Aprenda todo sobre la composición, las aplicaciones y los peligros asociados con estas sustancias y conozca las alternativas.

Las resinas fenólicas son polímeros termoendurecibles, o termoendurecibles, producidos mediante reacciones de condensación química entre un fenol (alcohol aromático derivado del benceno), o un derivado del fenol, y un aldehído, especialmente formaldehído (gas reactivo derivado del metanol). . Estas funciones orgánicas engloban una gran cantidad de compuestos químicos diferentes, y este hecho hace posible tener una extensa variedad de resinas fenólicas disponibles en el mercado.

Algunos derivados fenólicos que pueden utilizarse en este proceso son el bisfenol-A, el bisfenol-F y el resorcinol y, entre los aldehídos utilizados, se encuentran el formaldehído, el acetaldehído y el propanal. Para la producción de resinas comerciales, suele predominar el uso de compuestos más simples, como el fenol común (hidroxibenceno) y el formaldehído. Por tanto, las resinas fenólicas también se denominan resinas de fenol-formaldehído. Sin embargo, dependiendo de las propiedades específicas de las resinas a obtener, como reactividad y flexibilidad, es posible utilizar otros tipos de fenoles y aldehídos.

Las principales características de las resinas fenólicas y las razones por las que son tan solicitadas son: excelente comportamiento térmico, alto nivel de resistencia y resistencia, larga estabilidad térmica y mecánica, excelente capacidad para actuar como aislante eléctrico y térmico (punto de descomposición de resinas fenólicos está en el rango de temperatura de 220 ° C y más).

Durante la síntesis de estas resinas, se tienen en cuenta varios factores, como la proporción de fenol a aldehído en la mezcla, la temperatura de reacción y la elección del catalizador. Así, dependiendo del proceso de fabricación adoptado, las resinas fenólicas se pueden dividir en dos clases principales, a saber: resinas de novolaca y resinas resol.

Las resinas resol se obtienen mediante el uso de altas temperaturas, con la ayuda de catalizadores alcalinos y tienen una mayor proporción de formaldehído que fenol en la mezcla, mientras que las resinas de novolaca se sintetizan en medios ácidos y con formaldehído en menor proporción. que el fenol en su composición. Además, mientras que las resinas tipo resol suelen estar en forma líquida, las resinas tipo novolaca se encuentran en estado sólido (obtenidas bajo el efecto de la temperatura y presión, moldeadas y endurecidas al enfriarse), lo que permite una gran utilidad y la aplicación de resinas fenólicas en diferentes sectores.

Origen y descubrimiento

Las resinas fenólicas son de gran importancia, ya que se consideran como el primer polímero termoendurecible producido sintéticamente para uso comercial.

El descubrimiento y los primeros reportes de productos originados por la reacción entre el fenol y el formaldehído ocurrieron a fines del siglo XIX, pero fue en 1907 cuando Leo Baekeland pudo desarrollar una resina fenólica en un proceso controlado, llamado en un principio baquelita, creando de ahí su patente para resinas fenólicas, "Calor y Presión" , o en portugués "Calor y Presión". Su patente informaba cómo aplicar un curado rápido a una composición de moldeo en una forma específica, predeterminada por la forma de un molde.

Este evento puede considerarse un antecesor de la fabricación de plástico y, basándose en los esfuerzos pioneros de Baekeland, las resinas fenólicas son reconocidas como precursoras de una gran cantidad de polímeros. En las primeras décadas del siglo XX, la fabricación de estas resinas revolucionó e impulsó la industria del plástico a ser como la conocemos hoy. Las primeras aplicaciones de estas resinas sintéticas se dirigieron al mercado de piezas moldeadas y laminadas para uso en equipos eléctricos.

Hasta el día de hoy las resinas fenólicas son de gran importancia y se utilizan en diversas aplicaciones industriales y por diferentes sectores, como la automoción, eléctrica, informática, aeroespacial y construcción civil.

¿Dónde se encuentran?

Desde hace poco más de un siglo, estas resinas se han utilizado para diferentes fines y por múltiples sectores y segmentos. Pueden presentarse en forma líquida o sólida y tienen diferentes usos, según su estado y los parámetros y materiales adoptados durante su fabricación.

A lo largo de su aplicación en la historia, las resinas fenólicas se han utilizado ampliamente para la producción de productos moldeados (como bolas de billar y bancos de laboratorio, por ejemplo) y como revestimientos y adhesivos. Además, estas resinas ya han sido consideradas como el material primario utilizado para la producción de placas de circuitos eléctricos, ya que son resistentes a las altas temperaturas y al fuego, pero, hoy en día, han sido reemplazadas en gran parte por resinas epoxi y telas. fibra de vidrio.

Además de estas aplicaciones, las resinas fenólicas también se utilizan como adhesivos, adhesivos en madera contrachapada y en paneles de madera aglomerada, como aglutinantes de fibra de vidrio, lana mineral y otros productos aislantes, para impregnar y laminar madera y agentes plásticos, en laminados eléctricos. , en espumas de carbono, como compuestos de moldeo, como resinas de moldeo (revestimientos resistentes al calor y al ácido) y en compuestos reforzados con fibras. También se utilizan en pinturas y barnices.

Una razón común para utilizar madera contrachapada con resinas fenólicas en lugar de madera lisa es su resistencia al agrietamiento, contracción, torsión, fuego y gracias a su alto nivel de resistencia. Por tanto, estos materiales sustituyen a muchos otros tipos de madera en aplicaciones del sector de la construcción civil. Sin mencionar que los laminados producidos a base de esta resina se fabrican impregnando una o más capas de un material base, como papel, fibra de vidrio o madera con resina fenólica bajo calor y presión.

