Научете всичко за състава, приложенията и опасностите, свързани с тези вещества и научете за алтернативите

Фенолните смоли са термореактивни полимери или термореактиви, получени чрез химични реакции на кондензация между фенол (ароматен алкохол, получен от бензен) или производно на фенол, и алдехид, особено формалдехид (реактивен газ, получен от метанол) . Тези органични функции обхващат голям брой различни химични съединения и този факт прави възможно предлагането на голямо разнообразие от фенолни смоли на пазара.

Някои фенолни производни, които могат да бъдат използвани в този процес, са бисфенол-А, бисфенол-F и резорцин и сред използваните алдехиди са формалдехид, ацеталдехид и пропанал. За производството на търговски смоли обикновено преобладава използването на най-простите съединения, като обикновен фенол (хидроксибензен) и формалдехид. По този начин фенолните смоли се наричат ​​още фенол-формалдехидни смоли. Въпреки това, в зависимост от специфичните свойства на смолите, които трябва да се получат, като реактивност и гъвкавост, е възможно да се използват други видове феноли и алдехиди.

Основните характеристики на фенолните смоли и причините, поради които те са така поискани, са: отлично термично поведение, високо ниво на якост и устойчивост, дълга термична и механична стабилност, отлична способност да действат като електрически и топлоизолатор (точка на разлагане на смолите феноли е в температурен диапазон от 220 ° C и повече).

По време на синтеза на тези смоли се вземат предвид няколко фактора, като съотношението на фенола към алдехида в сместа, реакционната температура и избора на катализатор. По този начин, в зависимост от приетия производствен процес, фенолните смоли могат да бъдат разделени на два основни основни класа, а именно: новолакови смоли и резолни смоли.

Резолните смоли се получават чрез използване на високи температури, с помощта на алкални катализатори и имат по-висок дял на формалдехид от фенола в сместа, докато новолаковите смоли се синтезират в кисела среда и с формалдехид в по-малка част. отколкото фенолът в неговия състав. Освен това, докато смолите от тип резол обикновено са в течна форма, смолите от тип новолак са в твърдо състояние (получени под въздействието на температурата и налягането, формовани и втвърдяват се, когато се охладят), което позволява голяма полезност и приложението на фенолни смоли в различни сектори.

Произход и откритие

Фенолните смоли са от голямо значение, тъй като те се считат за първия термореактивен полимер, произведен синтетично за търговска употреба.

Откритието и първите съобщения за продукти, произхождащи от реакцията между фенол и формалдехид, се случват в края на 19 век, но през 1907 г. Лео Бекеланд успява да разработи фенолна смола по контролиран процес, наречен в началото бакелит, създавайки следователно неговият патент за фенолни смоли, "Топлина и налягане" , или на португалски "Топлина и налягане". Неговият патент съобщава как да се приложи бързо втвърдяване върху формовъчен състав в специфична форма, предварително определена от формата на матрицата.

Това събитие може да се счита за предшественик на производството на пластмаса и въз основа на пионерските усилия на Baekeland, фенолните смоли са признати за предшественици на голям брой полимери. През първите десетилетия на 20-ти век производството на тези смоли революционизира и подтикна пластмасовата индустрия да бъде такава, каквато я познаваме днес. Първите приложения на тези синтетични смоли бяха насочени към пазара на формовани и ламинирани части за употреба в електрическо оборудване.

До днес фенолните смоли имат голямо значение и се използват в няколко промишлени приложения и от различни сектори, като автомобилната, електрическата, компютърната, космическата и гражданското строителство.

Къде са намерени?

В продължение на малко повече от век тези смоли се използват за различни цели и от множество сектори и сегменти. Те могат да бъдат представени в течна или твърда форма и имат различна употреба в зависимост от тяхното състояние и параметрите и материалите, приети по време на тяхното производство.

По време на приложението си в историята фенолните смоли са били широко използвани за производството на формовани изделия (като например снукър топки и лабораторни пейки например) и като покритие и лепила. В допълнение, тези смоли вече се считат за основен материал, използван за производството на електрически платки, тъй като са устойчиви на високи температури и огън, но днес те са заменени до голяма степен от епоксидни смоли и плат фибростъкло.

В допълнение към тези приложения, фенолните смоли се използват също като лепила, лепила в шперплат и в агломерирани дървени панели, като свързващи вещества за фибростъкло, минерална вата и други изолационни продукти, за импрегниране и ламиниране на дървесни и пластмасови агенти в електрически ламинати , във въглеродни пяни, като формовъчни съединения, като леярни смоли (топло- и киселинноустойчиви покрития) и в подсилени с влакна композити. Те се използват и в бои и лакове.

Честа причина за използването на шперплат с фенолни смоли вместо гладка дървесина е неговата устойчивост на напукване, свиване, усукване, огън и благодарение на високото си ниво на якост. Следователно такива материали заместват много други видове дървесина в приложенията в сектора на гражданското строителство. Да не говорим, че ламинатите, произведени на базата на тази смола, се правят чрез импрегниране на един или повече слоеве от основен материал, като хартия, фибростъкло или дърво с фенолна смола под топлина и налягане.

