Lær alt om sammensætning, applikationer og farerne forbundet med disse stoffer, og lær om alternativer

Phenolharpikser er termohærdende polymerer eller termohærdende stoffer produceret ved kemiske kondensationsreaktioner mellem en phenol (aromatisk alkohol afledt af benzen) eller et derivat af phenol og et aldehyd, især formaldehyd (reaktiv gas afledt af methanol) . Disse organiske funktioner omfatter et stort antal forskellige kemiske forbindelser, og dette gør det muligt at have et bredt udvalg af phenolharpikser tilgængelige på markedet.

Nogle phenolderivater, der kan anvendes i denne proces, er bisphenol-A, bisphenol-F og resorcinol, og blandt de anvendte aldehyder er formaldehyd, acetaldehyd og propanal. Til fremstilling af kommercielle harpikser dominerer normalt brugen af ​​de enkleste forbindelser, såsom almindelig phenol (hydroxybenzen) og formaldehyd. Således kaldes phenolharpikser også phenolformaldehydharpikser. Afhængigt af de specifikke egenskaber af harpikser, der skal opnås, såsom reaktivitet og fleksibilitet, er det imidlertid muligt at anvende andre typer phenoler og aldehyder.

De vigtigste egenskaber ved phenolharpikser og årsagerne til, at de efterspørges, er: fremragende termisk adfærd, høj styrke og modstand, lang termisk og mekanisk stabilitet, fremragende evne til at fungere som en elektrisk og termisk isolator (nedbrydningspunkt for harpikser phenoler er i temperaturområdet 220 ° C og derover).

Under syntesen af ​​disse harpikser tages der flere faktorer i betragtning, såsom andelen af ​​phenol til aldehyd i blandingen, reaktionstemperaturen og valget af katalysator. Afhængig af den anvendte fremstillingsproces kan phenolharpikser således opdeles i to hovedklasser, nemlig: novolacharpikser og resolharpikser.

Resolharpikser opnås ved anvendelse af høje temperaturer ved hjælp af alkaliske katalysatorer og har en højere andel formaldehyd end phenol i blandingen, hvorimod novolacharpikser syntetiseres i sure medier og med formaldehyd i en mindre andel. end phenol i dets sammensætning. Derudover er resol-type harpikser normalt i flydende form, men harpikser af novolac-type er i fast tilstand (opnået under påvirkning af temperatur og tryk, støbt og hærdet, når de afkøles), hvilket muliggør stor anvendelighed og anvendelse af phenolharpikser i forskellige sektorer.

Oprindelse og opdagelse

Phenolharpikser er af stor betydning, da de betragtes som den første termohærdende polymer fremstillet syntetisk til kommerciel brug.

Opdagelsen og de første rapporter om produkter, der stammer fra reaktionen mellem phenol og formaldehyd, fandt sted i slutningen af ​​det 19. århundrede, men det var i 1907, at Leo Baekeland var i stand til at udvikle en phenolharpiks i en kontrolleret proces, kaldet i begyndelsen bakelit, hvilket skabte således dets patent for phenolharpikser, "Heat and Pressure" eller på portugisisk "Heat and Pressure". Hans patent rapporterede, hvordan man anvender hurtig hærdning på en støbeform i en bestemt form, forudbestemt af formen på en form.

Denne begivenhed kan betragtes som en forgænger til fremstilling af plast, og baseret på Baekelands banebrydende indsats anerkendes phenolharpikser som forløbere for et stort antal polymerer. I de første årtier i det 20. århundrede revolutionerede fremstillingen af ​​disse harpikser og drev plastindustrien til at være som vi kender den i dag. De første anvendelser af disse syntetiske harpikser var rettet mod markedet for støbte og laminerede dele til brug i elektrisk udstyr.

Indtil i dag har phenolharpikser stor betydning og anvendes i flere industrielle applikationer og i forskellige sektorer, såsom bilindustrien, el, computer, luftfart og civil byggeri.

Hvor findes de?

I lidt over et århundrede er disse harpikser blevet brugt til forskellige formål og af flere sektorer og segmenter. De kan præsenteres i flydende eller fast form og har forskellige anvendelser afhængigt af deres tilstand og de parametre og materialer, der er vedtaget under deres fremstilling.

Gennem deres anvendelse i historien har phenolharpikser været meget anvendt til produktion af støbte produkter (såsom f.eks. Snookerkugler og laboratoriebænke) og som belægning og klæbemiddel. Derudover er disse harpikser allerede blevet betragtet som det primære materiale, der anvendes til fremstilling af elektriske kredsløb, da de er modstandsdygtige over for høje temperaturer og ild, men i dag er de stort set blevet erstattet af epoxyharpikser og klud glasfiber.

Ud over disse anvendelser anvendes phenolharpikser også som klæbemidler, klæbemidler i krydsfiner og i agglomererede træpaneler som bindemidler til glasfiber, mineraluld og andre isoleringsprodukter til imprægnering og laminering af træ- og plastmidler i elektriske laminater , i kulskum, som støbeforbindelser, som støbeharpikser (varme- og syrebestandige belægninger) og i fiberarmerede kompositter. De bruges også i maling og lak.

En almindelig årsag til at bruge krydsfiner med phenolharpikser i stedet for glat træ er dens modstandsdygtighed over for revner, krympning, vridning, ild og takket være dens høje styrke. Derfor erstatter sådanne materialer mange andre træsorter i applikationer i den civile byggesektor. For ikke at nævne, at laminater fremstillet baseret på denne harpiks er fremstillet ved imprægnering af et eller flere lag af et basismateriale, såsom papir, glasfiber eller træ med phenolharpiks under varme og tryk.

