Lær alt om sammensetning, applikasjoner og farene forbundet med disse stoffene, og lær om alternativer

Fenolharpikser er termohærdende polymerer, eller termohærdende, produsert ved hjelp av kjemiske kondensasjonsreaksjoner mellom en fenol (aromatisk alkohol avledet fra benzen), eller et derivat av fenol, og et aldehyd, spesielt formaldehyd (reaktiv gass avledet fra metanol) . Disse organiske funksjonene omfatter et stort antall forskjellige kjemiske forbindelser, og dette gjør det mulig å ha et omfattende utvalg av fenolharpikser tilgjengelig på markedet.

Noen fenolderivater som kan brukes i denne prosessen er bisfenol-A, bisfenol-F og resorcinol, og blant de anvendte aldehyder er formaldehyd, acetaldehyd og propanal. For produksjon av kommersielle harpikser dominerer vanligvis bruken av de enkleste forbindelsene, som vanlig fenol (hydroksybenzen) og formaldehyd. Dermed kalles fenolharpikser også fenol-formaldehydharpikser. Avhengig av de spesifikke egenskapene til harpikser som skal oppnås, slik som reaktivitet og fleksibilitet, er det imidlertid mulig å bruke andre typer fenoler og aldehyder.

De viktigste egenskapene til fenolharpikser og årsakene til at de blir bedt om det er: utmerket termisk oppførsel, høy styrke og motstand, lang termisk og mekanisk stabilitet, utmerket evne til å fungere som elektrisk og termisk isolator (dekomponeringspunkt for harpikser fenoler er i temperaturområdet 220 ° C og over).

Under syntesen av disse harpikser blir det tatt hensyn til flere faktorer, slik som andelen fenol til aldehyd i blandingen, reaksjonstemperaturen og valget av katalysator. Avhengig av produksjonsprosessen som benyttes, kan fenolharpikser deles inn i to hovedklasser, nemlig: novolacharpikser og harpiksharpikser.

Resolharpikser oppnås ved bruk av høye temperaturer ved hjelp av alkaliske katalysatorer og har en høyere andel formaldehyd enn fenol i blandingen, mens novolacharpikser syntetiseres i sure medier og med formaldehyd i en mindre andel. enn fenol i sammensetningen. I tillegg, mens harpikser av resoletypen vanligvis er i flytende form, er harpikser av novolak-type i fast tilstand (oppnådd under påvirkning av temperatur og trykk, støpt og herdet når de avkjøles), noe som muliggjør god nytte og anvendelse av fenolharpikser i forskjellige sektorer.

Opprinnelse og oppdagelse

Fenolharpikser er av stor betydning, siden de regnes som den første herdeplastede polymeren som er produsert syntetisk for kommersiell bruk.

Oppdagelsen og første rapporter om produkter som stammer fra reaksjonen mellom fenol og formaldehyd skjedde på slutten av 1800-tallet, men det var i 1907 at Leo Baekeland var i stand til å utvikle en fenolharpiks i en kontrollert prosess, kalt i begynnelsen bakelitt, og skaper dermed dens patent for fenolharpikser, "Heat and Pressure" , eller på portugisisk "Heat and Pressure". Patentet hans rapporterte hvordan man kan bruke rask herding på en støpesammensetning i en bestemt form, forhåndsbestemt av formen på en form.

Denne hendelsen kan betraktes som en forgjenger for produksjon av plast, og basert på Baekelands banebrytende innsats, er fenolharpikser anerkjent som forløpere til et stort antall polymerer. I de første tiårene av det 20. århundre revolusjonerte produksjonen av disse harpikser og drev plastindustrien til å være slik vi kjenner den i dag. De første anvendelsene av disse syntetiske harpikser var rettet mot det støpte og laminerte delemarkedet for bruk i elektrisk utstyr.

Frem til i dag har fenolharpikser stor betydning og brukes i flere industrielle applikasjoner og i forskjellige sektorer, som bilindustri, elektrisk, datamaskin, romfart og sivil konstruksjon.

Hvor er de funnet?

I litt over et århundre har disse harpikser blitt brukt til forskjellige formål og av flere sektorer og segmenter. De kan presenteres i flytende eller fast form og har forskjellige bruksområder, avhengig av tilstanden og parametrene og materialene som er vedtatt under fremstillingen.

Gjennom anvendelsen i historien har fenolharpikser blitt mye brukt til produksjon av støpte produkter (som for eksempel snookerkuler og laboratoriebenker), og som belegg og lim. I tillegg har disse harpiksene allerede blitt ansett som det primære materialet som brukes til produksjon av elektriske kretskort, siden de er motstandsdyktige mot høye temperaturer og brann, men i dag har de i stor grad blitt erstattet av epoksyharpikser og klut. glassfiber.

I tillegg til disse applikasjonene brukes fenolharpikser også som lim, lim i kryssfiner og i agglomererte treplater, som bindemidler for glassfiber, mineralull og andre isolasjonsprodukter, for å impregnere og laminere tre- og plastmidler, i elektriske laminater. , i karbonskum, som støpeforbindelser, som støpeharpikser (varme- og syrebestandige belegg) og i fiberarmerte kompositter. De brukes også i maling og lakk.

En vanlig grunn til å bruke kryssfiner med fenolharpikser i stedet for glatt tre, er dens motstand mot sprekkdannelse, krymping, vridning, brann og takket være det høye styrkeinnholdet. Derfor erstatter slike materialer mange andre tresorter i applikasjoner i sivil byggesektor. For ikke å nevne at laminater produsert basert på denne harpiks er laget ved impregnering av ett eller flere lag av et basismateriale, slik som papir, glassfiber eller tre med fenolharpiks under varme og trykk.

