lovesouthernsocial.com

Дізнайтеся все про склад, застосування та небезпеку, пов’язану з цими речовинами, а також дізнайтеся про альтернативи

Фенольні смоли - це термореактивні або термореактивні полімери, що утворюються в результаті хімічних реакцій конденсації між фенолом (ароматичний спирт, отриманий з бензолу) або похідним фенолу, і альдегідом, особливо формальдегідом (реакційноздатний газ, отриманий з метанолу). Ці органічні функції охоплюють велику кількість різних хімічних сполук, і цей факт робить можливим існування широкого спектру фенольних смол, доступних на ринку.

Деякі похідні фенолу, які можна використовувати в цьому процесі, - це бісфенол-А, бісфенол-F і резорцин, а серед використовуваних альдегідів є формальдегід, ацетальдегід і пропаналь. Для виробництва комерційних смол зазвичай переважає використання більш простих сполук, таких як звичайний фенол (гідроксибензол) і формальдегід. Таким чином, фенольні смоли ще називають фенолформальдегідними смолами. Однак, залежно від конкретних властивостей смол, які необхідно отримати, таких як реакційна здатність і гнучкість, можна використовувати інші типи фенолів і альдегідів.

Основними характеристиками фенольних смол і причинами їх такого попиту є: чудова термічна поведінка, високий рівень міцності та стійкості, тривала термічна та механічна стабільність, чудова здатність діяти як електричний і тепловий ізолятор (точка розкладання фенольних смол). знаходиться в температурній зоні 220°C і вище).

Під час синтезу цих смол враховується кілька факторів, таких як співвідношення фенолу та альдегіду в суміші, температура реакції та вибір каталізатора. Таким чином, залежно від прийнятого процесу виробництва фенольні смоли можна розділити на два основних класи, а саме: новолачні смоли та резольні смоли.

Резолові смоли отримують за допомогою високих температур, за допомогою лужних каталізаторів і мають більшу частку формальдегіду, ніж фенол у суміші, тоді як новолачні смоли синтезуються в кислому середовищі та з формальдегідом у меншій частці, ніж фенол. композиція. Крім того, в той час як смоли типу резоль зазвичай представлені в рідкому стані, смоли типу новолаку представлені в твердому стані (отримуються під впливом температури і тиску, формуються і тверднуть при охолодженні), що забезпечує велику корисність і застосування фенольних смол у різних галузях.

Походження та відкриття

Фенольні смоли мають велике значення, оскільки вони вважаються першим термореактивним полімером, синтетичним виробництвом для комерційного використання.

Відкриття та перші повідомлення про продукти, що походять від реакції між фенолом і формальдегідом, відбулися наприкінці дев’ятнадцятого століття, але саме в 1907 році Лео Бекеланд зміг розробити фенольну смолу в контрольованому процесі, який спочатку назвали бакелітом, створивши таким чином його патент на фенольні смоли, «Тепло та тиск», або португальською «Calor e Pressure». Його патент пов’язаний з тим, як швидко затвердіти формувальний склад певної форми, визначеної формою форми.

Цю подію можна вважати важливою подією, яка передувала виробництву пластику, і завдяки піонерським зусиллям Baekeland фенольні смоли визнані попередниками великої кількості полімерів. У перші десятиліття 20-го століття виробництво цих смол зробило революцію і підштовхнуло індустрію пластмас до того, як ми її знаємо сьогодні. Перше застосування цих синтетичних смол було спрямовано на ринок формованих і ламінованих деталей для використання в електрообладнанні.

До сьогоднішнього дня фенольні смоли мають велике значення і використовуються в різних промислових цілях і в різних галузях, таких як автомобільне, електротехнічне, комп’ютерне, аерокосмічне та цивільне будівництво.

Де вони знаходяться?

Протягом трохи більше століття ці смоли використовувалися для різних цілей і в багатьох секторах і сегментах. Вони можуть бути представлені у рідкій або твердій формі та мати різне застосування, залежно від їх стану та параметрів та матеріалів, прийнятих під час їх виготовлення.

Протягом свого історичного застосування фенольні смоли широко використовувалися для виробництва формованих виробів (наприклад, м’ячів для басейну та лабораторних столів), а також як покриття та клеї. Крім того, колись ці смоли вважалися основним матеріалом для виробництва електричних плат, оскільки вони стійкі до високих температур і вогню, але в наш час їх значною мірою замінили епоксидні смоли та тканина.

На додаток до цих застосувань, фенольні смоли також використовуються як клеї, клеї у фанері та в агломерованих дерев’яних панелях, як зв’язуючі речовини для скловолокна, мінеральної вати та інших ізоляційних виробів, для просочення та ламінування деревини та пластмас, в електричних ламінатах, у вуглецевих піни, як формувальні суміші, як ливарні смоли (термостійкі та кислотостійкі покриття) та у армованих волокнами композитах. Їх також використовують у фарбах і лаках.

Поширеною причиною використання фанери з фенольними смолами замість простої деревини є її стійкість до розтріскування, усадки, скручування, вогню та високий рівень міцності. Тому такі матеріали замінюють багато інших видів деревини в застосуванні в цивільному будівництві. Не кажучи вже про те, що ламінати, виготовлені на основі цієї смоли, виготовляються шляхом просочування одного або кількох шарів основного матеріалу, такого як папір, скловолокно або дерево, фенольною смолою під впливом тепла та тиску.