Eksempler på produkter baseret på phenolharpikser er: snookerkugler (baseret på fast phenol-formaldehydharpiks) og krævede bremseklodser og koblingsskiver (bilindustrien).

Phenolharpikser forbliver meget vigtige industrielle polymerer, selvom deres mest almindelige anvendelse i dag er som klæbemiddel til limning af krydsfiner og andre strukturelle træprodukter.

Risici for menneskers sundhed

Selvom det stadig produceres i stor skala, har det vist sig, at phenolharpikser er farlige for menneskers sundhed, og de risici, der er forbundet med dem, er direkte relateret til den type forbindelse, der anvendes i deres syntese. Det er nødvendigt at kende det valgte materiale til dets produktion, både phenol eller derivat såvel som det anvendte aldehyd, så de mulige farer med sikkerhed er kendt og søgen efter mere passende og sikre alternativer.

Som nævnt tidligere kan forskellige typer phenoler og aldehyder anvendes i fremstillingsprocessen af ​​phenolharpikser. De er hovedsageligt phenol, bisphenol-A, bisphenol-F og formaldehyd.

I tilfældet med bisphenol-A og bisphenol-F, som kan anvendes til syntese af disse harpikser, har undersøgelser vist, at disse stoffer er kumulative i kroppen og fungerer som hormonforstyrrende stoffer, idet de frembyder østrogene og androgene effekter, negative virkninger på skjoldbruskkirtlen og stigningen af livmoderen og vægten af ​​testikler og kirtler (læs mere i "Kend typerne af bisphenol og deres risici"). Derudover blev det fundet, at phenol i sin enkle form er giftig og irriterer det menneskelige åndedrætssystem ud over andre komplikationer.

Et andet stof, der ofte bruges til fremstilling af phenolharpikser, og som viser sig at være en fare, er formaldehyd (læs mere om "Lær om farerne ved formaldehyd og hvordan man undgår dem"). Formaldehyd er meget flygtigt og hører til den skadelige gruppe af flygtige organiske forbindelser, også kendt som VOC'er (se mere om VOC'er i artiklen "VOC'er: ved hvad der er flygtige organiske forbindelser, deres risici og hvordan man undgår dem").

Derudover betragtes formaldehyd ifølge undersøgelser præsenteret af International Cancer Research Agency (Iarc) som kræftfremkaldende for mennesker og kan også fungere som en hormonforstyrrende.

Med den udstrakte anvendelse og mulige udtømning af fossile råmaterialer (grundlaget for produktionen af ​​de fleste af disse harpikser), tilføjet til stadig strengere regler inden for menneskers sundhed og miljøet, søgningen efter alternative stoffer til formaldehyd bliver en vigtig og vigtig bekymring for phenolharpiksindustrien.

Genbehandling af objekter, der indeholder disse harpikser

Allerede forbudt eller kontrolleret i flere lande, men endnu ikke i Brasilien, har produktionen af ​​phenolharpikser, som vi kender dem i dag, antallet af dage. I dette tilfælde skal ud over produktets toksicitet også tages i betragtning, at produktionen er uholdbar, da den er afhængig af olie, en ikke-vedvarende kilde.

Fordi det er en termorig polymer, bliver bortskaffelse og oparbejdning af produkter, der indeholder denne type harpiks, vanskelige, da de har tværbinding i deres struktur, og når de genopvarmes, brydes disse bindinger, hvilket inducerer nedbrydning af materialet og dispergerer stoffer skadelig.

Dette betyder ikke, at det er umuligt at genbruge termohærdende stoffer. De kan tilsættes i små mængder som fyldstoffer og forstærkninger, herunder termoplastiske og termohærdende materialer.

En genoparbejdningsteknik, der er brugt, er at 'bryde' det termohærdede materiale i små stykker og blande disse stykker i det jomfruelige materiale, hvilket gør dem indeholdt inde. Anvendelsen af ​​genbrugte phenolharpikser gør hærdningsprocessen (under høje temperaturer) hurtigere og derfor billigere og gør det muligt at skabe en meget skinnende overflade. Derudover er det blevet rapporteret, at brugen af ​​genanvendte termohærdede materialer, såsom fyldstof, tilvejebringer et perfekt vedhæftningsområde for jomfrueligt materiale.

Alternativer

Voksende bekymringer over miljøudfordringer, energisikkerhed og bæredygtighed kombineret med et ønske om at mindske afhængigheden af ​​råolie har intensiveret den globale indsats for at producere bioprodukter fra vedvarende kilder. Produktion af kemikalier og biologiske materialer til erstatning af oliebaserede produkter er afgørende i et samfund, der drømmer om reel bæredygtig udvikling og uden makeup.

I denne sammenhæng er det vigtigt, at der udvikles polymerer og harpikser baseret på naturlige kilder. For eksempel kunne oliebaseret phenol erstattes af biophenoler, og kræftfremkaldende formaldehyd kunne erstattes af furfural eller hydroxymethyl furfural, stoffer baseret på sukker. Udviklingen af ​​biobaserede harpikser vil derefter føre til produktion af virkelig bæredygtige harpikser.

På denne måde (som det kan ses mere detaljeret i artiklen: Forskere fra USP undersøger potentialet ved at bruge agroindustrielt affald) er der søgt alternativer til at imødekomme dette behov for at fremstille en bæredygtig harpiks på kommercielt niveau. Og i et land som Brasilien, der har det meste af sit område beliggende i et tropisk klimaområde, symboliserer landbruget en af ​​de vigtigste motorer i økonomien. Det er muligt at finde råmaterialer, der tidligere er set som landbrugsaffald, som nyttige i et forsøg på at løse dette problem, såsom for eksempel sukkerrør (bagasse og fibre).

Original text

Contribute a better translation

---