למד הכל על הרכב, יישומים והסכנות הכרוכות בחומרים אלה ולמד על חלופות

שרפים פנוליים הם פולימרים תרמוסטיים, או תרמוסטים, המיוצרים על ידי תגובות עיבוי כימי בין פנול (אלכוהול ארומטי שמקורו בבנזן), או נגזרת של פנול, לבין אלדהיד, במיוחד פורמלדהיד (גז תגובתי שמקורו במתנול) . פונקציות אורגניות אלה מקיפות מספר רב של תרכובות כימיות שונות, ועובדה זו מאפשרת שיהיו בשוק מגוון נרחב של שרפים פנולים.

כמה נגזרות פנול שניתן להשתמש בהן בתהליך זה הן ביספנול-א, ביספנול -F ורסורצינול, ובין האלדהידים המשמשים הם פורמלדהיד, אצטאלדהיד ואופראפנאל. לייצור שרפים מסחריים, בדרך כלל שולט השימוש בתרכובות הפשוטות ביותר, כגון פנול נפוץ (הידרוקסיבנזן) ופורמלדהיד. לפיכך, שרפים פנוליים נקראים גם שרפים פנול פורמלדהיד. עם זאת, בהתאם לתכונות הספציפיות של השרפים שאפשר להשיג, כגון תגובתיות וגמישות, ניתן להשתמש בסוגים אחרים של פנולים ואלדהידים.

המאפיינים העיקריים של שרפים פנוליים והסיבות שבגללן הם מבוקשים כל כך הם: התנהגות תרמית מצוינת, רמת חוזק ועמידות גבוהה, יציבות תרמית ומכנית ארוכה, יכולת מצוינת לפעול כמבודד חשמלי ותרמי (נקודת פירוק השרפים. פנולים הם בטמפרטורה של 220 מעלות צלזיוס ומעלה).

במהלך הסינתזה של שרפים אלה, נלקחים בחשבון כמה גורמים, כמו שיעור הפנול לאלדהיד בתערובת, טמפרטורת התגובה ובחירת הזרז. לפיכך, בהתאם לתהליך הייצור שאומץ, ניתן לחלק שרפים פנוליים לשתי מחלקות עיקריות עיקריות, כלומר: שרפים של נובולק ושרפי רזול.

שרפי רזול מתקבלים באמצעות טמפרטורות גבוהות, בעזרת זרזים אלקליין ויש להם שיעור גבוה יותר של פורמלדהיד מאשר פנול בתערובת, ואילו שרפי נובולק מסונתזים בתקשורת חומצית ועם פורמלדהיד בשיעור קטן יותר. מאשר פנול בהרכבו. בנוסף, בעוד שרפים מסוג סוליה הם בדרך כלל בצורה נוזלית, שרפים מסוג נובולק נמצאים במצב מוצק (המתקבל בהשפעת טמפרטורה ולחץ, מעוצבים ומתקשים כשהם מתקררים), מה שמאפשר שימוש רב ויישום של שרפים פנוליים ב מגזרים שונים.

מקור וגילוי

יש חשיבות רבה לשרפים פנוליים, מכיוון שהם נחשבים לפולימר התרמו-פלסט הראשון המיוצר באופן סינטטי לשימוש מסחרי.

הגילוי והדיווחים הראשונים על מוצרים שמקורם בתגובה בין פנול לפורמלדהיד התרחשו בסוף המאה ה -19, אך בשנת 1907 הצליח ליאו באקלנד לפתח שרף פנולי בתהליך מבוקר, שנקרא בראשית בקליט, ויצר לפיכך הפטנט שלה על שרפים פנוליים, "חום ולחץ" , או בפורטוגזית "חום ולחץ". הפטנט שלו דיווח כיצד להחיל ריפוי מהיר על הרכב יציקה בצורה מסוימת, שנקבעה מראש על ידי צורת התבנית.

אירוע זה יכול להיחשב כקודם לייצור פלסטיק, ועל סמך המאמצים החלוציים של Baekeland מוכרים שרפים פנוליים כמבשרים למספר רב של פולימרים. בעשורים הראשונים של המאה ה -20, ייצורם של שרפים אלה חולל מהפכה והניע את תעשיית הפלסטיק להיות הדרך בה אנו מכירים אותה כיום. היישומים הראשונים של שרפים סינתטיים אלה כוונו לשוק החלקים המעוצב והלמינציה לשימוש בציוד חשמלי.

