lovesouthernsocial.com

Alamin ang lahat tungkol sa komposisyon, mga aplikasyon at mga panganib na nauugnay sa mga sangkap na ito at alamin ang tungkol sa mga alternatibo

Ang mga phenolic resin ay thermosetting o thermosetting polymers, na ginawa sa pamamagitan ng mga kemikal na condensation reactions sa pagitan ng phenol (aromatic alcohol na nagmula sa benzene), o isang phenol derivative, at isang aldehyde, lalo na ang formaldehyde (reactive gas na nagmula sa methanol) . Ang mga organikong pag-andar na ito ay sumasaklaw sa isang malaking bilang ng iba't ibang mga compound ng kemikal, at ang katotohanang ito ay ginagawang posible ang pagkakaroon ng isang malawak na iba't ibang mga phenolic resin na magagamit sa merkado.

Ilang phenol derivatives na maaaring gamitin sa prosesong ito ay bisphenol-A, bisphenol-F at resorcinol, at kabilang sa mga aldehydes na ginamit ay formaldehyde, acetaldehyde at propanal. Para sa paggawa ng mga komersyal na resin, ang paggamit ng mga mas simpleng compound tulad ng karaniwang phenol (hydroxybenzene) at formaldehyde ay karaniwang nangingibabaw. Kaya, ang phenolic resins ay tinatawag ding phenol-formaldehyde resins. Gayunpaman, depende sa mga partikular na katangian ng resins na makukuha, tulad ng reaktibiti at flexibility, posibleng gumamit ng iba pang uri ng phenols at aldehydes.

Ang mga pangunahing katangian ng phenolic resins at ang mga dahilan kung bakit sila ay in demand ay: mahusay na thermal behavior, mataas na antas ng lakas at paglaban, mahabang thermal at mechanical stability, mahusay na kakayahang kumilos bilang isang electrical at thermal insulator (decomposition point ng resins phenolics ay nasa temperature zone na 220°C at mas mataas).

Sa panahon ng synthesis ng mga resin na ito, maraming mga kadahilanan ang isinasaalang-alang, tulad ng ratio ng phenol sa aldehyde sa pinaghalong, ang temperatura ng reaksyon at ang pagpili ng katalista. Kaya, depende sa proseso ng pagmamanupaktura na pinagtibay, ang mga phenolic resin ay maaaring nahahati sa dalawang pangunahing klase, katulad: novolac resins at resole resins.

Ang mga resole resin ay nakukuha sa pamamagitan ng paggamit ng mataas na temperatura, sa tulong ng mga alkaline catalyst at may mas mataas na proporsyon ng formaldehyde kaysa phenol sa pinaghalong, habang ang novolac resins ay synthesize sa acidic media at may formaldehyde sa mas mababang proporsyon ng phenol sa komposisyon. Bilang karagdagan, habang ang mga resin ng uri ng resole ay karaniwang ipinapakita sa isang likidong estado, ang mga nasa uri ng novolac ay ipinakita sa isang solidong estado (nakuha sa ilalim ng epekto ng temperatura at presyon, hinuhubog at tumigas kapag sila ay lumalamig) na nagbibigay-daan sa mahusay na paggamit at ang aplikasyon ng phenolic resins sa iba't ibang sektor.

Pinagmulan at Pagtuklas

Ang mga phenolic resin ay may malaking kahalagahan, dahil ang mga ito ay itinuturing na unang thermoset polymer na sintetikong ginawa para sa komersyal na paggamit.

Ang pagtuklas at ang mga unang ulat ng mga produkto na nagmula sa reaksyon sa pagitan ng phenol at formaldehyde ay naganap noong huling bahagi ng ikalabinsiyam na siglo, ngunit ito ay noong 1907 na nagawa ni Leo Baekeland na bumuo ng isang phenolic resin sa isang kontroladong proseso, na tinatawag sa unang bakelite, na lumikha ng gayon ang patent nito para sa phenolic resins, "Init at Presyon", o sa Portuguese na “Calor e Pressure”. Ang kanyang patent ay nauugnay kung paano ilapat ang mabilis na lunas sa isang komposisyon ng paghubog sa isang tiyak na hugis, na paunang natukoy ng hugis ng isang amag.

Ang kaganapang ito ay maaaring ituring na isang milestone na nauna sa paggawa ng plastik, at mula sa mga pagsisikap ng Baekeland sa pangunguna, ang mga phenolic resin ay kinikilala bilang mga precursor sa isang malaking bilang ng mga polymer. Sa mga unang dekada ng ika-20 siglo, ang paggawa ng mga resin na ito ay nagbago at nagtulak sa industriya ng plastik na maging tulad ng alam natin ngayon. Ang mga unang aplikasyon ng mga sintetikong resin na ito ay naglalayong sa molded at laminated parts market para gamitin sa mga de-koryenteng kagamitan.