Eksempler på produkter basert på fenolharpikser er: bassengkuler (basert på fast fenol-formaldehydharpiks) og nødvendige bremseklosser og koblingsskiver (bilindustri).

Fenolharpikser er fortsatt svært viktige industrielle polymerer, selv om deres vanligste bruk i dag er som lim for liming av kryssfiner og andre strukturelle treprodukter.

Risiko for menneskers helse

Selv om det fremdeles produseres i stor skala, har fenolharpikser vist seg å være farlige for menneskers helse, og risikoen som tilbys av dem er direkte relatert til typen forbindelse som brukes i syntesen. Det er nødvendig å kjenne materialet som er valgt for produksjonen, både fenol eller derivat, samt aldehydet som brukes, slik at de mulige farene er kjent med sikkerhet og søket etter mer adekvate og trygge alternativer.

Som nevnt tidligere kan forskjellige typer fenoler og aldehyder brukes i fremstillingsprosessen av fenolharpikser. De er hovedsakelig fenol, bisfenol-A, bisfenol-F og formaldehyd.

Når det gjelder bisfenol-A og bisfenol-F, som kan brukes i syntesen av disse harpiksene, har studier vist at disse stoffene er kumulative i kroppen og fungerer som hormonforstyrrende stoffer, med østrogene og androgene effekter, negative effekter på skjoldbruskkjertelen og økningen av livmoren og vekten av testikler og kjertler (les mer i "Kjenn typene bisfenol og risikoen"). I tillegg ble det funnet at fenol i sin enkle form er giftig og forårsaker irritasjon i menneskets luftveier, i tillegg til andre komplikasjoner.

Et annet stoff som ofte brukes til å produsere fenolharpikser og er funnet å være en fare er formaldehyd (les mer om "Vet hva farene ved formaldehyd er og hvordan du kan unngå dem"). Formaldehyd er svært flyktig, og tilhører den skadelige gruppen av flyktige organiske forbindelser, også kjent som VOC (se mer om VOC i artikkelen "VOC: vet hva flyktige organiske forbindelser er, deres risiko og hvordan man kan unngå dem").

I tillegg, ifølge studier presentert av International Agency for Research on Cancer (Iarc), anses formaldehyd som kreftfremkallende for mennesker og kan også fungere som en hormonforstyrrende.

Med den omfattende bruken og mulige uttømmingen av fossile råvarer (grunnlaget for produksjon av de fleste av disse harpikser), lagt til stadig strengere regler innen menneskers helse og miljø, ble søket etter alternative stoffer for formaldehyd blir en viktig og viktig bekymring for fenolharpiksindustrien.

Behandle gjenstander som inneholder disse harpiksene

Allerede forbudt eller kontrollert i flere land, men ennå ikke i Brasil, har produksjonen av fenolharpikser, som vi kjenner dem i dag, sine dager nummerert. I dette tilfellet, i tillegg til produktets toksisitet, må produksjonens uholdbarhet også vurderes, siden den er avhengig av olje, en ikke-fornybar kilde.

Fordi det er en termorig polymer, blir avhending og opparbeidelse av produkter som inneholder denne typen harpiks vanskelig, siden de har tverrbinding i strukturen, og når de varmes opp igjen, brytes disse bindingene, noe som medfører materialnedbrytning og dispergerende stoffer skadelig.

Dette betyr ikke at det er umulig å bruke termohærdere på nytt. De kan tilsettes i små mengder som fyllstoffer og forsterkninger, inkludert termoplastiske og termohærdende materialer.

En opparbeidelsesteknikk som brukes er å 'bryte' det herdede materialet i små biter og blande disse bitene i det jomfruelige materialet, slik at de blir inneholdt inne. Bruken av resirkulerte fenolharpikser gjør herdingsprosessen (under høye temperaturer) raskere og derfor billigere, og gjør det mulig å skape en veldig blank overflate. I tillegg er det rapportert at bruken av resirkulerte termohærdende materialer, slik som fyllstoff, gir et perfekt klebeområde for jomfruelig materiale.

Alternativer

Voksende bekymringer om miljøutfordringer, energisikkerhet og bærekraft, kombinert med ønsket om å redusere avhengigheten av råolje, har intensivert den globale innsatsen for å produsere bioprodukter fra fornybare kilder. Produksjon av kjemikalier og biologiske materialer for å erstatte petroleumsbaserte produkter er viktig i et samfunn som drømmer om virkelig bærekraftig utvikling og uten sminke.

I denne sammenheng er det viktig at det utvikles polymerer og harpikser basert på naturlige kilder. For eksempel kan petroleumsbasert fenol erstattes av biofenoler og kreftfremkallende formaldehyd kan erstattes av furfural eller hydroksymetyl furfural, stoffer basert på sukker. Utviklingen av biobaserte harpikser vil da føre til produksjon av virkelig bærekraftige harpikser.

Således (som det kan sees mer detaljert i artikkelen: Forskere fra USP undersøker den potensielle bruken av agroindustrielt avfall), er det blitt søkt etter alternativer for å møte dette behovet for å lage en bærekraftig harpiks på kommersielt nivå. Og i et land som Brasil, som har det meste av sitt territorium i et område med tropisk klima, symboliserer landbruk en av hovedmotorene i økonomien. Det er mulig å finne råvarer, sett til da som landbruksavfall, som nyttige for å prøve å løse dette problemet, for eksempel sukkerrør (bagasse og fibre).

Original text

Contribute a better translation

---