lovesouthernsocial.com

Aflați totul despre compoziția, aplicațiile și pericolele asociate acestor substanțe și aflați despre alternative

Rășinile fenolice sunt polimeri termorigide sau termorigide, produși prin reacții de condensare chimică între un fenol (alcool aromatic derivat din benzen) sau un derivat al fenolului și o aldehidă, în special formaldehidă (gaz reactiv derivat din metanol). Aceste funcții organice cuprind un număr mare de compuși chimici diferiți, iar acest fapt face posibilă existența unei mari varietăți de rășini fenolice disponibile pe piață.

Unii derivați de fenol care pot fi utilizați în acest proces sunt bisfenol-A, bisfenol-F și resorcinol, iar printre aldehidele utilizate se numără formaldehida, acetaldehida și propanalul. Pentru producerea de rășini comerciale, predomină în mod normal utilizarea unor compuși mai simpli, cum ar fi fenolul obișnuit (hidroxibenzen) și formaldehida. Astfel, rășinile fenolice sunt numite și rășini fenol-formaldehidice. Totuși, în funcție de proprietățile specifice ale rășinilor care urmează a fi obținute, cum ar fi reactivitatea și flexibilitatea, este posibil să se utilizeze și alte tipuri de fenoli și aldehide.

Principalele caracteristici ale rășinilor fenolice și motivele pentru care sunt atât de solicitate sunt: ​​comportament termic excelent, nivel ridicat de rezistență și rezistență, stabilitate termică și mecanică îndelungată, capacitate excelentă de a acționa ca izolator electric și termic (punctul de descompunere a rășinilor fenolice). este în zona de temperatură de 220°C și peste).

În timpul sintezei acestor rășini, sunt luați în considerare mai mulți factori, cum ar fi raportul dintre fenol și aldehidă din amestec, temperatura de reacție și alegerea catalizatorului. Astfel, în funcție de procesul de fabricație adoptat, rășinile fenolice pot fi împărțite în două clase principale și anume: rășini novolac și rășini rezol.

Rășinile Resole sunt obținute prin utilizarea unor temperaturi ridicate, cu ajutorul catalizatorilor alcalini și au o proporție mai mare de formaldehidă decât fenol în amestec, în timp ce rășinile novolac sunt sintetizate în medii acide și cu formaldehidă într-o proporție mai mică decât fenolul în acesta. compoziţie. În plus, în timp ce rășinile de tip rezol se prezintă în mod normal în stare lichidă, cele de tip novolac sunt prezentate în stare solidă (obținute sub efectul temperaturii și presiunii, turnate și se întăresc la răcire) permițând o mare utilitate și aplicarea rășinilor fenolice în diferite sectoare.

Origine și Descoperire

Rășinile fenolice sunt de mare importanță, deoarece sunt considerate primul polimer termorezistent produs sintetic pentru uz comercial.

Descoperirea și primele raportări ale produselor provenite din reacția dintre fenol și formaldehidă au avut loc la sfârșitul secolului al XIX-lea, dar în 1907 Leo Baekeland a reușit să dezvolte o rășină fenolică într-un proces controlat, numit la început bachelită, creând astfel brevetul său pentru rășini fenolice, „Căldură și presiune”, sau în portugheză „Calor e Pressure”. Brevetul său se referă la modul de aplicare a întăririi rapide unei compoziții de turnare într-o formă specifică, predeterminată de forma unei matrițe.

Acest eveniment poate fi considerat o piatră de hotar care a precedat fabricarea plasticului, iar din eforturile de pionierat ale lui Baekeland, rășinile fenolice sunt recunoscute ca precursoare pentru un număr mare de polimeri. În primele decenii ale secolului XX, fabricarea acestor rășini a revoluționat și a propulsat industria plasticului să fie așa cum o cunoaștem astăzi. Primele aplicații ale acestor rășini sintetice au vizat piața pieselor turnate și laminate pentru utilizare în echipamente electrice.

