lovesouthernsocial.com

Saznajte sve o sastavu, primeni i opasnostima povezanim sa ovim supstancama i saznajte o alternativama

Fenolne smole su termoreaktivni ili termoreaktivni polimeri, proizvedeni reakcijom hemijske kondenzacije između fenola (aromatičnog alkohola dobijenog iz benzena) ili derivata fenola i aldehida, posebno formaldehida (reaktivni gas dobijen iz metanola). Ove organske funkcije obuhvataju veliki broj različitih hemijskih jedinjenja i ova činjenica omogućava postojanje širokog spektra fenolnih smola dostupnih na tržištu.

Neki derivati ​​fenola koji se mogu koristiti u ovom procesu su bisfenol-A, bisfenol-F i resorcinol, a među aldehidima koji se koriste su formaldehid, acetaldehid i propanal. Za proizvodnju komercijalnih smola obično preovladava upotreba jednostavnijih jedinjenja kao što su obični fenol (hidroksibenzen) i formaldehid. Tako se fenolne smole nazivaju i fenol-formaldehidne smole. Međutim, u zavisnosti od specifičnih svojstava smola koje se dobijaju, kao što su reaktivnost i fleksibilnost, moguće je koristiti i druge vrste fenola i aldehida.

Glavne karakteristike fenolnih smola i razlozi zbog kojih su toliko tražene su: odlično termičko ponašanje, visok nivo čvrstoće i otpornosti, duga termička i mehanička stabilnost, odlična sposobnost da deluju kao električni i toplotni izolator (tačka raspadanja fenolnih smola). nalazi se u temperaturnoj zoni od 220°C i više).

Prilikom sinteze ovih smola uzima se u obzir nekoliko faktora, kao što su odnos fenola i aldehida u smeši, reakciona temperatura i izbor katalizatora. Dakle, u zavisnosti od usvojenog proizvodnog procesa, fenolne smole se mogu podeliti u dve glavne klase, i to: novolačne smole i rezole smole.

Resol smole se dobijaju primenom visokih temperatura, uz pomoć alkalnih katalizatora i imaju veći udeo formaldehida nego fenola u smeši, dok se novolačne smole sintetišu u kiseloj sredini i sa formaldehidom u manjem udelu od fenola u svom sastavu. sastav. Pored toga, dok su smole tipa resole obično predstavljene u tečnom stanju, one tipa novolac su predstavljene u čvrstom stanju (dobijene pod dejstvom temperature i pritiska, oblikovane i stvrdnute kada se ohlade) što omogućava veliku korisnost i primena fenolnih smola u različitim sektorima.

Poreklo i otkriće

Fenolne smole su od velikog značaja, jer se smatraju prvim termoreaktivnim polimerom sintetički proizvedenim za komercijalnu upotrebu.

Otkriće i prvi izveštaji o proizvodima koji potiču iz reakcije između fenola i formaldehida desili su se krajem devetnaestog veka, ali je 1907. godine Leo Bekeland uspeo da razvije fenolnu smolu u kontrolisanom procesu, nazvanu prvo bakelit, stvarajući tako svoj patent za fenolne smole, "Toplota i pritisak", ili na portugalskom „Calor e Pressure“. Njegov patent se odnosio na to kako primeniti brzo očvršćavanje na kompoziciju za oblikovanje u specifičnom obliku, unapred određenom oblikom kalupa.

Ovaj događaj se može smatrati prekretnicom koja je prethodila proizvodnji plastike, a od Bekelandovih pionirskih napora, fenolne smole su prepoznate kao prekursori velikog broja polimera. U prvim decenijama 20. veka, proizvodnja ovih smola je revolucionirala i pokrenula industriju plastike da bude onakva kakvu je danas poznajemo. Prve primene ovih sintetičkih smola bile su usmerene na tržište livenih i laminiranih delova za upotrebu u električnoj opremi.

