lovesouthernsocial.com

Apreneu tot sobre la composició, les aplicacions i els perills associats a aquestes substàncies i descobriu alternatives

Les resines fenòliques són polímers termoestables o termoestables, produïts per reaccions de condensació química entre un fenol (alcohol aromàtic derivat del benzè) o un derivat del fenol, i un aldehid, especialment el formaldehid (gas reactiu derivat del metanol). Aquestes funcions orgàniques engloben un gran nombre de compostos químics diferents, i aquest fet fa possible l'existència d'una gran varietat de resines fenòliques disponibles al mercat.

Alguns derivats del fenol que es poden utilitzar en aquest procés són el bisfenol-A, el bisfenol-F i el resorcinol, i entre els aldehids utilitzats hi ha el formaldehid, l'acetaldehid i el propanal. Per a la producció de resines comercials, normalment predomina l'ús de compostos més simples com el fenol comú (hidroxibenzè) i el formaldehid. Així, les resines fenòliques també s'anomenen resines de fenol-formaldehid. Tanmateix, en funció de les propietats específiques de les resines a obtenir, com ara la reactivitat i la flexibilitat, és possible utilitzar altres tipus de fenols i aldehids.

Les principals característiques de les resines fenòliques i els motius pels quals tenen tanta demanda són: excel·lent comportament tèrmic, alt nivell de resistència i resistència, llarga estabilitat tèrmica i mecànica, excel·lent capacitat d'actuar com a aïllant elèctric i tèrmic (punt de descomposició de les resines fenòliques). es troba a la zona de temperatura de 220 °C i més).

Durant la síntesi d'aquestes resines es tenen en compte diversos factors, com ara la proporció de fenol a aldehid de la mescla, la temperatura de reacció i l'elecció del catalitzador. Així, segons el procés de fabricació adoptat, les resines fenòliques es poden dividir en dues classes principals, a saber: resines novolacs i resines resoles.

Les resines de resole s'obtenen mitjançant l'ús d'eleves temperatures, amb l'ajut de catalitzadors alcalins i tenen una proporció més alta de formaldehid que de fenol a la mescla, mentre que les resines novolacs es sintetitzen en medi àcid i amb formaldehid en menor proporció que el fenol en la seva barreja. composició. A més, mentre que les resines del tipus resol es presenten normalment en estat líquid, les del tipus novolac es presenten en estat sòlid (obtinguts per efecte de la temperatura i la pressió, modelades i endurides en refredar-se) permetent una gran utilitat i la aplicació de resines fenòliques en diferents sectors.

Origen i descobriment

Les resines fenòliques són de gran importància, ja que es consideren el primer polímer termoestabl produït sintèticament per a ús comercial.

El descobriment i els primers informes de productes originats a partir de la reacció entre fenol i formaldehid es van produir a finals del segle XIX, però va ser l'any 1907 que Leo Baekeland va poder desenvolupar una resina fenòlica en un procés controlat, anomenat al principi baquelita, creant així la seva patent per a resines fenòliques, "Calor i pressió", o en portuguès “Calor e Pressure”. La seva patent es refereix a com aplicar un curat ràpid a una composició de modelat en una forma específica, predeterminada per la forma d'un motlle.

Aquest esdeveniment es pot considerar una fita que va precedir la fabricació de plàstics i, a partir dels esforços pioners de Baekeland, les resines fenòliques es reconeixen com a precursores d'un gran nombre de polímers. A les primeres dècades del segle XX, la fabricació d'aquestes resines va revolucionar i va impulsar la indústria del plàstic a ser tal com la coneixem avui. Les primeres aplicacions d'aquestes resines sintètiques es van dirigir al mercat de peces modelades i laminades per al seu ús en equips elèctrics.

Fins avui, les resines fenòliques tenen una gran importància i s'utilitzen en diverses aplicacions industrials i per diferents sectors, com l'automoció, elèctric, informàtic, aeroespacial i construcció civil.

On es troben?

Durant una mica més d'un segle, aquestes resines s'han utilitzat per a diferents finalitats i en múltiples sectors i segments. Es poden presentar en forma líquida o sòlida i tenen diferents usos, segons el seu estat i els paràmetres i materials adoptats durant la seva fabricació.

Al llarg de la seva aplicació històrica, les resines fenòliques s'han utilitzat àmpliament per a la producció de productes modelats (com pilotes de billar i bancs de laboratori, per exemple), i com a recobriments i adhesius. A més, aquestes resines van ser considerades antigament com el material primari utilitzat per a la producció de plaques de circuit elèctric, ja que són resistents a les altes temperatures i al foc, però avui dia han estat substituïdes en gran part per resines epoxi i fibra de vidre.

A més d'aquestes aplicacions, les resines fenòliques també s'utilitzen com a adhesius, adhesius en fusta contraxapada i en panells de fusta aglomerada, com a aglutinants per a fibra de vidre, llana mineral i altres productes aïllants, per impregnar i laminar fusta i agents plàstics, en laminats elèctrics, en carboni. escumes, com a compostos d'emmotllament, com a resines de colada (recobriments resistents a la calor i l'àcid) i en composites reforçats amb fibres. També s'utilitzen en pintures i vernissos.

Un motiu habitual per utilitzar fusta contraxapada amb resines fenòliques en comptes de fusta plana és la seva resistència a l'esquerdament, la contracció, la torsió, el foc i el seu alt nivell de resistència. Per tant, aquests materials substitueixen molts altres tipus de fusta en aplicacions en el sector de la construcció civil. Sense oblidar que els laminats produïts a partir d'aquesta resina es fabriquen impregnant una o més capes d'un material base, com paper, fibra de vidre o fusta, amb resina fenòlica sota calor i pressió.

