Dozviete sa všetko o zložení, aplikáciách a nebezpečenstvách spojených s týmito látkami a dozviete sa o alternatívach

Fenolové živice sú termosetické polyméry alebo termosety vyrobené chemickými kondenzačnými reakciami medzi fenolom (aromatický alkohol odvodený od benzénu) alebo derivátom fenolu a aldehydom, najmä formaldehydom (reaktívny plyn odvodený od metanolu). . Tieto organické funkcie zahŕňajú veľké množstvo rôznych chemických zlúčenín a táto skutočnosť umožňuje mať na trhu širokú škálu fenolových živíc.

Niektoré fenolové deriváty, ktoré sa môžu použiť v tomto procese, sú bisfenol-A, bisfenol-F a resorcinol a medzi použitými aldehydmi sú formaldehyd, acetaldehyd a propanal. Na výrobu komerčných živíc obvykle prevažuje použitie jednoduchších zlúčenín, ako je bežný fenol (hydroxybenzén) a formaldehyd. Fenolové živice sa teda nazývajú aj fenolformaldehydové živice. Avšak v závislosti na špecifických vlastnostiach živíc, ktoré sa majú získať, ako je reaktivita a flexibilita, je možné použiť iné typy fenolov a aldehydov.

Hlavné charakteristiky fenolických živíc a dôvody, prečo sú také požadované, sú: vynikajúce tepelné správanie, vysoká úroveň pevnosti a odolnosti, dlhá tepelná a mechanická stabilita, vynikajúca schopnosť pôsobiť ako elektrický a tepelný izolátor (bod rozkladu živíc) fenoly je v rozmedzí teplôt 220 ° C a viac).

Pri syntéze týchto živíc sa berie do úvahy niekoľko faktorov, ako je napríklad podiel fenolu k aldehydu v zmesi, reakčná teplota a voľba katalyzátora. V závislosti na použitom výrobnom procese je teda možné fenolické živice rozdeliť do dvoch hlavných tried, a to: novolakové živice a živicové živice.

Resolové živice sa získavajú pomocou vysokých teplôt pomocou alkalických katalyzátorov a majú v zmesi vyšší podiel formaldehydu ako fenolu, zatiaľ čo novolakové živice sa syntetizujú v kyslom prostredí a v menšom množstve s formaldehydom. ako fenol v jeho zložení. Okrem toho, zatiaľ čo živice rezolového typu sú zvyčajne v tekutej forme, živice novolakového typu sú v pevnom stave (získavajú sa pôsobením teploty a tlaku, tvarujú sa a tvrdnú pri ochladení), čo umožňuje veľké využitie a použitie fenolových živíc. rôznych sektoroch.

Pôvod a objav

Fenolové živice majú veľký význam, pretože sa považujú za prvý termosetový polymér vyrobený synteticky pre komerčné použitie.

Objav a prvé správy o výrobkoch pochádzajúcich z reakcie medzi fenolom a formaldehydom sa vyskytli na konci 19. storočia, ale až v roku 1907 bol Leo Baekeland schopný vyvinúť fenolovú živicu v riadenom procese, ktorý sa na začiatku nazýva bakelit a ktorý vytvára teda jeho patent na fenolové živice „Teplo a tlak“ alebo v portugalčine „Teplo a tlak“. Jeho patent uvádza, ako aplikovať rýchle vytvrdenie na formovaciu hmotu v špecifickom tvare, predurčenom tvarom formy.

Túto udalosť možno považovať za predchodcu výroby plastov a na základe priekopníckeho úsilia spoločnosti Baekeland sú fenolické živice považované za predchodcu veľkého množstva polymérov. V prvých desaťročiach 20. storočia spôsobila revolúcia vo výrobe týchto živíc a spôsobila, že plastový priemysel je dnes taký, aký ho poznáme. Prvé aplikácie týchto syntetických živíc boli zamerané na trh lisovaných a laminovaných častí pre použitie v elektrických zariadeniach.

Fenolové živice majú dodnes veľký význam a používajú sa v rôznych priemyselných aplikáciách a v rôznych odvetviach, ako je automobilový, elektrický, počítačový, letecký a kozmický priemysel a civilné staviteľstvo.