Fenolne smole su do danas od velikog značaja i koriste se u raznim industrijskim primenama iu različitim sektorima, kao što su automobilska, električna, kompjuterska, vazduhoplovna i građevinska.

Gde se nalaze?

Već nešto više od jednog veka, ove smole se koriste u različite svrhe iu više sektora i segmenata. Mogu biti predstavljeni u tečnom ili čvrstom obliku i imaju različite namene, u zavisnosti od njihovog stanja i parametara i materijala usvojenih tokom njihove proizvodnje.

Tokom svoje istorijske primene, fenolne smole su se široko koristile za proizvodnju oblikovanih proizvoda (kao što su lopte za bazen i laboratorijske klupe, na primer), i kao premazi i lepkovi. Štaviše, ove smole su se nekada smatrale primarnim materijalom za proizvodnju električnih ploča, jer su otporne na visoke temperature i vatru, ali su danas u velikoj meri zamenjene epoksidnim smolama i tkaninom od fiberglasa.

Pored ovih primena, fenolne smole se koriste i kao lepkovi, lepkovi u šperploči i u aglomerisanim drvenim pločama, kao veziva za fiberglas, mineralnu vunu i druge izolacione proizvode, za impregnaciju i laminiranje drveta i plastičnih sredstava, u električnim laminatima, u ugljeničnim pene, kao smeše za oblikovanje, kao smole za livenje (premaze otporne na toplotu i kiseline) i u kompozitima ojačanim vlaknima. Takođe se koriste u bojama i lakovima.

Uobičajeni razlog za korišćenje šperploče sa fenolnim smolama umesto običnog drveta je njena otpornost na pucanje, skupljanje, uvijanje, vatru i visok nivo čvrstoće. Stoga takvi materijali zamenjuju mnoge druge vrste drveta u primeni u sektoru građevinarstva. Da ne pominjemo da se laminati proizvedeni na bazi ove smole prave impregnacijom jednog ili više slojeva osnovnog materijala, kao što su papir, fiberglas ili drvo, fenolnom smolom pod toplotom i pritiskom.

Primeri proizvoda na bazi fenolnih smola su: lopte za bazen (na bazi čvrste fenol-formaldehidne smole) i potrebne kočione pločice i diskovi kvačila (automobilska industrija).

Fenolne smole ostaju veoma važni industrijski polimeri, iako je njihova najčešća upotreba danas kao lepkovi za lepljenje šperploče i drugih strukturalnih proizvoda od drveta.

Rizici po zdravlje ljudi

Iako se još uvek proizvode u velikim razmerama, dokazano je da su fenolne smole opasne po ljudsko zdravlje, a rizici koje nude direktno su povezani sa vrstom jedinjenja koje se koristi u njihovoj sintezi. Neophodno je poznavati odabrani materijal za njegovu proizvodnju, kako fenol ili derivat, tako i aldehid koji se koristi, da bi se sa sigurnošću znale moguće opasnosti i tražile adekvatnije i sigurnije alternative.

Kao što je gore navedeno, različite vrste fenola i aldehida mogu se koristiti u procesu proizvodnje fenolnih smola. To su uglavnom fenol, bisfenol-A, bisfenol-F i formaldehid.

U slučaju bisfenola-A i bisfenola-F, koji se mogu koristiti u sintezi ovih smola, studije su pokazale da su ove supstance kumulativne u telu i da funkcionišu kao endokrini disruptori, sa estrogenim i androgenim dejstvom, negativno utiču na štitne žlezde i povećanje materice i težine testisa i žlezda (pročitajte više u odeljku „Saznajte više o vrstama bisfenola i njihovim rizicima“). Štaviše, utvrđeno je da je fenol u svom jednostavnom obliku toksičan i izaziva iritaciju ljudskog respiratornog sistema, pored drugih komplikacija.

