Naučite sve o sastavu, primjeni i opasnostima povezanim s tim tvarima te naučite o alternativama

Fenolne smole su termootporni polimeri ili termosetovi, proizvedeni kemijskim reakcijama kondenzacije između fenola (aromatski alkohol izveden iz benzena) ili derivata fenola i aldehida, posebno formaldehida (reaktivni plin dobiven iz metanola) . Te organske funkcije obuhvaćaju velik broj različitih kemijskih spojeva, što omogućuje činjenicu da na tržištu postoji široka paleta fenolnih smola.

Neki derivati ​​fenola koji se mogu koristiti u ovom procesu su bisfenol-A, bisfenol-F i resorcinol, a među korištenim aldehidima su formaldehid, acetaldehid i propanal. Za proizvodnju komercijalnih smola obično prevladava upotreba najjednostavnijih spojeva, poput uobičajenog fenola (hidroksibenzen) i formaldehida. Tako se fenolne smole nazivaju i fenol-formaldehidne smole. Međutim, ovisno o specifičnim svojstvima smola koje treba dobiti, poput reaktivnosti i fleksibilnosti, moguće je koristiti i druge vrste fenola i aldehida.

Glavne karakteristike fenolnih smola i razlozi zbog kojih se tako traže su: izvrsno toplinsko ponašanje, visoka razina čvrstoće i otpornosti, duga toplinska i mehanička stabilnost, izvrsna sposobnost djelovanja kao električni i toplinski izolator (točka razgradnje smola fenola je u temperaturnom rasponu od 220 ° C i više).

Tijekom sinteze ovih smola uzima se u obzir nekoliko čimbenika, kao što su udio fenola u aldehidu u smjesi, temperatura reakcije i izbor katalizatora. Prema tome, ovisno o usvojenom proizvodnom procesu, fenolne smole mogu se podijeliti u dvije glavne glavne klase, i to: novolac smole i rezol smole.

Resolne smole dobivaju se upotrebom visokih temperatura, uz pomoć alkalnih katalizatora i imaju veći udio formaldehida od fenola u smjesi, dok se novolac smole sintetiziraju u kiselim medijima, a u manjem udjelu s formaldehidom. nego fenol u svom sastavu. Osim toga, dok su smole tipa resole obično u tekućem obliku, smole tipa novolac nalaze se u čvrstom stanju (dobivene pod utjecajem temperature i tlaka, oblikovane i stvrdnute kada se ohlade), što omogućuje veliku korisnost i primjenu fenolnih smola u različitim sektorima.

Podrijetlo i otkriće

Fenolne smole su od velike važnosti, jer se smatraju prvim termootpornim polimerom proizvedenim sintetički za komercijalnu upotrebu.

Otkriće i prva izvješća o proizvodima koji potječu od reakcije između fenola i formaldehida dogodili su se krajem 19. stoljeća, ali je 1907. Leo Baekeland uspio razviti fenolnu smolu u kontroliranom procesu, nazvanom u početku bakelit, stvarajući dakle njegov patent za fenolne smole, "Toplina i tlak" , ili na portugalskom "Toplina i tlak". Njegov patent izvijestio je kako primijeniti brzo stvrdnjavanje na kalupu u određenom obliku, unaprijed određenom oblikom kalupa.

Taj se događaj može smatrati prethodnikom proizvodnje plastike i, na temelju Baekelandovih pionirskih napora, fenolne smole prepoznaju se kao preteče velikog broja polimera. U prvim desetljećima 20. stoljeća proizvodnja ovih smola revolucionirala je i pokrenula industriju plastike kakva je danas poznata. Prve primjene ovih sintetičkih smola bile su usmjerene na tržište lijevanih i laminiranih dijelova za upotrebu u električnoj opremi.

Do danas, fenolne smole imaju veliku važnost i koriste se u nekoliko industrijskih primjena i u različitim sektorima, poput automobilske, električne, računalne, zrakoplovne i civilne gradnje.

Gdje se nalaze?

Nešto više od jednog stoljeća, ove smole koriste se u različite svrhe i u više sektora i segmenata. Mogu se predstaviti u tekućem ili krutom obliku i mogu se koristiti na različite načine, ovisno o njihovom stanju i parametrima i materijalima usvojenim tijekom njihove proizvodnje.

Kroz svoju primjenu u povijesti, fenolne smole su se široko koristile za proizvodnju lijevanih proizvoda (kao što su snooker kuglice i laboratorijske klupe, na primjer), kao premazi i ljepila. Uz to, ove smole već su smatrane primarnim materijalom koji se koristi za proizvodnju električnih pločica, budući da su otporne na visoke temperature i vatru, ali danas su ih uglavnom zamijenile epoksidne smole i tkanine stakloplastike.

Uz ove primjene, fenolne smole također se koriste kao ljepila, ljepila u šperploči i u aglomeriranim drvenim pločama, kao veziva za stakloplastiku, mineralnu vunu i druge izolacijske proizvode, za impregniranje i laminiranje drvnih i plastičnih sredstava u električnim laminatima , u ugljičnim pjenama, kao kalupi, kao smole za lijevanje (premazi otporni na toplinu i kiseline) i u kompozitima ojačanim vlaknima. Također se koriste u bojama i lakovima.

Čest razlog upotrebe šperploče s fenolnim smolama umjesto glatkog drveta je otpornost na pucanje, skupljanje, uvijanje, vatru i zahvaljujući visokoj razini čvrstoće. Stoga takvi materijali zamjenjuju mnoge druge vrste drva u primjenama u sektoru civilne gradnje. A da se i ne spominje da se laminati proizvedeni na osnovi ove smole izrađuju impregniranjem jednog ili više slojeva osnovnog materijala, poput papira, stakloplastike ili drveta, fenolnom smolom pod toplinom i pritiskom.