Până în prezent, rășinile fenolice au o importanță deosebită și sunt utilizate în diverse aplicații industriale și de diferite sectoare, precum auto, electrice, computere, aerospațiale și construcții civile.

Unde se gasesc?

Timp de puțin peste un secol, aceste rășini au fost folosite în scopuri diferite și în mai multe sectoare și segmente. Ele pot fi prezentate sub formă lichidă sau solidă și au diferite utilizări, în funcție de starea lor și de parametrii și materialele adoptate la fabricarea lor.

De-a lungul aplicației sale istorice, rășinile fenolice au fost utilizate pe scară largă pentru producerea de produse turnate (cum ar fi bile de biliard și bănci de laborator, de exemplu) și ca acoperiri și adezivi. Mai mult, aceste rășini au fost considerate cândva ca materialul principal folosit pentru producerea plăcilor de circuite electrice, deoarece sunt rezistente la temperaturi ridicate și la foc, dar în prezent au fost în mare măsură înlocuite cu rășini epoxidice și fibră de sticlă.

Pe lângă aceste aplicații, rășinile fenolice sunt folosite și ca adezivi, adezivi în placaj și în panouri din lemn aglomerat, ca lianți pentru fibra de sticlă, vată minerală și alte produse izolante, pentru impregnarea și laminarea lemnului și agenților plastici, în laminate electrice, în carbon. spume, ca compuși de turnare, ca rășini de turnare (acoperiri rezistente la căldură și acizi) și în compozite armate cu fibre. De asemenea, sunt folosite în vopsele și lacuri.

Un motiv comun pentru utilizarea placajului cu rășini fenolice în locul lemnului simplu este rezistența acestuia la crăpare, contracție, răsucire, foc și nivelul său ridicat de rezistență. Prin urmare, astfel de materiale înlocuiesc multe alte tipuri de lemn în aplicațiile din sectorul construcțiilor civile. Ca să nu mai vorbim de faptul că laminatele produse pe baza acestei rășini sunt realizate prin impregnarea unuia sau mai multor straturi dintr-un material de bază, precum hârtie, fibră de sticlă sau lemn, cu rășină fenolică sub căldură și presiune.

Exemple de produse pe bază de rășini fenolice sunt: ​​bile de biliard (pe bază de rășină fenol-formaldehidă solidă) și plăcuțe de frână și discuri de ambreiaj necesare (industria auto).

Rășinile fenolice rămân polimeri industriali foarte importanți, deși utilizarea lor cea mai comună astăzi este ca adezivi pentru lipirea placajului și a altor produse structurale din lemn.

Riscuri pentru sănătatea umană

Deși încă sunt produse la scară largă, rășinile fenolice sunt dovedite a fi periculoase pentru sănătatea umană, iar riscurile oferite de acestea sunt direct legate de tipul de compus utilizat în sinteza lor. Este necesar să se cunoască materialul ales pentru producerea lui, atât fenolul sau derivatul, cât și aldehida folosită, pentru a cunoaște cu siguranță pericolele posibile și a căuta alternative mai adecvate și mai sigure.

După cum sa menționat mai sus, în procesul de fabricație a rășinilor fenolice pot fi utilizate diferite tipuri de fenoli și aldehide. Sunt în principal fenol, bisfenol-A, bisfenol-F și formaldehidă.

În cazul bisfenol-A și bisfenol-F, care pot fi utilizate în sinteza acestor rășini, studiile au arătat că aceste substanțe se cumulează în organism și funcționează ca perturbatori endocrini, cu efecte estrogenice și androgenice, efecte negative asupra tiroida și creșterea uterului și a greutății testiculelor și glandelor (citiți mai multe în „Aflați despre tipurile de bisfenol și riscurile acestora”). În plus, fenolul în forma sa simplă s-a dovedit a fi toxic și provoacă iritații ale sistemului respirator uman, pe lângă alte complicații.

