lovesouthernsocial.com

Bu maddelerle ilgili bileşim, uygulamalar ve tehlikeler hakkında her şeyi öğrenin ve alternatifler hakkında bilgi edinin.

Fenolik reçineler, bir fenol (benzenden türetilen aromatik alkol) veya bir fenol türevi ile bir aldehit, özellikle formaldehit (metanolden türetilen reaktif gaz) arasındaki kimyasal yoğunlaşma reaksiyonları yoluyla üretilen termoset veya termoset polimerlerdir. Bu organik fonksiyonlar, çok sayıda farklı kimyasal bileşikleri kapsar ve bu gerçek, piyasada bulunan çok çeşitli fenolik reçinelerin varlığını mümkün kılar.

Bu işlemde kullanılabilecek bazı fenol türevleri bisfenol-A, bisfenol-F ve resorsinol olup, kullanılan aldehitler arasında formaldehit, asetaldehit ve propanal bulunmaktadır. Ticari reçinelerin üretimi için normal olarak yaygın fenol (hidroksibenzen) ve formaldehit gibi daha basit bileşiklerin kullanımı baskındır. Bu nedenle fenolik reçinelere fenol-formaldehit reçineleri de denir. Ancak elde edilecek reçinelerin reaktivite ve esneklik gibi spesifik özelliklerine bağlı olarak diğer fenol ve aldehit tiplerinin kullanılması mümkündür.

Fenolik reçinelerin temel özellikleri ve bu kadar talep görmelerinin nedenleri şunlardır: mükemmel termal davranış, yüksek düzeyde mukavemet ve direnç, uzun termal ve mekanik stabilite, elektriksel ve termal yalıtkan olarak hareket etme yeteneği (reçinelerin fenoliklerinin ayrışma noktası) 220°C ve üzeri sıcaklık bölgesindedir).

Bu reçinelerin sentezi sırasında, karışımdaki fenol/aldehit oranı, reaksiyon sıcaklığı ve katalizör seçimi gibi çeşitli faktörler dikkate alınır. Bu nedenle, benimsenen üretim sürecine bağlı olarak fenolik reçineler iki ana sınıfa ayrılabilir: novolak reçineleri ve rezol reçineleri.

Rezol reçineleri alkali katalizörler yardımıyla yüksek sıcaklıklar kullanılarak elde edilir ve karışımdaki fenolden daha yüksek oranda formaldehit içerirken, novolak reçineleri asidik ortamda ve yapısındaki fenole göre daha düşük oranda formaldehit ile sentezlenir. kompozisyon. Ek olarak, rezol tipi reçineler normal olarak sıvı halde sunulurken, novolak tipi reçineler katı halde (sıcaklık ve basıncın etkisi altında elde edilir, soğuyunca kalıplanır ve sertleşir) büyük fayda sağlayacak şekilde sunulur ve fenolik reçinelerin farklı sektörlerde uygulanması.

Köken ve Keşif

Fenolik reçineler, ticari kullanım için sentetik olarak üretilen ilk termoset polimer olarak kabul edildikleri için büyük önem taşımaktadır.

Fenol ve formaldehit arasındaki reaksiyondan kaynaklanan ürünlerin keşfi ve ilk raporları on dokuzuncu yüzyılın sonlarında meydana geldi, ancak 1907'de Leo Baekeland, ilk başta bakalit olarak adlandırılan kontrollü bir işlemde fenolik bir reçine geliştirebildi. fenolik reçineler için patenti, "Isı ve Basınç", veya Portekizce “Calor e Pressure”. Patenti, bir kalıbın şekli ile önceden belirlenmiş belirli bir şekilde bir kalıplama bileşimine hızlı kürlemenin nasıl uygulanacağına ilişkindir.

Bu olay, plastik üretiminden önce gelen bir dönüm noktası olarak kabul edilebilir ve Baekeland'ın öncü çabalarından fenolik reçineler, çok sayıda polimerin öncüsü olarak kabul edilir. 20. yüzyılın ilk on yıllarında, bu reçinelerin üretimi devrim yarattı ve plastik endüstrisini bugün bildiğimiz gibi olmaya itti. Bu sentetik reçinelerin ilk uygulamaları, elektrikli ekipmanlarda kullanım için kalıplanmış ve lamine parça pazarına yönelikti.

Günümüze kadar fenolik reçineler büyük önem taşımakta ve çeşitli endüstriyel uygulamalarda ve otomotiv, elektrik, bilgisayar, havacılık ve inşaat gibi farklı sektörlerde kullanılmaktadır.