Hanggang ngayon, ang mga phenolic resin ay napakahalaga at ginagamit sa iba't ibang mga pang-industriya na aplikasyon at ng iba't ibang sektor, tulad ng automotive, electrical, computer, aerospace at civil construction.

Saan sila matatagpuan?

Sa loob ng mahigit isang siglo, ang mga resin na ito ay ginamit para sa iba't ibang layunin at sa maraming sektor at segment. Maaari silang ipakita sa likido o solidong anyo at may iba't ibang gamit, depende sa kanilang estado at sa mga parameter at materyales na pinagtibay sa panahon ng kanilang paggawa.

Sa buong kasaysayan nitong aplikasyon, ang mga phenolic resin ay malawakang ginagamit para sa paggawa ng mga molded na produkto (tulad ng mga pool ball at laboratoryo benches halimbawa), at bilang mga coatings at adhesives. Higit pa rito, ang mga resin na ito ay dating itinuturing na pangunahing materyal na ginamit para sa paggawa ng mga de-koryenteng circuit board, dahil ang mga ito ay lumalaban sa mataas na temperatura at apoy, ngunit sa kasalukuyan ay napalitan na sila ng mga epoxy resin at tela. fiberglass.

Bilang karagdagan sa mga application na ito, ang phenolic resins ay ginagamit din bilang adhesives, adhesives sa plywood at sa agglomerated wood panels, bilang binders para sa fiberglass, mineral wool at iba pang mga insulating na produkto, upang i-impregnate at laminate wood at plastic agent, sa electrical laminates , sa carbon foams, bilang molding compounds, bilang casting resins (heat at acid resistant coatings) at sa fiber reinforced composites. Ginagamit din ang mga ito sa mga pintura at barnisan.

Ang karaniwang dahilan ng paggamit ng plywood na may phenolic resins sa halip na plain wood ay ang paglaban nito sa pag-crack, pag-urong, pag-twist, sunog at sa mataas na antas ng lakas nito. Samakatuwid, pinapalitan ng mga naturang materyales ang maraming iba pang mga uri ng kahoy sa mga aplikasyon sa sektor ng konstruksyon ng sibil. Hindi banggitin na ang mga laminate na ginawa batay sa dagta na ito ay ginawa sa pamamagitan ng pagpapabinhi ng isa o higit pang mga layer ng isang base na materyal, tulad ng papel, fiberglass o kahoy, na may phenolic resin sa ilalim ng init at presyon.

Ang mga halimbawa ng mga produkto batay sa phenolic resins ay: pool balls (batay sa solid phenol-formaldehyde resin) at mga kinakailangang brake pad at clutch disc (industriya ng sasakyan).

Ang mga phenolic resin ay nananatiling napakahalagang pang-industriyang polimer, bagama't ang kanilang pinakakaraniwang gamit ngayon ay bilang mga pandikit para sa pagbubuklod ng playwud at iba pang mga produktong gawa sa istruktura.

Mga panganib sa kalusugan ng tao

Kahit na ginawa pa rin sa isang malaking sukat, ang mga phenolic resin ay napatunayang mapanganib sa kalusugan ng tao at ang mga panganib na inaalok ng mga ito ay direktang nauugnay sa uri ng tambalang ginagamit sa kanilang synthesis. Kinakailangang malaman ang materyal na pinili para sa produksyon nito, kapwa ang phenol o derivative, at ang aldehyde na ginamit, upang tiyak na malaman ang mga posibleng panganib at maghanap ng mas sapat at mas ligtas na mga alternatibo.

Tulad ng nakasaad sa itaas, ang iba't ibang uri ng phenols at aldehydes ay maaaring gamitin sa proseso ng pagmamanupaktura ng phenolic resins. Ang mga ito ay pangunahing phenol, bisphenol-A, bisphenol-F at formaldehyde.

Sa kaso ng bisphenol-A at bisphenol-F, na maaaring gamitin sa synthesis ng mga resin na ito, ipinakita ng mga pag-aaral na ang mga sangkap na ito ay pinagsama-sama sa katawan at gumaganap bilang mga endocrine disruptor, na may estrogenic at androgenic effect, negatibong epekto sa thyroid at pagtaas ng matris at ang bigat ng testicles at glands (magbasa nang higit pa sa "Alamin ang tungkol sa mga uri ng bisphenol at ang mga panganib nito"). Higit pa rito, ang phenol sa simpleng anyo nito ay natagpuang nakakalason at nagdudulot ng pangangati sa sistema ng paghinga ng tao, bilang karagdagan sa iba pang mga komplikasyon.

Ang isa pang sangkap na kadalasang ginagamit para sa paggawa ng mga phenolic resin at napag-alamang isang panganib ay ang formaldehyde (magbasa pa tungkol dito sa "Alamin ang tungkol sa mga panganib ng formaldehyde at kung paano maiiwasan ang mga ito"). Ang formaldehyde ay lubhang pabagu-bago, kabilang sa mapaminsalang grupo ng mga pabagu-bago ng isip na mga organikong compound, na kilala rin bilang mga VOC (tingnan ang higit pa tungkol sa mga VOC sa artikulong "Mga VOC: alamin kung ano ang mga pabagu-bagong organikong compound, ang kanilang mga panganib at kung paano maiiwasan ang mga ito").

