Apprenez tout sur la composition, les applications et les dangers associés à ces substances et découvrez les alternatives

Les résines phénoliques sont des polymères thermodurcis, ou thermodurcissables, produits par des réactions chimiques de condensation entre un phénol (alcool aromatique dérivé du benzène), ou un dérivé du phénol, et un aldéhyde, notamment le formaldéhyde (gaz réactif dérivé du méthanol) . Ces fonctions organiques englobent un grand nombre de composés chimiques différents, et ce fait permet d'avoir une grande variété de résines phénoliques disponibles sur le marché.

Certains dérivés phénoliques utilisables dans ce procédé sont le bisphénol-A, le bisphénol-F et le résorcinol et, parmi les aldéhydes utilisés, le formaldéhyde, l'acétaldéhyde et le propanal. Pour la production de résines commerciales, l'utilisation des composés les plus simples, tels que le phénol commun (hydroxybenzène) et le formaldéhyde, prédomine généralement. Ainsi, les résines phénoliques sont également appelées résines phénol-formaldéhyde. Cependant, en fonction des propriétés spécifiques des résines à obtenir, telles que la réactivité et la flexibilité, il est possible d'utiliser d'autres types de phénols et d'aldéhydes.

Les principales caractéristiques des résines phénoliques et les raisons pour lesquelles elles sont si demandées sont: un excellent comportement thermique, un haut niveau de résistance et de résistance, une longue stabilité thermique et mécanique, une excellente capacité à agir comme isolant électrique et thermique (point de décomposition des résines phénoliques est dans la plage de température de 220 ° C et plus).

Lors de la synthèse de ces résines, plusieurs facteurs sont pris en compte, tels que la proportion de phénol par rapport à l'aldéhyde dans le mélange, la température de réaction et le choix du catalyseur. Ainsi, selon le procédé de fabrication adopté, les résines phénoliques peuvent être divisées en deux grandes classes principales, à savoir: les résines novolaques et les résines résol.

Les résines résol sont obtenues grâce à l'utilisation de températures élevées, à l'aide de catalyseurs alcalins et ont une proportion plus élevée de formaldéhyde que de phénol dans le mélange, tandis que les résines novolaques sont synthétisées dans des milieux acides et avec du formaldéhyde dans une proportion plus faible. que le phénol dans sa composition. De plus, alors que les résines de type résol sont généralement sous forme liquide, les résines de type novolaque sont à l'état solide (obtenues sous l'effet de la température et de la pression, moulées et durcissant lorsqu'elles refroidissent), permettant une grande utilité et l'application de résines phénoliques en différents secteurs.

Origine et découverte

Les résines phénoliques sont d'une grande importance, car elles sont considérées comme le premier polymère thermodurci produit de manière synthétique pour un usage commercial.

La découverte et les premiers rapports de produits issus de la réaction entre le phénol et le formaldéhyde ont eu lieu à la fin du 19e siècle, mais c'est en 1907 que Leo Baekeland a pu développer une résine phénolique dans un processus contrôlé, appelé à l'origine bakélite, créant ainsi son brevet pour les résines phénoliques, "Heat and Pressure" , ou en portugais "Heat and Pressure". Son brevet indiquait comment appliquer un durcissement rapide à une composition de moulage dans une forme spécifique, prédéterminée par la forme d'un moule.

Cet événement peut être considéré comme un prédécesseur de la fabrication de plastique et, sur la base des efforts pionniers de Baekeland, les résines phénoliques sont reconnues comme précurseurs d'un grand nombre de polymères. Dans les premières décennies du 20e siècle, la fabrication de ces résines a révolutionné et propulsé l'industrie du plastique telle que nous la connaissons aujourd'hui. Les premières applications de ces résines synthétiques visaient le marché des pièces moulées et stratifiées destinées à être utilisées dans les équipements électriques.