Nerede bulunurlar?

Bir yüzyıldan biraz fazla bir süredir, bu reçineler farklı amaçlar için ve birçok sektör ve segmentte kullanılmaktadır. Sıvı veya katı halde sunulabilirler ve durumlarına ve imalatları sırasında benimsenen parametrelere ve malzemelere bağlı olarak farklı kullanımları vardır.

Tarihsel uygulamaları boyunca fenolik reçineler, kalıplanmış ürünlerin (örneğin havuz topları ve laboratuvar tezgahları gibi) üretiminde ve kaplama ve yapıştırıcı olarak yaygın olarak kullanılmıştır. Ayrıca, bu reçineler bir zamanlar yüksek sıcaklıklara ve ateşe dayanıklı oldukları için elektrik devre kartlarının üretiminde kullanılan birincil malzeme olarak kabul edildi, ancak günümüzde yerini büyük ölçüde epoksi reçineler ve kumaş, cam elyafı aldı.

Bu uygulamalara ek olarak, fenolik reçineler ayrıca yapıştırıcı, kontrplak ve aglomere ahşap panellerde yapıştırıcı olarak, fiberglas, mineral yün ve diğer yalıtım ürünleri için bağlayıcı olarak, ahşap ve plastik ajanları emprenye etmek ve lamine etmek için, elektrik laminatlarında, karbonda köpükler, kalıplama bileşikleri olarak, döküm reçineleri (ısıya ve aside dayanıklı kaplamalar) olarak ve fiber takviyeli kompozitlerde. Ayrıca boya ve verniklerde de kullanılırlar.

Düz ahşap yerine fenolik reçineli kontrplak kullanılmasının yaygın bir nedeni, çatlamaya, büzülmeye, bükülmeye, yangına karşı direnci ve yüksek mukavemet düzeyidir. Bu nedenle, bu tür malzemeler sivil inşaat sektöründeki uygulamalarda diğer birçok ahşap türünün yerini almaktadır. Bu reçineye dayalı olarak üretilen laminatların, kağıt, cam elyafı veya ahşap gibi bir temel malzemenin bir veya daha fazla katmanının ısı ve basınç altında fenolik reçine ile emprenye edilmesiyle yapıldığından bahsetmiyorum bile.

Fenolik reçinelere dayalı ürün örnekleri şunlardır: bilardo topları (katı fenol-formaldehit reçinesine dayalı) ve gerekli fren balataları ve debriyaj diskleri (otomobil endüstrisi).

Fenolik reçineler, günümüzde en yaygın kullanımları kontrplak ve diğer yapısal ahşap ürünleri yapıştırmak için yapıştırıcılar olarak kullanılmasına rağmen, çok önemli endüstriyel polimerler olmaya devam etmektedir.

İnsan sağlığına yönelik riskler

Halen büyük ölçekte üretilmelerine rağmen, fenolik reçinelerin insan sağlığı için tehlikeli olduğu kanıtlanmıştır ve sundukları riskler, sentezlerinde kullanılan bileşiğin türü ile doğrudan ilişkilidir. Olası tehlikeleri kesin olarak bilmek ve daha yeterli ve daha güvenli alternatifler aramak için üretimi için seçilen malzemeyi, hem fenol veya türevi hem de kullanılan aldehiti bilmek gerekir.

Yukarıda belirtildiği gibi, fenolik reçinelerin üretim sürecinde farklı fenoller ve aldehitler kullanılabilir. Bunlar başlıca fenol, bisfenol-A, bisfenol-F ve formaldehittir.

Bu reçinelerin sentezinde kullanılabilecek bisfenol-A ve bisfenol-F söz konusu olduğunda, çalışmalar bu maddelerin vücutta kümülatif olduğunu ve östrojenik ve androjenik etkileri ile endokrin bozucular olarak işlev gördüğünü göstermiştir. tiroid ve uterusta artış ve testis ve bezlerin ağırlığı ("Bisfenol türleri ve riskleri hakkında daha fazla bilgi edinin" bölümünde daha fazlasını okuyun). Ayrıca, basit formundaki fenolün toksik olduğu ve diğer komplikasyonlara ek olarak insan solunum sisteminde tahrişe neden olduğu bulunmuştur.