Kde sa nachádzajú?

Už niečo vyše storočia sa tieto živice používajú na rôzne účely a vo viacerých sektoroch a segmentoch. Môžu byť v tekutej alebo tuhej forme a majú rôzne použitie, v závislosti od ich stavu a parametrov a materiálov použitých pri ich výrobe.

Počas svojej histórie sa fenolické živice široko používajú na výrobu tvarovaných výrobkov (napríklad gule na snooker a laboratórne lavice) a ako poťahy a lepidlá. Okrem toho sa tieto živice už považovali za primárny materiál používaný na výrobu dosiek elektrických obvodov, pretože sú odolné voči vysokým teplotám a ohňu, dnes sú však vo veľkej miere nahradené epoxidovými živicami a látkami. sklolaminát.

Okrem týchto aplikácií sa fenolové živice používajú aj ako lepidlá, lepidlá v preglejkach a aglomerovaných drevených paneloch, ako spojivá pre sklenené vlákna, minerálnu vlnu a iné izolačné výrobky, na impregnáciu a laminovanie drevených a plastových prostriedkov, v elektrických laminátoch. , v uhlíkových penách, ako formovacie hmoty, ako zlievarenské živice (povlaky odolné voči teplu a kyselinám) a vo vláknom vystužených kompozitoch. Používajú sa aj do farieb a lakov.

Častým dôvodom použitia preglejky s fenolovými živicami namiesto hladkého dreva je jej odolnosť proti praskaniu, zmršťovaniu, krúteniu, ohňu a vďaka vysokej úrovni pevnosti. Preto tieto materiály nahrádzajú mnoho ďalších druhov dreva v aplikáciách v sektore stavebnej výstavby. Nehovoriac o tom, že lamináty vyrobené na báze tejto živice sa vyrábajú impregnáciou jednej alebo viacerých vrstiev základného materiálu, ako je papier, sklenené vlákno alebo drevo, fenolovou živicou za tepla a tlaku.

Príklady výrobkov na báze fenolových živíc sú: guľôčky do guľôčok (na báze tuhej fenolformaldehydovej živice) a požadované brzdové doštičky a spojkové kotúče (automobilový priemysel).

Fenolové živice zostávajú veľmi dôležitými priemyselnými polymérmi, aj keď ich najbežnejšie použitie je dnes ako lepidlá na lepenie preglejok a iných výrobkov zo štrukturálneho dreva.

Riziká pre ľudské zdravie

Aj keď sa fenolové živice stále vyrábajú vo veľkom rozsahu, preukázalo sa, že sú nebezpečné pre ľudské zdravie a riziká, ktoré ponúkajú, priamo súvisia s typom zlúčeniny použitej pri ich syntéze. Je nevyhnutné poznať materiál zvolený na jeho výrobu, fenol alebo derivát, ako aj použitý aldehyd, aby boli možné riziká známe a hľadali sa adekvátnejšie a bezpečnejšie alternatívy.

Ako už bolo spomenuté, pri výrobe fenolových živíc je možné použiť rôzne typy fenolov a aldehydov. Sú to hlavne fenol, bisfenol-A, bisfenol-F a formaldehyd.

V prípade bisfenolu-A a bisfenolu-F, ktoré sa môžu použiť pri syntéze týchto živíc, štúdie preukázali, že tieto látky sú v tele kumulatívne a fungujú ako endokrinné disruptory, čo má estrogénové a androgénne účinky, negatívne účinky na štítnu žľazu a zvýšenie maternica a váha semenníkov a žliaz (viac si prečítajte v časti „Poznajte druhy bisfenolu a ich riziká“). Ďalej sa zistilo, že fenol v jednoduchej forme je toxický a okrem ďalších komplikácií spôsobuje podráždenie dýchacieho systému človeka.

