Wstęp
Żywice fenoloweto dobrze znane polimery termoutwardzalne stosowane w szerokim zakresie zastosowań przemysłowych. Ich właściwości termiczne, mechaniczne, chemiczne i ognioodporne zależą od składu chemicznego żywicy, składu, stanu utwardzenia, gatunku, warunków testowych i zamierzonego zastosowania.
Dwa powszechnie znane rodzaje żywic fenolowych to rezol i nowolak. Chociaż oba pochodzą z fenolu i formaldehydu, ich drogi syntezy, zachowanie podczas utwardzania i profile zastosowań różnią się. Terminów „żywica fenolowa” i „żywica fenolowa rezolowa” nie należy zatem traktować zamiennie.
Artykuł ten zawiera przegląd głównych zastosowań żywic fenolowych, ze szczególnym uwzględnieniem obszarów, w których systemy typu rezolowego odgrywają udokumentowaną rolę. Inne zastosowania mogą opierać się na układach fenolowych na bazie nowolaku lub modyfikowanych, co sprawia, że dokładna identyfikacja żywicy jest ważna przy podejmowaniu decyzji dotyczących zamówień i inżynierii.
Rezol i Novolac to różne systemy żywic fenolowych
Zrozumienie różnicy między żywicami rezolowymi i nowolakowymi jest ważne przy ocenie materiałów fenolowych.
Żywice rezolowe są na ogół kojarzone z warunkami syntezy alkalicznej i zawierają reaktywną grupę funkcyjną, która umożliwia dalsze sieciowanie w odpowiednich warunkach utwardzania. Mogą być dostarczane w różnych postaciach handlowych, w zależności od gatunku i są powszechnie stosowane w niektórych systemach klejów do drewna, kompozytach, powłokach i piankach.
Żywice nowolakowe są na ogół kojarzone z kwasowymi warunkami syntezy i zwykle wymagają oddzielnego systemu sieciowania lub utwardzania w celu utworzenia sieci termoutwardzalnej. Mogą być dostarczane w postaci stałej, takiej jak płatki lub proszki i są powszechnie stosowane w materiałach ciernych, masach formierskich i niektórych zastosowaniach odlewniczych.
Wiele zastosowań przemysłowych określanych szeroko jako „zastosowania żywicy fenolowej” może obejmować systemy nowolaku, rezolu, modyfikowanego fenolu lub zastrzeżone systemy. Kupujący powinni zatem potwierdzić dokładny skład chemiczny żywicy w dokumentacji dostawcy, a nie wyciągać go na podstawie samej nazwy zastosowania.
Materiały cierne
Żywice fenolowe do materiałów ciernychsą szeroko stosowane jako materiały wiążące w układach związanych z tarciem, takich jak klocki hamulcowe i okładziny sprzęgła.
W tej dziedzinie powszechnie stosuje się żywice fenolowe typu nowolaku, chociaż można również stosować pewne oparte na rezolu lub modyfikowane układy fenolowe, w zależności od receptury i sposobu przetwarzania. Właściwości tarcia, zużycie, właściwości termiczne i inne właściwości gotowego materiału zależą od kompletnej receptury, a nie od samego składu chemicznego żywicy.
Na potrzeby zamówień gatunek żywicy należy ocenić pod kątem odpowiednich wymagań wydajnościowych, zgodności przetwarzania i wymagań kwalifikacyjnych specyficznych dla zastosowania. Kupujący powinni również potwierdzić, czy materiał jest nowolakiem, rezolem lub modyfikowanym układem fenolowym.
Materiały kompozytowe
Żywice fenolowe do materiałów kompozytowychsą stosowane jako materiały osnowy w systemach kompozytowych, gdzie właściwości termiczne i ognioodporne mogą być ważne.
Niektóre układy żywic fenolowych typu rezolowego można stosować jako matryce kompozytowe i można je łączyć z włóknami wzmacniającymi, takimi jak szkło, węgiel, aramid lub innymi materiałami, w zależności od konkretnej konstrukcji kompozytu.
Systemy matryc fenolowych nie są powszechnie oparte na rezolu. Można również stosować nowolak, mieszaniny i modyfikowane układy fenolowe. Dlatego przy wyborze żywicy należy wziąć pod uwagę właściwości materiału specyficzne dla gatunku, kompatybilność zbrojenia, wymagania dotyczące przetwarzania i wymagania kwalifikacyjne specyficzne dla zastosowania.
W wymagających zastosowaniach, takich jak lotnictwo i transport, przydatność należy wykazać na podstawie dokładnego gatunku żywicy i odpowiednich specyfikacji branżowych, a nie zakładać na podstawie ogólnego terminu „żywica fenolowa”.
Zastosowania elektryczne i elektroniczne
Żywice fenolowe mają ugruntowaną historię stosowania w niektórych układach materiałów elektrycznych i elektronicznych, w tym w masach formierskich i laminatach.
Materiały fenolowe klasy elektronicznejnie są jednolicie oparte na rezolu. Można stosować nowolak, rezol i modyfikowane układy fenolowe, w zależności od wymaganych właściwości i konstrukcji produktu.
Terminu „klasa elektroniczna” nie należy zatem traktować jako synonimu żywicy rezolowej. Kupujący powinni zapoznać się z odpowiednimi danymi elektrycznymi, dotyczącymi czystości, wilgotności i innymi danymi dotyczącymi wydajności charakterystycznymi dla danego gatunku oraz potwierdzić rzeczywisty skład chemiczny żywicy w dokumentacji dostawcy.
