksisterer mellom cellulosemolekyler, og gir egenskaper som ligner på sammenkoblede nettverkspolymerer.
På 1800-tallet ble det utviklet metoder for å skille trecellulose fra lignin kjemisk og deretter for å regenerere cellulosen tilbake til sin opprinnelige sammensetning for bruk både som fiber (rayon) og plast (cellofan). Ester- og etderivater av cellulose ble også utviklet og brukt som fibre og plast. De viktigste forbindelsene var cellulosennitrat (nitrocellulose, gjort til celluloid) og celluloseacetat (tidligere kjent som acetat-rayon, men nå bare kjent som acetat). Begge disse kjemiske derivatene var basert på cellulosestrukturen
hvor X er NO 2 for nitratet og COCH 3 for acetatet.