Fenolik reçinelerin üretimi için sıklıkla kullanılan ve bir tehlike olduğu tespit edilen başka bir madde de formaldehittir (bunun hakkında daha fazla bilgiyi "Formaldehitin tehlikeleri ve bunlardan nasıl kaçınılacağı hakkında bilgi edinin" bölümünde okuyun). Formaldehit oldukça uçucudur ve VOC olarak da bilinen zararlı uçucu organik bileşikler grubuna aittir ("VOC'ler: Uçucu organik bileşiklerin ne olduğunu, risklerini ve bunlardan nasıl kaçınılacağını öğrenin" makalesinde VOC'ler hakkında daha fazla bilgi edinin).

Ayrıca, Uluslararası Kanser Araştırmaları Ajansı (IARC) tarafından sunulan çalışmalara göre, formaldehit insanlar için kanserojen olarak kabul edilir ve aynı zamanda bir endokrin bozucu olarak da işlev görebilir.

Böylece, fosil hammaddelerin yaygın kullanımı ve olası tükenmesi (bu reçinelerin çoğunun üretiminin temeli), insan sağlığı ve çevre alanında giderek katılaşan düzenlemelere ek olarak, alternatif madde arayışı formaldehit, fenolik reçine endüstrisinin önemli bir endişesi haline gelir.

Bu reçineleri içeren nesnelerin yeniden işlenmesi

Birkaç ülkede zaten yasaklanmış veya kontrol edilmiş, ancak henüz Brezilya'da değil, bugün bildiğimiz gibi fenolik reçinelerin üretiminin günleri sayılı. Bu durumda ürünün zehirliliğinin yanı sıra yenilenemez bir kaynak olan petrole bağımlı olduğu için üretimin sürdürülemezliği de göz önünde bulundurulmalıdır.

Bir termoset polimer olduğu için, yapılarında çapraz bağlar oluşturdukları ve yeniden ısıtıldıklarında bu bağlar koparak malzeme bozulmasına neden oldukları ve zararlı maddeleri dağıttıkları için bu tip reçine içeren ürünlerin bertarafı ve yeniden işlenmesi zordur.

Bu, termosetlerin yeniden kullanılmasının imkansız olduğu anlamına gelmez. Termoplastik ve termoset malzemeler dahil olmak üzere küçük miktarlarda dolgu ve takviye olarak eklenebilirler.

Kullanılan bir yeniden işleme tekniği, termoset malzemeyi küçük parçalara 'parçalamak' ve bu parçaları işlenmemiş malzemeye karıştırarak içinde kalmalarını sağlamaktan ibarettir. Geri dönüştürülmüş fenolik reçinelerin kullanılması, kürleme sürecini (yüksek sıcaklıklarda) daha hızlı ve dolayısıyla daha ucuz hale getirir ve çok parlak bir yüzeyin oluşturulmasını sağlar. Ayrıca dolgu maddesi gibi geri dönüştürülmüş termoset malzemelerin kullanımının, işlenmemiş malzeme için mükemmel bir yapışma aralığı sağladığı bildirilmiştir.

alternatifler

Ham petrole olan bağımlılığı azaltma arzusuyla birlikte çevresel zorluklar, enerji güvenliği ve sürdürülebilirlik konusundaki artan endişeler, yenilenebilir kaynaklardan biyoürünler üretmeye yönelik küresel çabaları yoğunlaştırdı. Petrol bazlı ürünlerin yerini alacak kimyasal ve biyolojik malzemelerin üretimi, makyajsız gerçek sürdürülebilir kalkınma hayalleri kuran bir toplumda çok önemlidir.

Bu bağlamda doğal kaynaklara dayalı polimer ve reçinelerin geliştirilmesi elzemdir. Örneğin, petrol bazlı fenol, biyofenoller ile değiştirilebilir ve kanserojen formaldehit, furfural veya hidroksimetil furfural, şeker bazlı maddeler ile değiştirilebilir. Biyobazlı reçinelerin geliştirilmesi, daha sonra gerçekten sürdürülebilir reçinelerin üretimine yol açacaktır.

Bu nedenle (makalede daha ayrıntılı olarak görülebileceği gibi: USP araştırmacıları tarımsal-endüstriyel kalıntıların potansiyel kullanımını araştırıyor), ticari düzeyde sürdürülebilir bir reçine yapmak için bu ihtiyacı karşılamak için alternatifler arandı. Ve Brezilya gibi topraklarının çoğu tropikal iklime sahip bir bölgede bulunan bir ülkede tarım, ekonominin ana motorlarından birini simgeliyor. O zamana kadar tarımsal atık olarak görülen şeker kamışı (küspe ve lifler) gibi bu sorunu çözme girişiminde faydalı olacak hammaddeler bulmak mümkündür.