Прикладами продуктів на основі фенольних смол є: кульки для басейну (на основі твердої фенолформальдегідної смоли) та необхідні гальмівні колодки та диски зчеплення (автомобільна промисловість).

Фенольні смоли залишаються дуже важливими промисловими полімерами, хоча сьогодні їх найчастіше використовують як клеї для склеювання фанери та інших конструкційних виробів з деревини.

Ризики для здоров'я людини

Хоча фенольні смоли все ще виробляються у великих масштабах, доведено, що вони небезпечні для здоров’я людини, і ризики, які вони пропонують, безпосередньо пов’язані з типом сполуки, що використовується при їх синтезі. Необхідно знати матеріал, обраний для його виробництва, як фенол або похідне, так і використовуваний альдегід, щоб точно знати можливі небезпеки і шукати більш адекватні та безпечніші альтернативи.

Як зазначено вище, різні типи фенолів і альдегідів можуть використовуватися в процесі виробництва фенольних смол. В основному це фенол, бісфенол-А, бісфенол-F і формальдегід.

У випадку бісфенолу-А і бісфенолу-F, які можуть бути використані для синтезу цих смол, дослідження показали, що ці речовини накопичуються в організмі і функціонують як ендокринні порушення, з естрогенним і андрогенним ефектом, негативним впливом на організм. щитовидної залози та збільшення матки та маси яєчок і залоз (докладніше читайте в «Дізнайтеся про види бісфенолу та їх ризики»). Крім того, було виявлено, що фенол у своїй простій формі токсичний і викликає подразнення дихальної системи людини, а також інші ускладнення.

Іншою речовиною, яка часто використовується для виробництва фенольних смол і є небезпечною, є формальдегід (докладніше про нього читайте в розділі «Дізнайтеся про небезпеку формальдегіду та як їх уникнути»). Формальдегід є дуже летючим, він належить до шкідливої ​​групи летких органічних сполук, також відомих як ЛОС (докладніше про ЛОС дивіться у статті «ЛОС: знати, що таке леткі органічні сполуки, їх ризики та як їх уникнути»).

Крім того, згідно з дослідженнями, представленими Міжнародним агентством з дослідження раку (IARC), формальдегід вважається канцерогенним для людини і може також діяти як ендокринний деструктор.

Таким чином, із широким використанням та можливим виснаженням викопної сировини (основою для виробництва більшості цих смол), додаванням дедалі суворіших правил у сфері охорони здоров’я та навколишнього середовища, пошук альтернативних речовин для Формальдегід стає основною проблемою промисловості фенольних смол.

Переробка предметів, що містять ці смоли

Виробництво фенольних смол, яке ми знаємо сьогодні, вже заборонено або контролюється в кількох країнах, але ще не в Бразилії. У цьому випадку, окрім токсичності продукту, необхідно також враховувати нестабільність виробництва, оскільки воно залежить від нафти, яка є невідновлюваним джерелом.

Оскільки це термореактивний полімер, утилізація та повторна переробка продуктів, що містять цей тип смоли, є важкими, оскільки вони мають поперечні зв’язки в своїй структурі, а при повторному нагріванні ці зв’язки розриваються, викликаючи деградацію матеріалу та диспергуючи шкідливі речовини.

Це не означає, що повторне використання термореактивів неможливе. Їх можна додавати в невеликих кількостях як наповнювачі та підсилювачі, включаючи термопластичні та термореактивні матеріали.

Один із застосовуваних методів переробки полягає в «розбиванні» термореактивного матеріалу на дрібні шматочки та змішуванні цих шматочків із первинним матеріалом, змушуючи їх залишатися всередині. Використання перероблених фенольних смол робить процес затвердіння (при високих температурах) швидшим і, отже, дешевшим, а також дозволяє створити дуже блискучу поверхню. Крім того, повідомлялося, що використання перероблених термореактивних матеріалів, таких як наповнювач, забезпечує ідеальний діапазон адгезії для первинного матеріалу.

Альтернативи

Зростаюча стурбованість екологічними проблемами, енергетичною безпекою та стійкістю, разом із бажанням зменшити залежність від сирої нафти, активізували глобальні зусилля з виробництва біопродуктів з відновлюваних джерел. Виробництво хімічних та біологічних матеріалів для заміни нафтопродуктів є важливим у суспільстві, яке мріє про справжній сталий розвиток без підживлення.

У цьому контексті важливою є розробка полімерів і смол на основі природних джерел. Наприклад, фенол на основі нафти можна замінити біофенолами, а канцерогенний формальдегід можна замінити фурфуролом або гідроксиметилфурфуролом, речовинами на основі цукру. Розробка смол на біооснові тоді призведе до виробництва справді стійких смол.

Таким чином (як можна побачити більш детально в статті: дослідники USP досліджують потенційне використання агропромислових відходів) були знайдені альтернативи, щоб задовольнити цю потребу у виробництві стійкої смоли на комерційному рівні. А в такій країні, як Бразилія, більша частина території якої розташована в зоні з тропічним кліматом, сільське господарство символізує один з головних двигунів економіки. Можна знайти сировину, яка до цього часу вважалася сільськогосподарськими відходами, яка була б корисною у спробі вирішити цю проблему, наприклад, цукрову тростину (багас та волокна).