Alguns exemples de productes basats en resines fenòliques són: boles de billar (a base de resina sòlida de fenol-formaldehid) i pastilles de fre i discos d'embragatge necessaris (indústria de l'automòbil).

Les resines fenòliques segueixen sent polímers industrials molt importants, tot i que el seu ús més comú avui en dia és com a adhesius per a unir fusta contraxapada i altres productes estructurals de fusta.

Riscos per a la salut humana

Encara que encara es produeixen a gran escala, s'ha demostrat que les resines fenòliques són perilloses per a la salut humana i els riscos que ofereixen estan directament relacionats amb el tipus de compost utilitzat en la seva síntesi. Cal conèixer el material escollit per a la seva producció, tant el fenol o derivat, com l'aldehid utilitzat, per tal de conèixer amb certesa els possibles perills i buscar alternatives més adequades i segures.

Com s'ha dit anteriorment, es poden utilitzar diferents tipus de fenols i aldehids en el procés de fabricació de resines fenòliques. Són principalment fenol, bisfenol-A, bisfenol-F i formaldehid.

En el cas del bisfenol-A i el bisfenol-F, que es poden utilitzar en la síntesi d'aquestes resines, els estudis han demostrat que aquestes substàncies són acumulatives a l'organisme i funcionen com a disruptors endocrins, amb efectes estrogènics i androgènics, efectes negatius en el cos. tiroide i augment de l'úter i el pes de testicles i glàndules (llegiu més a "Més informació sobre els tipus de bisfenol i els seus riscos"). A més, s'ha trobat que el fenol en la seva forma simple és tòxic i provoca irritació al sistema respiratori humà, a més d'altres complicacions.

Una altra substància que s'utilitza sovint per a la fabricació de resines fenòliques i que es considera un perill és el formaldehid (llegiu-ne més a "Aprendre sobre els perills del formaldehid i com evitar-los"). El formaldehid és altament volàtil, pertanyent al grup nociu dels compostos orgànics volàtils, també coneguts com COV (vegeu més informació sobre els COV a l'article "COV: saber què són els compostos orgànics volàtils, els seus riscos i com evitar-los").

A més, segons estudis presentats per l'Agència Internacional per a la Investigació del Càncer (IARC), el formaldehid es considera cancerígen per als humans i també pot actuar com un disruptor endocrí.

Així, amb l'ús extensiu i el possible esgotament de matèries primeres fòssils (base per a la producció de la majoria d'aquestes resines), sumat a una normativa cada cop més estricta en l'àmbit de la salut humana i el medi ambient, la recerca de substàncies alternatives per al El formaldehid es converteix en una de les principals preocupacions de la indústria de la resina fenòlica.

Reprocessament d'objectes que contenen aquestes resines

Ja prohibida o controlada a diversos països, però encara no al Brasil, la producció de resines fenòliques, tal com la coneixem avui, té els dies comptats. En aquest cas, a més de la toxicitat del producte, també cal tenir en compte la insostenibilitat de la producció, ja que depèn del petroli, font no renovable.

En tractar-se d'un polímer termoendurible, l'eliminació i el reprocessament dels productes que contenen aquest tipus de resines són difícils, ja que presenten enllaços en la seva estructura, i quan es tornen a escalfar, aquests enllaços es trenquen, induint la degradació del material, i dispersant substàncies nocives.

Això no vol dir que sigui impossible reutilitzar termoestables. Es poden afegir en petites quantitats com a farcits i reforços, inclosos materials termoplàstics i termoestables.

Una tècnica de reprocessament utilitzada consisteix a 'trencar' el material termoendurible en trossos petits i barrejar-los amb el material verge, fent que quedin continguts dins. L'ús de resines fenòliques reciclades fa que el procés de curat (a altes temperatures) sigui més ràpid i, per tant, més econòmic, i permet la creació d'una superfície molt brillant. A més, s'ha informat que l'ús de materials termoestables reciclats, com el farcit, proporciona un rang d'adhesió perfecte per al material verge.

Alternatives

Les creixents preocupacions sobre els reptes ambientals, la seguretat energètica i la sostenibilitat, juntament amb el desig de reduir la dependència del petroli cru, han intensificat els esforços mundials per produir bioproductes a partir de fonts renovables. La producció de materials químics i biològics per substituir els productes derivats del petroli és essencial en una societat que somia amb un veritable desenvolupament sostenible sense maquillatge.

En aquest context, és fonamental desenvolupar polímers i resines a partir de fonts naturals. Per exemple, el fenol derivat del petroli podria ser substituït per biofenols i el formaldehid cancerígen es podria substituir per furfural o hidroximetil furfural, substàncies a base de sucre. El desenvolupament de resines de base biològica portaria llavors a la producció de resines realment sostenibles.

Així (com es pot veure amb més detall a l'article: Els investigadors de la USP investiguen el potencial ús de residus agroindustrials), s'han buscat alternatives per cobrir aquesta necessitat de fabricar una resina sostenible a nivell comercial. I, en un país com el Brasil, que té la major part del seu territori situat en una zona de clima tropical, l'agricultura simbolitza un dels principals motors de l'economia. És possible trobar matèries primeres, vistes fins aleshores com a residus agrícoles, per ser útils en l'intent de resoldre aquest problema, com la canya de sucre (bagass i fibres).