עד היום יש לשרפים פנוליים חשיבות רבה ומשמשים בכמה יישומים תעשייתיים ובמגזרים שונים, כגון רכב, חשמל, מחשב, חלל ובנייה אזרחית.

איפה הם נמצאים?

במשך קצת יותר ממאה שנה, שרפים אלה שימשו למטרות שונות ולמגזרים ומגזרים מרובים. ניתן להציג אותם בצורה נוזלית או מוצקה ושימושים שונים, בהתאם למצבם ולפרמטרים ולחומרים שאומצו במהלך ייצורם.

במהלך יישומם בהיסטוריה, נעשה שימוש נרחב בשרפים פנוליים לייצור מוצרים יצוקים (כמו כדורי סנוקר וספסלי מעבדה למשל), וכציפוי ודבקים. בנוסף, שרפים אלו כבר נחשבו כחומר העיקרי המשמש לייצור מעגלים חשמליים, מכיוון שהם עמידים בפני טמפרטורות גבוהות ושריפה, אך כיום הם הוחלפו במידה רבה בשרפי אפוקסי ובד סִיבֵי זְכוּכִית.

בנוסף ליישומים אלה, שרפים פנוליים משמשים גם כדבקים, דבקים בדיקט ובפנלים מעץ מצורף, כקלסרים לפיברגלס, צמר מינרלים ומוצרי בידוד אחרים, להספגת ולמינציה של חומרי עץ ופלסטיק, בלמינציה חשמלית. , בקצף פחמן, כתרכובות יציקה, כשרפי יציקה (ציפויים עמידים בחום וחומצה) ובמרכיבים מחוזקים בסיבים. הם משמשים גם בצבעים ולכות.

סיבה נפוצה לשימוש בדיקט עם שרפים פנוליים במקום עץ חלק היא עמידותו בפני סדקים, כיווצים, פיתולים, אש ותודות לרמת החוזק הגבוהה שלו. לכן, חומרים כאלה מחליפים סוגים רבים אחרים של עץ ביישומים בתחום הבנייה האזרחית. שלא לדבר על כך שרבד המיוצר על בסיס שרף זה מיוצר על ידי הספגה של שכבה אחת או יותר של חומר בסיס, כגון נייר, פיברגלס או עץ עם שרף פנולי תחת חום ולחץ.

דוגמאות למוצרים המבוססים על שרפים פנוליים הם: כדורי בריכה (המבוססים על שרף פנול-פורמלדהיד מוצק) וריפודי בלמים נדרשים ודיסקי מצמד (תעשיית הרכב).

שרפים פנוליים נותרים פולימרים תעשייתיים חשובים מאוד, אם כי השימוש הנפוץ ביותר כיום הוא כדבקים להדבקת דיקט ומוצרי עץ מבניים אחרים.

סיכונים לבריאות האדם

אף על פי שהם עדיין מיוצרים בקנה מידה גדול, שרפים פנוליים מוכחים כמסוכנים לבריאות האדם והסיכונים המוצעים בהם קשורים ישירות לסוג התרכובת המשמשת לסינתזה שלהם. יש לדעת את החומר שנבחר לייצורו, הן את הפנול או הנגזרת, כמו גם את האלדהיד בו משתמשים, כך שהסכנות האפשריות ידועות בוודאות וחיפוש אחר חלופות נאותות ובטוחות יותר.

כאמור, ניתן להשתמש בסוגים שונים של פנולים ואלדהידים בתהליך הייצור של שרפים פנולים. הם בעיקר פנול, ביספנול A, ביספנול-F ופורמלדהיד.

במקרה של bisphenol-A ו- bisphenol-F, אשר עשויים לשמש לסינתזה של שרפים אלה, מחקרים הראו כי חומרים אלה מצטברים בגוף ומתפקדים כמשבשים אנדוקריניים, ומציגים השפעות אסטרוגניות ואנדרוגניות, השפעות שליליות על בלוטת התריס ועלייה. הרחם ומשקל האשכים והבלוטות (קרא עוד בסעיף "דע את סוגי הביספינול והסיכונים שלהם"). בנוסף נמצא כי פנול בצורתו הפשוטה רעיל וגורם לגירוי במערכת הנשימה האנושית, בנוסף לסיבוכים אחרים.