Zastosowania na polach naftowych
Żywice fenolowe dla pól naftowychzostały wykorzystane w niektórych specjalistycznych systemach materiałowych, w tym w zastosowaniach obejmujących preparaty typu rezolowego lub inne modyfikowane preparaty fenolowe.
Jest to wyspecjalizowany obszar zastosowań i nie wszystkie żywice rezolowe nadają się do zastosowań na polach naftowych. Przydatność zależy od dokładnego gatunku żywicy, składu, zamierzonego środowiska pracy i wymagań kwalifikacyjnych specyficznych dla aplikacji.
Twierdzenia dotyczące wydajności związane z użytkowaniem pól naftowych powinny być poparte odpowiednią dokumentacją techniczną i badaniami. Nie należy zakładać, że żywica fenolowa gwarantuje wydajność lub długoterminową integralność całego systemu inżynieryjnego.
Kleje i powłoki
Kleje do drewna
Rezolowe żywice fenolowe odgrywają ustaloną rolę w niektórych systemach klejów do drewna, w tym w zastosowaniach obejmujących produkty z drewna konstrukcyjnego.
Wiązanie i właściwości związane z wilgocią zależą od składu żywicy, właściwości podłoża, warunków przetwarzania i wymagań kwalifikacyjnych. Właściwości te należy zatem oceniać na podstawie danych technicznych specyficznych dla danego gatunku, a nie uogólnionych założeń dotyczących składu chemicznego rezoli.
Powłoki ochronne
Niektóre gatunki żywic fenolowych są stosowane w systemach powłok ochronnych.
W zależności od składu powłoki te mogą zapewniać specyficzne dla gatunku właściwości chemiczne, termiczne, związane z korozją lub zużyciem. Takie właściwości należy oceniać w warunkach odpowiednich do zamierzonego zastosowania i nie należy ich zakładać wyłącznie na podstawie terminu „żywica fenolowa”.
Zastosowania odlewnicze
Systemy żywic fenolowych są stosowane jako spoiwa w odlewnictwie.
W zależności od procesu i receptury można stosować układy rezolowe, na bazie nowolaku i modyfikowane układy fenolowe. Wydajność spoiwa zależy od gatunku żywicy, składu, warunków przetwarzania i wymagań aplikacji.
Chociaż spoiwa fenolowe mogą przyczyniać się do integralności form odlewniczych lub rdzeni, jakość gotowego odlewu zależy od całego systemu produkcyjnego i nie może być zagwarantowana wyłącznie przez żywicę.
Zastosowania termiczne i ognioodporne
Żywice fenolowe mogą w niektórych preparatach wykazywać korzystne właściwości termiczne i stosunkowo wysokie powstawanie zwęgleń.
Materiały na bazie fenoli są stosowane w wybranych systemach izolacyjnych i kompozytowych, w których istotne są właściwości termiczne lub ogniowe. Jednakże cechy te zależą od preparatu, gatunku i metody badania.
Stwierdzenia typu „zapobiega rozprzestrzenianiu się ognia” lub „gwarantuje odporność ogniową” nie powinny opierać się wyłącznie na składzie chemicznym żywicy. Ostateczną odporność ogniową należy zweryfikować za pomocą odpowiednich standardowych testów gotowego materiału lub komponentu.
Co kupujący powinni zweryfikować
Oceniając żywice fenolowe do zastosowań przemysłowych, kupujący powinni zapoznać się z dokumentacją techniczną i jakościową dotyczącą dokładnie rozważanego gatunku.
Odpowiednie informacje mogą obejmować:
- Dokładny rodzaj i gatunek żywicy
- Specyfikacja produktu
- Karta danych technicznych (TDS)
- Karta Charakterystyki (SDS)
- Certyfikat analizy (CoA)
- W stosownych przypadkach określone przez dostawcę wytyczne dotyczące przetwarzania lub utwardzania
- Określone przez dostawcę wytyczne dotyczące obchodzenia się i przechowywania, w tym informacje o okresie przydatności do spożycia lub ponownym badaniu, jeśli ma to zastosowanie
- Istotne dane dotyczące wydajności specyficzne dla gatunku
- Wymagania kwalifikacyjne specyficzne dla aplikacji
Kupujący nie powinni zakładać, że żywica nadaje się do konkretnego zastosowania wyłącznie na podstawie ogólnej kategorii produktu. Dokładny gatunek należy ocenić pod kątem wymagań technicznych zamierzonego zastosowania.
Wniosek
Żywice fenolowe – w tym rezol, nowolak i systemy modyfikowane – są wykorzystywane w szerokim zakresie zastosowań przemysłowych. Ich przydatność zależy od składu chemicznego żywicy, wymagań przetwarzania, charakterystyki gatunku i zamierzonego zastosowania.
Rezolowe żywice fenolowe od dawna odgrywają rolę w wybranych obszarach, takich jak niektóre systemy klejów do drewna i systemy kompozytowe, podczas gdy inne zastosowania mogą opierać się głównie na nowolaku lub modyfikowanych substancjach chemicznych fenolowych.
W przypadku każdego zastosowania przemysłowego dokładny typ i gatunek żywicy należy potwierdzić w dokumentacji dostawcy i ocenie specyficznej dla danego zastosowania, a nie na podstawie ogólnej etykiety zastosowania.
Referencje
1. Gardziella, A., Pilato, Los Angeles i Knop, A. (2000). Żywice fenolowe: chemia, zastosowania, standaryzacja, bezpieczeństwo i ekologia (wyd. 2). Springer Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-04101-7
2. Goodman, SH (red.). (1999). Podręcznik tworzyw termoutwardzalnych (wyd. 2). Williama Andrew.