Higit pa rito, ayon sa mga pag-aaral na ipinakita ng International Agency for Research on Cancer (IARC), ang formaldehyde ay itinuturing na carcinogenic sa mga tao at maaari ring kumilos bilang isang endocrine disruptor.

Kaya, sa malawakang paggamit at posibleng pag-ubos ng mga hilaw na materyales ng fossil (ang batayan para sa paggawa ng karamihan sa mga resin na ito), idinagdag sa lalong mahigpit na mga regulasyon sa larangan ng kalusugan ng tao at kapaligiran, ang paghahanap para sa mga alternatibong sangkap para sa Ang formaldehyde ay nagiging pangunahing alalahanin ng industriya ng phenolic resin.

Muling pagproseso ng mga bagay na naglalaman ng mga resin na ito

Ipinagbawal na o kontrolado na sa ilang bansa, ngunit hindi pa sa Brazil, ang paggawa ng mga phenolic resin, gaya ng alam natin ngayon, ay may bilang na mga araw. Sa kasong ito, bilang karagdagan sa toxicity ng produkto, ang hindi pagpapanatili ng produksyon ay dapat ding isaalang-alang, dahil ito ay nakasalalay sa langis, isang hindi nababagong mapagkukunan.

Dahil ito ay isang thermoset polymer, ang pagtatapon at muling pagproseso ng mga produkto na naglalaman ng ganitong uri ng dagta ay mahirap, dahil ang mga ito ay nagpapakita ng mga crosslink sa kanilang istraktura, at kapag sila ay muling pinainit, ang mga bono na ito ay masisira, na nag-uudyok sa pagkasira ng materyal, at nagpapakalat ng mga sangkap na nakakapinsala.

Hindi ito nangangahulugan na imposibleng gamitin muli ang mga thermoset. Maaari silang idagdag sa maliit na dami bilang mga filler at reinforcement, kabilang ang mga thermoplastic at thermoset na materyales.

Ang isang reprocessing technique na ginamit ay binubuo ng 'pagsira' ng thermoset material sa maliliit na piraso at paghahalo ng mga pirasong ito sa virgin na materyal, na nagdudulot sa kanila na manatili sa loob. Ang paggamit ng mga recycled phenolic resins ay ginagawang mas mabilis ang proseso ng paggamot (sa ilalim ng mataas na temperatura) at samakatuwid ay mas mura, at nagbibigay-daan sa paglikha ng isang napaka-makintab na ibabaw. Bilang karagdagan, naiulat na ang paggamit ng mga recycled thermoset na materyales, tulad ng filler, ay nagbibigay ng perpektong hanay ng pagdirikit para sa birhen na materyal.

Mga alternatibo

Ang lumalagong mga alalahanin tungkol sa mga hamon sa kapaligiran, seguridad sa enerhiya at pagpapanatili, kasama ang pagnanais na bawasan ang pag-asa sa krudo, ay nagpatindi sa pandaigdigang pagsisikap na makabuo ng mga bioproduct mula sa mga nababagong mapagkukunan. Ang paggawa ng mga kemikal at biological na materyales upang palitan ang mga produktong nakabatay sa petrolyo ay mahalaga sa isang lipunan na nangangarap ng tunay na napapanatiling pag-unlad nang walang makeup.

Sa kontekstong ito, mahalaga na bumuo ng mga polimer at resin batay sa mga likas na pinagkukunan. Halimbawa, ang petroleum-based phenol ay maaaring palitan ng biophenols at ang carcinogenic formaldehyde ay maaaring palitan ng furfural o hydroxymethyl furfural, mga sugar-based na substance. Ang pagbuo ng mga biobased na resin ay hahantong sa paggawa ng tunay na napapanatiling mga resin.

Kaya (tulad ng makikita nang mas detalyado sa artikulo: Sinisiyasat ng mga mananaliksik ng USP ang potensyal na paggamit ng mga nalalabi sa agro-industriya), hinahangad ang mga alternatibo upang matugunan ang pangangailangang ito para sa paggawa ng napapanatiling resin sa antas ng komersyal. At, sa isang bansang tulad ng Brazil, na ang karamihan sa teritoryo nito ay matatagpuan sa isang lugar na may tropikal na klima, ang agrikultura ay sumisimbolo sa isa sa mga pangunahing makina ng ekonomiya. Posibleng makahanap ng mga hilaw na materyales, na nakikita hanggang noon bilang basurang pang-agrikultura, upang maging kapaki-pakinabang sa pagtatangkang lutasin ang problemang ito, tulad ng tubo (bagasse at fibers).