Jusqu'à aujourd'hui, les résines phénoliques ont une grande importance et sont utilisées dans plusieurs applications industrielles et par différents secteurs, tels que l'automobile, l'électricité, l'informatique, l'aérospatiale et la construction civile.

Où les trouve-t-on?

Depuis un peu plus d'un siècle, ces résines ont été utilisées à des fins différentes et par de multiples secteurs et segments. Ils peuvent se présenter sous forme liquide ou solide et avoir des utilisations différentes, en fonction de leur état et des paramètres et matériaux adoptés lors de leur fabrication.

Tout au long de leur application dans l'histoire, les résines phénoliques ont été largement utilisées pour la production de produits moulés (tels que les boules de billard et les bancs de laboratoire par exemple), et comme revêtement et adhésifs. De plus, ces résines ont déjà été considérées comme le matériau principal utilisé pour la production de cartes de circuits électriques, car elles résistent aux températures élevées et au feu, mais, aujourd'hui, elles ont été largement remplacées par des résines époxy et des tissus. fibre de verre.

En plus de ces applications, les résines phénoliques sont également utilisées comme adhésifs, adhésifs dans le contreplaqué et dans les panneaux de bois agglomérés, comme liants pour fibre de verre, laine minérale et autres produits isolants, pour imprégner et stratifier le bois et les agents plastiques, dans les stratifiés électriques. , dans les mousses de carbone, comme composés de moulage, comme résines de coulée (revêtements résistant à la chaleur et aux acides) et dans les composites renforcés de fibres. Ils sont également utilisés dans les peintures et les vernis.

Une raison courante d'utiliser du contreplaqué avec des résines phénoliques au lieu du bois lisse est sa résistance à la fissuration, au rétrécissement, à la torsion, au feu et grâce à son haut niveau de résistance. Par conséquent, ces matériaux remplacent de nombreux autres types de bois dans les applications du secteur de la construction civile. Sans oublier que les stratifiés produits à base de cette résine sont réalisés en imprégnant une ou plusieurs couches d'un matériau de base, tel que du papier, de la fibre de verre ou du bois avec une résine phénolique sous chaleur et pression.

Des exemples de produits à base de résines phénoliques sont: les balles de billard (à base de résine phénol-formaldéhyde solide) et les plaquettes de frein et disques d'embrayage nécessaires (industrie automobile).

Les résines phénoliques restent des polymères industriels très importants, bien que leur utilisation la plus courante aujourd'hui soit en tant qu'adhésifs pour coller le contreplaqué et d'autres produits en bois de construction.

Risques pour la santé humaine

Bien qu'encore produites à grande échelle, les résines phénoliques s'avèrent dangereuses pour la santé humaine et les risques qu'elles présentent sont directement liés au type de composé utilisé dans leur synthèse. Il est nécessaire de connaître le matériau choisi pour sa production, à la fois le phénol ou son dérivé, ainsi que l'aldéhyde utilisé, afin que les dangers éventuels soient connus avec certitude et la recherche d'alternatives plus adéquates et sûres.

Comme mentionné précédemment, différents types de phénols et d'aldéhydes peuvent être utilisés dans le processus de fabrication de résines phénoliques. Ce sont principalement le phénol, le bisphénol-A, le bisphénol-F et le formaldéhyde.

Dans le cas du bisphénol-A et du bisphénol-F, qui peuvent être utilisés dans la synthèse de ces résines, des études ont montré que ces substances sont cumulatives dans l'organisme et fonctionnent comme des perturbateurs endocriniens, présentant des effets œstrogéniques et androgéniques, des effets négatifs sur la thyroïde et l'augmentation l'utérus et le poids des testicules et des glandes (en savoir plus dans «Connaître les types de bisphénol et leurs risques»). En outre, il a été constaté que le phénol sous sa forme simple est toxique et provoque une irritation du système respiratoire humain, en plus d'autres complications.

