Introducere
Rășini fenolicesunt polimeri termorigizi bine consacrați, utilizați într-o gamă largă de aplicații industriale. Caracteristicile lor termice, mecanice, chimice și de performanță la foc depind de chimia rășinii, formulare, starea de întărire, gradul, condițiile de testare și aplicația dorită.
Două tipuri de rășini fenolice recunoscute pe scară largă sunt rezolu și novolac. Deși ambele sunt derivate din fenol și formaldehidă, căile lor de sinteză, comportamentul de întărire și profilurile de aplicare diferă. Termenii „rășină fenolică” și „rășină fenolică rezol” nu trebuie, prin urmare, tratați ca interschimbabili.
Acest articol oferă o prezentare generală a aplicațiilor majore ale rășinilor fenolice, cu o atenție deosebită zonelor în care sistemele de tip rezoluție au roluri documentate. Alte aplicații se pot baza pe sisteme pe bază de novolac sau pe sisteme fenolice modificate, ceea ce face ca identificarea precisă a rășinii să fie importantă pentru deciziile de achiziție și inginerie.
Resole și Novolac sunt sisteme diferite de rășini fenolice
Înțelegerea diferenței dintre rășinile rezol și novolac este importantă atunci când se evaluează materialele fenolice.
Rășinile Resole sunt în general asociate cu condiții de sinteză alcalină și conțin funcționalitate reactivă care permite reticulare ulterioară în condiții adecvate de întărire. Ele pot fi furnizate în diferite forme comerciale în funcție de calitate și sunt utilizate în mod obișnuit în anumite sisteme de adeziv pentru lemn, compozit, acoperire și spumă.
Rășinile Novolac sunt în general asociate cu condiții de sinteză acide și necesită în mod normal un sistem separat de reticulare sau de întărire pentru a forma o rețea termorezistentă. Ele pot fi furnizate în forme solide, cum ar fi fulgi sau pulberi și sunt utilizate în mod obișnuit în materiale de frecare, compuși de turnare și anumite aplicații de turnătorie.
Multe aplicații industriale descrise în linii mari ca „aplicații cu rășini fenolice” pot implica novolac, rezolu, fenolice modificate sau sisteme brevetate. Prin urmare, cumpărătorii ar trebui să confirme chimia exactă a rășinii prin documentația furnizorului, mai degrabă decât să o deducă doar din numele aplicației.
Materiale de frecare
Rășini fenolice pentru materiale de frecaresunt utilizate pe scară largă ca materiale de liant în sistemele legate de frecare, cum ar fi plăcuțele de frână și fețele de ambreiaj.
Rășinile fenolice de tip Novolac sunt utilizate în mod obișnuit în acest domeniu, în timp ce anumite sisteme fenolice pe bază de rezol sau modificate pot fi, de asemenea, utilizate în funcție de formularea și calea de procesare. Performanța la frecare, comportamentul la uzură, performanța termică și alte caracteristici ale materialului finit depind de formula completă, mai degrabă decât de chimia rășinii.
În scopuri de achiziție, gradul de rășină trebuie evaluat în funcție de cerințele de performanță relevante specifice gradului, compatibilitatea procesării și cerințele de calificare specifice aplicației. Cumpărătorii ar trebui să confirme, de asemenea, dacă materialul este un novolac, rezolu sau sistem fenolic modificat.
Materiale compozite
Rășini fenolice pentru materiale compozitesunt utilizate ca materiale matrice în sistemele compozite în care caracteristicile termice și de performanță la foc pot fi importante.
Anumite sisteme de rășini fenolice de tip rezol pot fi utilizate ca matrici compozite și pot fi combinate cu fibre de armare cum ar fi sticlă, carbon, aramidă sau alte materiale, în funcție de designul compozit specific.
Sistemele cu matrice fenolică nu sunt universal bazate pe rezol. Se pot utiliza, de asemenea, Novolac, sisteme fenolice amestecate și modificate. Prin urmare, selecția rășinii trebuie să ia în considerare proprietățile materialelor specifice gradului, compatibilitatea armăturilor, cerințele de procesare și cerințele de calificare specifice aplicației.
În aplicații solicitante, cum ar fi industria aerospațială sau transportul, adecvarea trebuie demonstrată folosind calitatea exactă a rășinii și specificațiile aplicabile din industrie, mai degrabă decât asumarea din termenul general „rășină fenolică”.
Aplicații electrice și electronice
Rășinile fenolice au un istoric stabilit de utilizare în anumite sisteme de materiale electrice și electronice, inclusiv compuși de turnare și laminate.
Materiale fenolice de calitate electronicănu sunt bazate uniform pe rezoluție. Novolac, rezol și sistemele fenolice modificate pot fi toate utilizate în funcție de proprietățile necesare și de designul produsului.
Prin urmare, termenul „clasă electronică” nu ar trebui tratat ca sinonim cu rășină rezol. Cumpărătorii ar trebui să examineze datele relevante de performanță electrice, de puritate, legate de umiditate și alte tipuri specifice și să confirme chimia reală a rășinii prin documentația furnizorului.