Ďalšou látkou, ktorá sa často používa na výrobu fenolových živíc a ktorá je považovaná za nebezpečnú, je formaldehyd (prečítajte si viac o témach „Zistite, aké sú riziká formaldehydu a ako sa im vyhnúť“). Formaldehyd je vysoko prchavý a patrí do škodlivej skupiny prchavých organických zlúčenín známych aj ako VOC (viac o VOC nájdete v článku „VOC: viete, čo sú prchavé organické zlúčeniny, aké sú ich riziká a ako sa im vyhnúť“).

Podľa štúdií predložených Medzinárodnou agentúrou pre výskum rakoviny (Iarc) sa navyše formaldehyd považuje za karcinogén pre človeka a môže pôsobiť aj ako endokrinný disruptor.

Vďaka rozsiahlemu využívaniu a možnému úbytku fosílnych surovín (základ pre výrobu väčšiny týchto živíc) sa tak k čoraz prísnejším predpisom v oblasti ľudského zdravia a životného prostredia pridalo hľadanie alternatívnych látok pre formaldehyd sa stáva hlavným a dôležitým záujmom priemyslu fenolových živíc.

Prepracovanie objektov, ktoré obsahujú tieto živice

Výroba fenolových živíc, ako ich dnes poznáme, je už zakázaná alebo kontrolovaná vo viacerých krajinách, zatiaľ však nie v Brazílii, má svoje dni zrátané. V tomto prípade je potrebné okrem toxicity produktu zvážiť aj neudržateľnosť výroby, pretože je závislá od ropy, ktorá nie je obnoviteľným zdrojom.

Pretože sa jedná o termorigidný polymér, zneškodňovanie a prepracovanie výrobkov obsahujúcich tento typ živice sa sťažuje, pretože majú vo svojej štruktúre zosieťovanie a pri opätovnom zahriatí sa tieto väzby lámu, spôsobujú degradáciu materiálu a dispergujú látky. škodlivé.

To neznamená, že je nemožné opakovane používať termosety. Môžu byť pridané v malom množstve ako plnivá a výstuže, vrátane termoplastických a termosetových materiálov.

Použitou technikou prepracovania je „rozbitie“ termosetového materiálu na malé kúsky a zmiešanie týchto kúskov s panenským materiálom tak, aby boli obsiahnuté vo vnútri. Vďaka použitiu recyklovaných fenolových živíc je proces vytvrdzovania (pri vysokých teplotách) rýchlejší, a teda lacnejší, a umožňuje tak vytvorenie veľmi lesklého povrchu. Okrem toho sa uvádza, že použitie recyklovaných termosetových materiálov, napríklad plnív, poskytuje dokonalú oblasť adhézie pre čerstvý materiál.

Alternatívy

Narastajúce obavy z problémov v oblasti životného prostredia, energetickej bezpečnosti a udržateľnosti spolu s túžbou znížiť závislosť od surovej ropy zintenzívnili globálne úsilie o výrobu bioproduktov z obnoviteľných zdrojov. Výroba chemikálií a biologických materiálov, ktoré majú nahradiť ropné produkty, je nevyhnutná v spoločnosti, ktorá sníva o skutočnom udržateľnom rozvoji a bez make-upu.

V tejto súvislosti je nevyhnutné, aby sa vyvíjali polyméry a živice založené na prírodných zdrojoch. Napríklad fenol na báze ropy by sa mohol nahradiť biofenolami a karcinogénny formaldehyd by sa mohol nahradiť furfuralom alebo hydroxymetylfururalom, látkami na báze cukru. Vývoj živíc na biologickom základe by potom viedol k výrobe skutočne udržateľných živíc.

Preto (ako je možné vidieť podrobnejšie v článku: Vedci z USP skúmajú potenciálne využitie agropriemyselného odpadu) sa hľadali alternatívy, ktoré by uspokojili túto potrebu výroby udržateľnej živice na komerčnej úrovni. A v krajine ako Brazília, ktorá má väčšinu svojho územia v tropickej podnebnej oblasti, symbolizuje poľnohospodárstvo jeden z hlavných motorov ekonomiky. Je možné nájsť suroviny, ktoré sa predtým považovali za poľnohospodársky odpad, užitočné pri pokuse o vyriešenie tohto problému, ako napríklad cukrová trstina (bagasa a vlákna).

Original text

Contribute a better translation

---