O altă substanță folosită des pentru fabricarea rășinilor fenolice și considerată a fi un pericol este formaldehida (citiți mai multe despre aceasta în „Aflați despre pericolele formaldehidei și cum să le evitați”). Formaldehida este foarte volatilă, aparținând grupului nociv al compușilor organici volatili, cunoscut și sub denumirea de COV (vezi mai multe despre COV în articolul „COV: cunoașteți ce sunt compușii organici volatili, riscurile lor și cum să îi evitați”).

În plus, conform studiilor prezentate de Agenția Internațională pentru Cercetare a Cancerului (IARC), formaldehida este considerată cancerigenă pentru oameni și poate acționa și ca perturbator endocrin.

Astfel, odată cu utilizarea pe scară largă și posibila epuizare a materiilor prime fosile (baza producției majorității acestor rășini), adăugate la reglementările din ce în ce mai stricte în domeniul sănătății umane și al mediului, căutarea unor substanțe alternative pentru formaldehida devine o preocupare majoră a industriei rășinilor fenolice.

Reprocesarea obiectelor care conțin aceste rășini

Deja interzisă sau controlată în mai multe țări, dar nu încă în Brazilia, producția de rășini fenolice, așa cum o cunoaștem astăzi, își are zilele numărate. În acest caz, pe lângă toxicitatea produsului, trebuie luată în considerare și nesustenabilitatea producției, deoarece aceasta este dependentă de petrol, o sursă neregenerabilă.

Fiind vorba de un polimer termorigid, eliminarea și reprocesarea produselor care conțin acest tip de rășină sunt dificile, deoarece prezintă legături încrucișate în structura lor, iar atunci când sunt reîncălzite, aceste legături se rup, inducând degradarea materialului și dispersând substanțe nocive.

Acest lucru nu înseamnă că este imposibil să reutilizați termorigide. Ele pot fi adăugate în cantități mici ca umpluturi și armături, inclusiv materiale termoplastice și termosecuri.

O tehnică de reprocesare utilizată constă în „ruperea” materialului termorigid în bucăți mici și amestecarea acestor bucăți în materialul virgin, făcându-le să rămână conținute în interior. Utilizarea rășinilor fenolice reciclate face procesul de întărire (la temperaturi ridicate) mai rapid și, prin urmare, mai ieftin și permite crearea unei suprafețe foarte strălucitoare. În plus, s-a raportat că utilizarea materialelor termosecuri reciclate, cum ar fi umplutura, oferă o gamă perfectă de aderență pentru materialul virgin.

Alternative

Preocupările tot mai mari cu privire la provocările de mediu, securitatea energetică și sustenabilitatea, împreună cu dorința de a reduce dependența de țiței, au intensificat eforturile globale de a produce bioproduse din surse regenerabile. Producția de materiale chimice și biologice pentru a înlocui produsele pe bază de petrol este esențială într-o societate care visează la o adevărată dezvoltare durabilă fără machiaj.

În acest context, este esențial să se dezvolte polimeri și rășini pe bază de surse naturale. De exemplu, fenolul pe bază de petrol ar putea fi înlocuit cu biofenoli, iar formaldehida cancerigenă ar putea fi înlocuită cu furfural sau hidroximetil furfural, substanțe pe bază de zahăr. Dezvoltarea rășinilor pe bază de bio ar duce apoi la producerea de rășini cu adevărat durabile.

Astfel (după cum se poate vedea mai detaliat în articolul: Cercetătorii USP investighează potențiala utilizare a reziduurilor agro-industriale), s-au căutat alternative pentru a răspunde acestei nevoi de fabricare a unei rășini durabile la nivel comercial. Și, într-o țară precum Brazilia, care are cea mai mare parte din teritoriul său situat într-o zonă cu climat tropical, agricultura simbolizează unul dintre principalele motoare ale economiei. Este posibil să găsim materii prime, văzute până atunci ca deșeuri agricole, care să fie utile în încercarea de a rezolva această problemă, precum trestia de zahăr (bagas și fibre).