Aplicații pe câmpuri de petrol
Rășini fenolice pentru câmpurile petroliereau fost utilizate în anumite sisteme de materiale specializate, inclusiv aplicații care implică formulări de tip rezol sau alte formulări fenolice modificate.
Aceasta este o zonă de aplicare specializată și nu toate rășinile de rezoluție sunt potrivite pentru service pe câmpuri petroliere. Adecvarea depinde de calitatea exactă a rășinii, de formulare, de mediul de service prevăzut și de cerințele de calificare specifice aplicației.
Afirmațiile de performanță legate de utilizarea câmpurilor petroliere ar trebui să fie susținute de documentația și testarea tehnică relevantă. Nu se presupune că o rășină fenolică garantează performanța sau integritatea pe termen lung a întregului sistem de inginerie.
Adezivi și acoperiri
Adezivi pentru lemn
Rășinile fenolice Resole au un rol stabilit în anumite sisteme adezive pentru lemn, inclusiv în aplicații care implică produse din lemn de inginerie.
Lipirea și performanța legată de umiditate depind de formularea rășinii, de caracteristicile substratului, de condițiile de procesare și de cerințele de calificare. Prin urmare, aceste proprietăți ar trebui evaluate folosind date tehnice specifice gradului, mai degrabă decât ipoteze generalizate despre chimia rezoluției.
Acoperiri de protecție
Anumite clase de rășini fenolice sunt utilizate în sistemele de acoperire de protecție.
În funcție de formulare, aceste acoperiri pot oferi performanțe chimice, termice, legate de coroziune sau de uzură specifice gradului. Asemenea caracteristici trebuie evaluate în condiții relevante pentru aplicația intenționată și nu ar trebui să fie presupuse exclusiv din termenul „rășină fenolică”.
Aplicații de turnătorie
Sistemele de rășini fenolice sunt folosite ca lianți în aplicații de turnătorie.
Pot fi utilizate sisteme de tip rezol, pe bază de novolac și fenolice modificate, în funcție de proces și formulare. Performanța liantului depinde de calitatea rășinii, de formulare, de condițiile de procesare și de cerințele de aplicare.
Deși lianții fenolici pot contribui la integritatea matrițelor sau miezurilor de turnătorie, calitatea unei turnări finite depinde de sistemul complet de fabricație și nu poate fi garantată doar de rășină.
Aplicații termice și de performanță la foc
Rășinile fenolice pot prezenta un comportament termic favorabil și o formare relativ mare de carbon în anumite formulări.
Materialele pe bază de fenolice sunt utilizate în sistemele de izolație și compozite selectate în care performanța termică sau la foc este relevantă. Cu toate acestea, aceste caracteristici sunt specifice formulării, specifice gradului și depind de metoda de testare.
Declarații precum „previne răspândirea focului” sau „garantează rezistența la foc” nu ar trebui făcute doar pe baza chimiei rășinilor. Performanța finală la foc ar trebui verificată folosind teste standardizate aplicabile ale materialului sau componentei finite.
Ce ar trebui să verifice cumpărătorii
Atunci când evaluează rășinile fenolice pentru aplicații industriale, cumpărătorii ar trebui să examineze documentația tehnică și de calitate pentru gradul exact luat în considerare.
Informațiile relevante pot include:
- Tipul și gradul exact de rășină
- Caietul de sarcini al produsului
- Fisa de date tehnice (TDS)
- Fișă cu date de securitate (FDS)
- Certificat de analiză (CoA)
- Îndrumări de prelucrare sau vindecare definite de furnizor, acolo unde este cazul
- Îndrumări de manipulare și depozitare definite de furnizor, inclusiv informații privind perioada de valabilitate sau retestare, acolo unde este cazul
- Date relevante de performanță specifice clasei
- Cerințe de calificare specifice aplicației
Cumpărătorii nu ar trebui să presupună că o rășină este potrivită pentru o anumită aplicație, doar pe baza categoriei generale de produse. Clasa exactă trebuie evaluată în raport cu cerințele tehnice ale utilizării prevăzute.
Concluzie
Rășinile fenolice - inclusiv solul, novolac și sistemele modificate - sunt utilizate într-o gamă largă de aplicații industriale. Adecvarea lor depinde de chimia rășinii, de formulare, de cerințele de procesare, de caracteristicile specifice gradului și de utilizarea prevăzută.
Rășinile fenolice Resole au roluri stabilite în domenii selectate, cum ar fi anumite sisteme adezive pentru lemn și compozite, în timp ce alte aplicații se pot baza în principal pe chimiile novolac sau fenolice modificate.
Pentru orice aplicație industrială, tipul și gradul exact de rășină ar trebui să fie confirmate prin documentația furnizorului și prin evaluarea specifică aplicației, mai degrabă decât să fie dedusă dintr-o etichetă de aplicare generală.
Referințe
1. Gardziella, A., Pilato, LA, & Knop, A. (2000). Rășini fenolice: chimie, aplicații, standardizare, siguranță și ecologie (ed. a II-a). Springer Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-04101-7
2. Goodman, SH (Ed.). (1999). Handbook of Thermoset Plastics (ed. a II-a). William Andrew.