Une autre substance fréquemment utilisée pour fabriquer des résines phénoliques et jugée dangereuse est le formaldéhyde (en savoir plus sur «Connaître les dangers du formaldéhyde et comment les éviter»). Le formaldéhyde est très volatil, appartenant au groupe nocif des composés organiques volatils, également appelés COV (voir plus sur les COV dans l'article "COV: savoir ce que sont les composés organiques volatils, leurs risques et comment les éviter").

De plus, selon des études présentées par le Centre international de recherche sur le cancer (Iarc), le formaldéhyde est considéré comme cancérigène pour l'homme et peut également agir comme un perturbateur endocrinien.

Ainsi, avec l'utilisation extensive et l'épuisement possible des matières premières fossiles (base de la production de la plupart de ces résines), s'ajoutant à une réglementation de plus en plus stricte dans le domaine de la santé humaine et de l'environnement, la recherche de substances alternatives pour le le formaldéhyde devient une préoccupation majeure et importante de l'industrie des résines phénoliques.

Retraitement des objets contenant ces résines

Déjà interdite ou contrôlée dans plusieurs pays, mais pas encore au Brésil, la production de résines phénoliques, telles que nous les connaissons aujourd'hui, a ses jours comptés. Dans ce cas, outre la toxicité du produit, la non-durabilité de la production doit également être prise en compte, car elle dépend du pétrole, une source non renouvelable.

Parce qu'il s'agit d'un polymère thermorigide, l'élimination et le retraitement des produits contenant ce type de résine deviennent difficiles, car ils ont une réticulation dans leur structure, et lorsqu'ils sont réchauffés, ces liaisons se rompent, induisant une dégradation du matériau et dispersant des substances. nocif.

Cela ne signifie pas qu'il est impossible de réutiliser les thermodurcissables. Ils peuvent être ajoutés en petites quantités comme charges et renforts, y compris des matériaux thermoplastiques et thermodurcissables.

Une technique de retraitement utilisée consiste à «casser» le matériau thermodurcissable en petits morceaux et à mélanger ces morceaux dans le matériau vierge, les rendant contenus à l'intérieur. L'utilisation de résines phénoliques recyclées rend le processus de durcissement (à haute température) plus rapide et donc moins coûteux, et permet de créer une surface très brillante. De plus, il a été rapporté que l'utilisation de matériaux thermodurcissables recyclés, tels qu'une charge, fournit une plage d'adhérence parfaite pour un matériau vierge.

Alternatives

Les préoccupations croissantes concernant les défis environnementaux, la sécurité énergétique et la durabilité, associées au désir de réduire la dépendance au pétrole brut, ont intensifié les efforts mondiaux pour produire des bioproduits à partir de sources renouvelables. La production de produits chimiques et biologiques pour remplacer les produits à base de pétrole est essentielle dans une société qui rêve d'un véritable développement durable et sans maquillage.

Dans ce contexte, il est essentiel que des polymères et résines à base de sources naturelles soient développés. Par exemple, le phénol à base de pétrole pourrait être remplacé par des biophénols et le formaldéhyde cancérigène pourrait être remplacé par du furfural ou de l'hydroxyméthyl furfural, des substances à base de sucre. Le développement de résines biosourcées conduirait alors à la production de résines véritablement durables.

De cette manière (comme on peut le voir plus en détail dans l'article: Des chercheurs de l'USP étudient le potentiel de l'utilisation des déchets agro-industriels), des alternatives ont été recherchées pour répondre à ce besoin de fabriquer une résine durable au niveau commercial. Et, dans un pays comme le Brésil, dont la majeure partie de son territoire est située dans une zone au climat tropical, l'agriculture symbolise l'un des principaux moteurs de l'économie. Il est possible de trouver des matières premières, auparavant considérées comme des déchets agricoles, utiles pour tenter de résoudre ce problème, comme par exemple la canne à sucre (bagasse et fibres).

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