Ejemplos de productos basados ​​en resinas fenólicas son: bolas de billar (a base de resina sólida de fenol-formaldehído) y pastillas de freno y discos de embrague necesarios (industria automotriz).

Las resinas fenólicas siguen siendo polímeros industriales muy importantes, aunque su uso más común hoy en día es como adhesivos para unir madera contrachapada y otros productos de madera estructural.

Riesgos para la salud humana

Aunque todavía se producen a gran escala, las resinas fenólicas han demostrado ser peligrosas para la salud humana y los riesgos que ofrecen están directamente relacionados con el tipo de compuesto utilizado en su síntesis. Es necesario conocer el material elegido para su elaboración, tanto fenol como derivado, así como el aldehído utilizado, para que se conozcan con certeza los posibles peligros y se busquen alternativas más adecuadas y seguras.

Como se mencionó anteriormente, se pueden usar diferentes tipos de fenoles y aldehídos en el proceso de fabricación de resinas fenólicas. Son principalmente fenol, bisfenol-A, bisfenol-F y formaldehído.

En el caso del bisfenol-A y bisfenol-F, que pueden ser utilizados en la síntesis de estas resinas, los estudios han demostrado que estas sustancias son acumulativas en el organismo y funcionan como disruptores endocrinos, presentando efectos estrogénicos y androgénicos, efectos negativos sobre el tiroides y el aumento del útero y el peso de los testículos y glándulas (lea más en "Conozca los tipos de bisfenol y sus riesgos"). Además, se encontró que el fenol en su forma simple es tóxico e irrita el sistema respiratorio humano, además de otras complicaciones.

Otra sustancia que se usa con frecuencia para fabricar resinas fenólicas y que se considera peligrosa es el formaldehído (lea más sobre "Conozca los peligros del formaldehído y cómo evitarlos"). El formaldehído es muy volátil y pertenece al grupo nocivo de los compuestos orgánicos volátiles, también conocidos como COV (ver más sobre COV en el artículo "COV: conozca qué son los compuestos orgánicos volátiles, sus riesgos y cómo evitarlos").

Además, según estudios presentados por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (Iarc), el formaldehído se considera un carcinógeno para los humanos y también puede actuar como disruptor endocrino.

Así, con el uso extensivo y posible agotamiento de materias primas fósiles (base para la producción de la mayoría de estas resinas), sumado a regulaciones cada vez más estrictas en el área de la salud humana y el medio ambiente, la búsqueda de sustancias alternativas para la el formaldehído se convierte en una preocupación principal e importante de la industria de las resinas fenólicas.

Reprocesamiento de objetos que contienen estas resinas

Ya prohibida o controlada en varios países, pero aún no en Brasil, la producción de resinas fenólicas, como las conocemos hoy, tiene los días contados. En este caso, además de la toxicidad del producto, también hay que considerar la insostenibilidad de la producción, ya que depende del petróleo, fuente no renovable.

Por tratarse de un polímero termorrígido, la eliminación y reprocesamiento de los productos que contienen este tipo de resina se vuelve difícil, ya que presentan reticulación en su estructura, y al recalentarse estos enlaces se rompen, induciendo la degradación del material y dispersando sustancias. perjudicial.

Esto no significa que sea imposible reutilizar los termoestables. Se pueden agregar en pequeñas cantidades como cargas y refuerzos, incluidos materiales termoplásticos y termoestables.

Una técnica de reprocesamiento utilizada consiste en 'romper' el material termoestable en pequeños trozos y mezclar estos trozos con el material virgen, haciéndolos contenidos en su interior. El uso de resinas fenólicas recicladas hace que el proceso de curado (a altas temperaturas) sea más rápido y por lo tanto más económico, y permite crear una superficie muy brillante. Además, se ha informado que el uso de materiales termoendurecibles reciclados, como relleno, proporciona un rango de adhesión perfecto para material virgen.

Alternativas

Las crecientes preocupaciones sobre los desafíos ambientales, la seguridad energética y la sostenibilidad, junto con el deseo de reducir la dependencia del petróleo crudo, han intensificado los esfuerzos globales para producir bioproductos a partir de fuentes renovables. La producción de productos químicos y biológicos para reemplazar los productos derivados del petróleo es fundamental en una sociedad que sueña con un verdadero desarrollo sostenible y sin maquillaje.

En este contexto, es fundamental que se desarrollen polímeros y resinas basados ​​en fuentes naturales. Por ejemplo, el fenol derivado del petróleo podría sustituirse por biofenoles y el formaldehído cancerígeno podría sustituirse por furfural o hidroximetil furfural, sustancias a base de azúcar. El desarrollo de resinas de base biológica conduciría entonces a la producción de resinas verdaderamente sostenibles.

Así (como se puede ver con más detalle en el artículo: Investigadores de la USP investigan el uso potencial de residuos agroindustriales), se han buscado alternativas para cubrir esta necesidad de hacer una resina sostenible a nivel comercial. Y, en un país como Brasil, que tiene la mayor parte de su territorio ubicado en una zona de clima tropical, la agricultura simboliza uno de los principales motores de la economía. Es posible encontrar materias primas, consideradas hasta entonces residuos agrícolas, útiles para intentar solucionar este problema, como por ejemplo la caña de azúcar (bagazo y fibras).

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