Примери за продукти на основата на фенолни смоли са: топки за билярд (на базата на твърда фенолформалдехидна смола) и необходими спирачни накладки и дискове на съединителя (автомобилна индустрия).

Фенолните смоли остават много важни индустриални полимери, въпреки че днес най-често се използват като лепила за залепване на шперплат и други изделия от структурна дървесина.

Рискове за човешкото здраве

Въпреки че все още се произвеждат в голям мащаб, фенолните смоли са доказано опасни за човешкото здраве и предлаганите от тях рискове са пряко свързани с вида на съединението, използвано при техния синтез. Необходимо е да се знае материалът, избран за неговото производство, както фенолът или производното, така и използваният алдехид, така че възможните опасности да бъдат известни със сигурност и търсенето на по-адекватни и безопасни алтернативи.

Както бе споменато по-рано, в процеса на производство на фенолни смоли могат да се използват различни видове феноли и алдехиди. Те са главно фенол, бисфенол-А, бисфенол-F и формалдехид.

В случай на бисфенол-А и бисфенол-F, които могат да бъдат използвани при синтеза на тези смоли, проучванията показват, че тези вещества са кумулативни в организма и функционират като ендокринни разрушители, представлявайки естрогенни и андрогенни ефекти, отрицателни ефекти върху щитовидната жлеза и увеличаване матката и теглото на тестисите и жлезите (прочетете повече в „Познаване на видовете бисфенол и техните рискове“). Освен това беше установено, че фенолът в простата си форма е токсичен и дразни човешката дихателна система, в допълнение към други усложнения.

Друго вещество, често използвано за производството на фенолни смоли, за което е установено, че представлява опасност, е формалдехидът (прочетете повече за „Знаете какви са опасностите от формалдехид и как да ги избегнете“). Формалдехидът е силно летлив, принадлежи към вредната група летливи органични съединения, известни също като ЛОС (вижте повече за ЛОС в статията „ЛОС: знайте какво представляват летливите органични съединения, техните рискове и как да ги избегнете“).

Освен това, според проучвания, представени от Международната агенция за изследване на рака (Iarc), формалдехидът се счита за канцероген за хората и може да действа и като ендокринен разрушител.

По този начин, с широкото използване и възможното изчерпване на изкопаемите суровини (основата за производството на повечето от тези смоли), добавено към все по-строги регулации в областта на човешкото здраве и околната среда, търсенето на алтернативни вещества за формалдехидът се превръща в основна и важна грижа за производството на фенолни смоли.

Преработка на обекти, които съдържат тези смоли

Вече забранено или контролирано в няколко държави, но все още не и в Бразилия, производството на фенолни смоли, каквито ги познаваме днес, брои дните си. В този случай, в допълнение към токсичността на продукта, трябва да се има предвид и неустойчивостта на производството, тъй като тя зависи от нефт, невъзобновяем източник.

Тъй като това е термоигиден полимер, изхвърлянето и преработката на продукти, съдържащи този вид смола, стават трудни, тъй като те имат омрежване в структурата си и когато се претоплят, тези връзки се разкъсват, предизвиквайки разграждане на материала и диспергиране на вещества вреден.

Това не означава, че е невъзможно да се използват повторно термореактори. Те могат да се добавят в малки количества като пълнители и подсилвания, включително термопластични и термореактивни материали.

Използвана техника за преработка е „разбиването“ на термореактивния материал на малки парченца и смесването на тези парчета с необработения материал, като ги прави вътре в тях. Използването на рециклирани фенолни смоли прави процеса на втвърдяване (при високи температури) по-бърз и следователно по-евтин и прави възможно създаването на много лъскава повърхност. Освен това се съобщава, че използването на рециклирани термореактивни материали, като пълнител, осигурява перфектен диапазон на адхезия за необработен материал.

Алтернативи

Нарастващите опасения относно екологичните предизвикателства, енергийната сигурност и устойчивостта, съчетани с желанието за намаляване на зависимостта от суров нефт, засилиха глобалните усилия за производство на биопродукти от възобновяеми източници. Производството на химикали и биологични материали за заместване на петролни продукти е от съществено значение в обществото, което мечтае за истинско устойчиво развитие и без грим.

В този контекст е изключително важно да се разработват полимери и смоли на основата на естествени източници. Например, фенолът на петролна основа може да бъде заменен с биофеноли, а канцерогенният формалдехид може да бъде заменен с фурфурол или хидроксиметил фурфурол, вещества на основата на захар. Тогава разработването на биологични смоли би довело до производството на наистина устойчиви смоли.

По този начин (както може да се види по-подробно в статията: Изследователи от USP разследват потенциалното използване на агропромишлени отпадъци), са търсени алтернативи, които да отговорят на тази необходимост от направата на устойчива смола на търговско ниво. И в страна като Бразилия, която има по-голямата част от територията си, разположена в район с тропически климат, земеделието символизира един от основните двигатели на икономиката. Възможно е да се намерят суровини, разглеждани дотогава като селскостопански отпадъци, за да бъдат полезни при решаването на този проблем, като например захарна тръстика (bagasse и влакна).

Original text

Contribute a better translation

---