חומר נוסף המשמש לעתים קרובות לייצור שרפים פנוליים ונמצא כמסכן הוא פורמלדהיד (קרא עוד אודות "דע מה הסכנות של פורמלדהיד וכיצד להימנע מהם"). פורמלדהיד הוא נדיף ביותר, והוא שייך לקבוצה המזיקה של תרכובות אורגניות נדיפות, הידועות גם כ- VOC (ראה עוד אודות VOC במאמר "VOCs: דע מהן תרכובות אורגניות נדיפות, הסיכונים שלהן וכיצד להימנע מהן").

בנוסף, על פי מחקרים שהוצגה על ידי הסוכנות הבינלאומית לחקר הסרטן (Iarc), פורמלדהיד נחשב כמסרטן לבני אדם ויכול לשמש גם כמשבש אנדוקריני.

כך, עם השימוש הרב וההידלדלות האפשרית של חומרי גלם מאובנים (הבסיס לייצור רוב שרפים אלה), שנוספו לתקנות מחמירות יותר ויותר בתחום בריאות האדם והסביבה, החיפוש אחר חומרים חלופיים עבור פורמלדהיד הופך לדאגה עיקרית וחשובה בתעשיית השרף הפנולי.

עיבוד מחדש של אובייקטים המכילים שרפים אלה

כבר נאסר או נשלט בכמה מדינות, אך עדיין לא בברזיל, הייצור של שרפים פנולים, כפי שאנו מכירים אותם כיום, מספר ימיו. במקרה זה, בנוסף לרעילות המוצר, יש להתחשב גם בחוסר קיימות הייצור, מכיוון שהוא תלוי בשמן, מקור שאינו מתחדש.

מכיוון שמדובר בפולימר תרמו-מוריד, סילוק ועיבוד מחדש של מוצרים המכילים סוג זה של שרף הופכים לקשים, מכיוון שיש להם קישור רוחבי במבנה שלהם, וכאשר הם מחוממים מחדש, קשרים אלה נשברים, מה שגורם להתפרקות חומרים ולהפצת חומרים מַזִיק.

זה לא אומר שאי אפשר לעשות שימוש חוזר בתרמוסטים. ניתן להוסיף אותם בכמויות קטנות כמילוי וחיזוקים, כולל חומרים תרמופלסטיים וחומרים תרמוסטיים.

טכניקת עיבוד מחדש המשמשת היא "לשבור" את החומר התרמוסטי לחתיכות קטנות ולערבב את החלקים האלה לתוך החומר הבתולי, מה שהופך אותן לכלולות בפנים. השימוש בשרפים פנוליים ממוחזרים הופך את תהליך הריפוי (בטמפרטורות גבוהות) למהיר יותר ולכן זול יותר, ומאפשר ליצור משטח מבריק מאוד. בנוסף, דווח כי השימוש בחומרים תרמוסטיים ממוחזרים, כגון מילוי, מספק טווח הידבקות מושלם לחומר בתולי.

חלופות

החששות הגוברים לגבי אתגרים סביבתיים, ביטחון אנרגיה וקיימות, יחד עם הרצון להפחית את התלות בנפט גולמי, הגבירו את המאמצים העולמיים לייצר מוצרים ביולוגיים ממקורות מתחדשים. ייצור כימיקלים וחומרים ביולוגיים להחלפת מוצרים מבוססי נפט חיוני בחברה החולמת על פיתוח אמיתי בר קיימא וללא איפור.

בהקשר זה, חשוב לפתח פולימרים ושרפים המבוססים על מקורות טבעיים. לדוגמה, פנול על בסיס נפט יכול להיות מוחלף בביופנולים ופורמלדהיד מסרטן יכול להיות מוחלף על ידי פורפורל או הידרוקסימתיל פרפורל, חומרים המבוססים על סוכר. פיתוח שרפים מבוססי-ביו יביא לייצור שרפים בר-קיימא באמת.

לפיכך (כפי שניתן לראות בפירוט רב יותר במאמר: חוקרים מ- USP חוקרים את השימוש הפוטנציאלי בפסולת חקלאית-תעשייתית), חיפשו אלטרנטיבות לענות על צורך זה בייצור שרף בר-קיימא ברמה המסחרית. ובמדינה כמו ברזיל, שרוב שטחה ממוקם באזור של אקלים טרופי, החקלאות מסמלת את אחד המנועים העיקריים של המשק. אפשר למצוא חומרי גלם, שנראים עד אז כפסולת חקלאית, מועילים בניסיון לפתור בעיה זו, כמו למשל קנה סוכר (bagasse וסיבים).

Original text

Contribute a better translation

---