Primjeri proizvoda na bazi fenolnih smola su: loptice za bazene (na bazi čvrste fenol-formaldehidne smole) i potrebne kočione pločice i diskovi spojke (automobilska industrija).

Fenolne smole ostaju vrlo važni industrijski polimeri, iako se danas najčešće koriste kao ljepila za lijepljenje šperploče i drugih strukturnih proizvoda od drva.

Rizici za ljudsko zdravlje

Iako se i dalje proizvode u velikim razmjerima, dokazano je da su fenolne smole opasne po ljudsko zdravlje i rizici koje nude izravno su povezani s vrstom spoja koji se koristi u njihovoj sintezi. Potrebno je znati materijal odabran za njegovu proizvodnju, kako fenol ili derivat, tako i korišteni aldehid, kako bi se sigurno znale moguće opasnosti te tražiti prikladnije i sigurnije alternative.

Kao što je ranije spomenuto, različite vrste fenola i aldehida mogu se koristiti u procesu proizvodnje fenolnih smola. Uglavnom su to 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 te tvari kumulativne u tijelu i djeluju kao endokrini poremećaji, predstavljajući estrogene i androgene učinke, negativne učinke na štitnjaču i povećanje maternice i težine testisa i žlijezda (pročitajte više u "Upoznajte vrste bisfenola i njihove rizike"). Osim toga, utvrđeno je da je fenol u svom jednostavnom obliku, uz ostale komplikacije, otrovan i nadražuje ljudski dišni sustav.

Druga supstanca koja se često koristi za proizvodnju fenolnih smola i za koju se utvrdi da predstavlja opasnost je formaldehid (pročitajte više o "Znajte koje su opasnosti formaldehida i kako ih izbjeći"). Formaldehid je vrlo hlapljiv, pripada štetnoj skupini hlapljivih organskih spojeva, poznatim i pod nazivom HOS (vidi više o HOS-ima u članku "HOS-ovi: znajte što su hlapljivi organski spojevi, njihovi rizici i kako ih izbjeći").

Uz to, prema studijama koje je predstavila Međunarodna agencija za istraživanje raka (Iarc), formaldehid se smatra kancerogenom za ljude, a može djelovati i kao endokrini poremećaj.

Dakle, uz široku upotrebu i moguće iscrpljivanje fosilnih sirovina (osnova za proizvodnju većine ovih smola), dodanih sve strožim propisima u području ljudskog zdravlja i okoliša, potraga za alternativnim tvarima za formaldehid postaje glavna i važna briga industrije fenolnih smola.

Prerada predmeta koji sadrže ove smole

Već zabranjena ili kontrolirana u nekoliko zemalja, ali još uvijek ne u Brazilu, proizvodnja fenolnih smola, kakvu danas poznajemo, ima odbrojane dane. U ovom slučaju, osim toksičnosti proizvoda, mora se uzeti u obzir i neodrživost proizvodnje, jer ovisi o ulju, neobnovljivom izvoru.

Budući da je riječ o termorigidnom polimeru, odlaganje i prerada proizvoda koji sadrže ovu vrstu smole postaje otežana, jer u svojoj strukturi imaju umrežavanje, a kad se podgriju, te veze pucaju, uzrokujući razgradnju materijala i raspršivanje tvari štetan.

To ne znači da je nemoguće ponovno koristiti termosetove. Mogu se dodati u malim količinama kao punila i ojačanja, uključujući termoplastične i termootporne materijale.

Tehnika ponovne obrade koja se koristi je "razbijanje" termootpornog materijala na male komade i miješanje tih dijelova u djevičanski materijal, čineći ih tako da budu unutra. Korištenje recikliranih fenolnih smola čini postupak stvrdnjavanja (pod visokim temperaturama) bržim, a samim time i jeftinijim, a omogućuje stvaranje vrlo sjajne površine. Uz to, zabilježeno je da upotreba recikliranih termootpornih materijala, poput punila, pruža savršen opseg prianjanja za djevičanski materijal.

Alternative

Sve veća zabrinutost zbog ekoloških izazova, energetske sigurnosti i održivosti, zajedno sa željom da se smanji ovisnost o sirovoj nafti, pojačali su globalne napore za proizvodnju bioproizvoda iz obnovljivih izvora. Proizvodnja kemikalija i bioloških materijala koji zamjenjuju proizvode na bazi nafte ključna je u društvu koje sanja o istinskom održivom razvoju i bez šminke.

U tom je kontekstu bitno da se razvijaju polimeri i smole na bazi prirodnih izvora. Na primjer, fenol na bazi nafte mogao bi se zamijeniti biofenolima, a kancerogeni formaldehid furfuralom ili hidroksimetil furfuralom, tvarima na bazi šećera. Razvoj smola na biološkoj osnovi tada bi doveo do proizvodnje doista održivih smola.

Na ovaj način (kao što se detaljnije može vidjeti u članku: Istraživači iz USP-a istražuju potencijal korištenja agroindustrijskog otpada), tražene su alternative kako bi se zadovoljila ta potreba za izradom održive smole na komercijalnoj razini. A, u zemlji poput Brazila, koja ima većinu svog teritorija smještenog u tropskom klimatskom području, poljoprivreda simbolizira jedan od glavnih pokretača gospodarstva. Moguće je pronaći sirovine, koje su se do tada smatrale poljoprivrednim otpadom, kako bi bile korisne u pokušaju rješavanja ovog problema, kao što je, na primjer, šećerna trska (bagasse i vlakna).

Original text

Contribute a better translation

---