Lär dig allt om sammansättning, applikationer och farorna med dessa ämnen och lär dig om alternativ

Fenolhartser är värmehärdade polymerer, eller värmehärdande, framställda genom kemiska kondensationsreaktioner mellan en fenol (aromatisk alkohol härrörande från bensen), eller ett derivat av fenol, och en aldehyd, särskilt formaldehyd (reaktiv gas härrörande från metanol) . Dessa organiska funktioner omfattar ett stort antal olika kemiska föreningar, och detta faktum gör det möjligt att ha ett stort utbud av fenolhartser tillgängliga på marknaden.

Några fenolderivat som kan användas i denna process är bisfenol-A, bisfenol-F och resorcinol och bland de använda aldehyderna är formaldehyd, acetaldehyd och propanal. För framställning av kommersiella hartser dominerar vanligtvis de enklaste föreningarna, såsom vanlig fenol (hydroxibensen) och formaldehyd. Således kallas fenolhartser också fenol-formaldehydhartser. Beroende på de specifika egenskaperna hos hartserna som skall erhållas, såsom reaktivitet och flexibilitet, är det emellertid möjligt att använda andra typer av fenoler och aldehyder.

De viktigaste egenskaperna hos fenolhartser och anledningarna till att de efterfrågas så är: utmärkt termiskt beteende, hög styrka och motstånd, lång termisk och mekanisk stabilitet, utmärkt förmåga att fungera som en elektrisk och termisk isolator (sönderdelningspunkt för hartser fenoler är i temperaturintervallet 220 ° C och högre).

Under syntesen av dessa hartser beaktas flera faktorer, såsom andelen fenol till aldehyd i blandningen, reaktionstemperaturen och valet av katalysator. Beroende på vilken tillverkningsprocess som används kan sålunda fenolhartser delas in i två huvudklasser, nämligen: novolackhartser och resolhartser.

Resolhartser erhålls genom användning av höga temperaturer med hjälp av alkaliska katalysatorer och har en högre andel formaldehyd än fenol i blandningen, medan novolachartser syntetiseras i sura medier och med formaldehyd i en mindre andel. än fenol i sin sammansättning. Även om hartser av resoltyp vanligtvis är i flytande form, är hartser av novolaktyp i fast tillstånd (erhållna under inverkan av temperatur och tryck, gjutna och härda när de svalnar), vilket möjliggör stor användbarhet och applicering av fenolhartser i olika sektorer.

Ursprung och upptäckt

Fenolhartser är av stor betydelse, eftersom de anses vara den första värmehärdade polymeren som framställts syntetiskt för kommersiellt bruk.

Upptäckten och de första rapporterna om produkter som härstammar från reaktionen mellan fenol och formaldehyd inträffade i slutet av 1800-talet, men det var 1907 som Leo Baekeland kunde utveckla ett fenolharts i en kontrollerad process, kallad i början bakelit, vilket skapade sålunda dess patent för fenolhartser, "Värme och tryck" , eller på portugisiska "Värme och tryck". Hans patent rapporterade hur man applicerar snabbhärdning på en gjutkomposition i en specifik form, förutbestämd av formen på en form.

Denna händelse kan betraktas som en föregångare för tillverkning av plast och baserat på Baekelands banbrytande insatser erkänns fenolhartser som föregångare till ett stort antal polymerer. Under de första decennierna av 1900-talet revolutionerade tillverkningen av dessa hartser och drev plastindustrin till det sätt vi känner till idag. De första användningarna av dessa syntetiska hartser riktades mot marknaden för gjutna och laminerade delar för användning i elektrisk utrustning.

Fram till idag är fenolhartser av stor betydelse och används i flera industriella applikationer och i olika sektorer, såsom fordons-, el-, dator-, rymd- och civila konstruktioner.

Var finns de?

I drygt ett sekel har dessa hartser använts för olika ändamål och av flera sektorer och segment. De kan presenteras i flytande eller fast form och har olika användningsområden, beroende på deras tillstånd och de parametrar och material som används under tillverkningen.

Fenolhartser har under sin tillämpning i historien använts i stor utsträckning för framställning av gjutna produkter (såsom snookerbollar och laboratoriebänkar till exempel) och som beläggning och lim. Dessutom har dessa hartser redan betraktats som det primära materialet som används för tillverkning av elektriska kretskort, eftersom de är motståndskraftiga mot höga temperaturer och brand, men idag har de till stor del ersatts av epoxihartser och tyg glasfiber.

Förutom dessa applikationer används fenolhartser också som lim, lim i plywood och i agglomererade träpaneler, som bindemedel för glasfiber, mineralull och andra isoleringsprodukter, för impregnering och laminering av trä- och plastmedel, i elektriska laminat. , i kolskum, som gjutföreningar, som gjutplaster (värme- och syrabeständiga beläggningar) och i fiberförstärkta kompositer. De används också i färger och lacker.

En vanlig anledning till att använda plywood med fenolhartser istället för slät trä är dess motståndskraft mot sprickbildning, krympning, vridning, eld och tack vare dess höga styrka. Därför ersätter sådana material många andra träslag i applikationer inom den civila byggsektorn. För att inte tala om att laminat framställda på basis av detta harts framställs genom impregnering av ett eller flera lager av ett basmaterial, såsom papper, glasfiber eller trä med fenolharts under värme och tryck.