Druga supstanca koja se često koristi za proizvodnju fenolnih smola i za koju se utvrdi da je opasna je formaldehid (pročitajte više o tome u odeljku „Saznajte više o opasnostima formaldehida i kako ih izbeći“). Formaldehid je veoma isparljiv, pripada štetnoj grupi isparljivih organskih jedinjenja, poznatih i kao VOC (više o VOC-ima pogledajte u članku „VOC: saznajte šta su isparljiva organska jedinjenja, njihovi rizici i kako ih izbeći”).

Štaviše, prema studijama koje je predstavila Međunarodna agencija za istraživanje raka (IARC), formaldehid se smatra kancerogenim za ljude i može delovati i kao endokrini disruptor.

Dakle, uz ekstenzivnu upotrebu i moguće iscrpljivanje fosilnih sirovina (osnova za proizvodnju većine ovih smola), uz sve strožije propise u oblasti zdravlja ljudi i životne sredine, potraga za alternativnim supstancama za formaldehid postaje glavna briga industrije fenolnih smola.

Ponovna obrada predmeta koji sadrže ove smole

Već zabranjena ili kontrolisana u nekoliko zemalja, ali još uvek ne u Brazilu, proizvodnja fenolnih smola, kakvu danas poznajemo, ima odbrojane dane. U ovom slučaju, pored toksičnosti proizvoda, mora se uzeti u obzir i neodrživost proizvodnje, jer zavisi od nafte, neobnovljivog izvora.

Pošto se radi o termoreaktivnom polimeru, odlaganje i ponovna prerada proizvoda koji sadrže ovu vrstu smole su otežani, jer u svojoj strukturi predstavljaju poprečne veze, a kada se ponovo zagrevaju, ove veze pucaju, izazivajući degradaciju materijala i dispergujući štetne supstance.

To ne znači da je nemoguće ponovo koristiti termoset. Mogu se dodati u malim količinama kao punila i ojačanja, uključujući termoplastične i termoreaktivne materijale.

Jedna korišćena tehnika ponovne obrade sastoji se od 'razbijanja' termoreaktivnog materijala na male komade i mešanja ovih delova u prvobitni materijal, uzrokujući da ostanu sadržani u njemu. Upotreba recikliranih fenolnih smola čini proces očvršćavanja (pod visokim temperaturama) bržim, a samim tim i jeftinijim, i omogućava stvaranje veoma sjajne površine. Pored toga, objavljeno je da upotreba recikliranih termoreaktivnih materijala, kao što je punilo, obezbeđuje savršen raspon prijanjanja za prvobitni materijal.

Alternative

Rastuća zabrinutost oko ekoloških izazova, energetske bezbednosti i održivosti, zajedno sa željom da se smanji zavisnost od sirove nafte, intenzivirali su globalne napore za proizvodnju bioproizvoda iz obnovljivih izvora. Proizvodnja hemijskih i bioloških materijala za zamenu proizvoda na bazi nafte je neophodna u društvu koje sanja o istinskom održivom razvoju bez šminke.

U tom kontekstu, neophodno je razviti polimere i smole na bazi prirodnih izvora. Na primer, fenol na bazi nafte mogao bi da se zameni biofenolima, a kancerogeni formaldehid bi se mogao zameniti furfurolom ili hidroksimetil furfurolom, supstancama na bazi šećera. Razvoj smola na biološkoj bazi bi onda doveo do proizvodnje zaista održivih smola.

Stoga (kao što se može detaljnije videti u članku: istraživači USP-a istražuju potencijalnu upotrebu agroindustrijskih ostataka), tražene su alternative za zadovoljenje ove potrebe za pravljenjem održive smole na komercijalnom nivou. A, u zemlji poput Brazila, čija se većina teritorije nalazi u oblasti sa tropskom klimom, poljoprivreda simbolizuje jedan od glavnih pokretača ekonomije. Moguće je pronaći sirovine, do tada viđene kao poljoprivredni otpad, koje bi bile korisne u pokušaju rešavanja ovog problema, poput šećerne trske (bagasa i vlakana).