Exempel på produkter baserade på fenolhartser är: poolbollar (baserat på fast fenol-formaldehydharts) och nödvändiga bromsbelägg och kopplingsskivor (fordonsindustrin).

Fenolhartser är fortfarande mycket viktiga industripolymerer, även om deras vanligaste användning idag är som lim för limning av plywood och andra träprodukter.

Risker för människors hälsa

Även om de fortfarande produceras i stor skala har fenolhartser visat sig vara farliga för människors hälsa och riskerna med dem är direkt relaterade till den typ av förening som används vid syntesen. Det är nödvändigt att känna till det material som valts för dess produktion, både fenol eller derivat, såväl som aldehyd som används, så att de möjliga farorna är kända med säkerhet och söker efter mer lämpliga och säkra alternativ.

Som nämnts tidigare kan olika typer av fenoler och aldehyder användas i tillverkningsprocessen av fenolhartser. De är huvudsakligen fenol, bisfenol-A, bisfenol-F och formaldehyd.

När det gäller bisfenol-A och bisfenol-F, som kan användas vid syntesen av dessa hartser, har studier visat att dessa ämnen är kumulativa i kroppen och fungerar som hormonstörande ämnen, vilket uppvisar östrogena och androgena effekter, negativa effekter på sköldkörteln och ökningen av livmodern och vikten av testiklar och körtlar (läs mer i "Vet vilka typer av bisfenol och deras risker"). Dessutom fann man att fenol i sin enkla form är giftig och orsakar irritation i det mänskliga andningssystemet, förutom andra komplikationer.

Ett annat ämne som ofta används för att tillverka fenolhartser och visar sig utgöra en fara är formaldehyd (läs mer om "Vet vad farorna med formaldehyd är och hur man undviker dem"). Formaldehyd är mycket flyktigt och tillhör den skadliga gruppen av flyktiga organiska föreningar, även känd som VOC (se mer om VOC i artikeln "VOC: vet vad flyktiga organiska föreningar är, deras risker och hur man undviker dem").

Enligt studier som presenterats av International Cancer Research Agency (Iarc) anses formaldehyd dessutom vara cancerframkallande för människor och kan också fungera som en hormonstörande substans.

Med den omfattande användningen och möjliga uttömningen av fossila råvaror (grunden för produktionen av de flesta av dessa hartser), vilket läggs till allt strängare regler inom människors hälsa och miljön, sökandet efter alternativa ämnen för formaldehyd blir en viktig och viktig fråga för fenolhartsindustrin.

Ombearbeta objekt som innehåller dessa hartser

Redan förbjudet eller kontrollerat i flera länder, men ännu inte i Brasilien, har produktionen av fenolhartser, som vi känner dem idag, räknat. I det här fallet måste, förutom produktens toxicitet, också beaktas produktionens ohållbarhet, eftersom den är beroende av olja, en icke-förnybar källa.

Eftersom det är en termorig polymer blir bortskaffande och återbearbetning av produkter som innehåller denna typ av harts svårt, eftersom de har tvärbindning i sin struktur och när de värms upp igen bryts dessa bindningar, vilket inducerar materialnedbrytning och dispergerar ämnen skadlig.

Detta betyder inte att det är omöjligt att återanvända värmehärdare. De kan tillsättas i små mängder som fyllmedel och förstärkningar, inklusive termoplastiska och härdade material.

En upparbetningsteknik som används är att "bryta" det härdade materialet i små bitar och blanda dessa bitar i det jungfruliga materialet, vilket gör dem inuti. Användningen av återvunna fenolhartser gör härdningsprocessen (under höga temperaturer) snabbare och därför billigare och gör det möjligt att skapa en mycket blank yta. Dessutom har det rapporterats att användningen av återvunna värmehärdade material, såsom fyllmedel, ger ett perfekt vidhäftningsområde för oskuldsmaterial.

Alternativ

Växande oro över miljöutmaningar, energisäkerhet och hållbarhet, tillsammans med en önskan att minska beroendet av råolja, har intensifierat de globala ansträngningarna att producera bioprodukter från förnybara källor. Produktionen av kemikalier och biologiska material för att ersätta petroleumbaserade produkter är avgörande i ett samhälle som drömmer om verklig hållbar utveckling och utan smink.

I detta sammanhang är det viktigt att polymerer och hartser baserade på naturliga källor utvecklas. Till exempel kan petroleumbaserad fenol ersättas med biofenoler och cancerframkallande formaldehyd kan ersättas med furfural eller hydroximetyl furfural, ämnen baserade på socker. Utvecklingen av biobaserade hartser skulle då leda till produktion av verkligt hållbara hartser.

På detta sätt (som kan ses mer detaljerat i artikeln: Forskare från USP undersöker potentialen att använda agroindustriellt avfall) har alternativ sökt för att möta detta behov av att göra ett hållbart harts på kommersiell nivå. Och i ett land som Brasilien, som har det mesta av sitt territorium i ett område med tropiskt klimat, symboliserar jordbruket en av de viktigaste motorerna i ekonomin. Det är möjligt att hitta råvaror, som fram till dess ses som jordbruksavfall, som kan vara användbara för att försöka lösa detta problem, som till exempel sockerrör (bagasse och fibrer).

Original text

Contribute a better translation

---