Entenda o que são as resinas fenólicas

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Saiba tudo sobre composição, aplicações e os perigos associados a essas substâncias e conheça alternativas

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As resinas fenólicas são polímeros termofixos, ou termorrígidos, produzidos por meio de reações químicas de condensação entre um fenol (álcool aromático derivado do benzeno), ou um derivado de fenol, e um aldeído, em especial o formaldeído (gás reativo derivado do metanol). Essas funções orgânicas englobam uma grande quantidade de compostos químicos diferentes, e esse fato torna possível a existência de uma extensa variedade de resinas fenólicas disponíveis no mercado.

Alguns derivados do fenol que podem ser utilizados nesse processo são o bisfenol-A, o bisfenol-F e o resorcinol e, entre os aldeídos utilizados, estão o formaldeído, o acetaldeído e o propanal. Para a produção das resinas comerciais, normalmente predomina o uso dos compostos mais simples como o fenol comum (hidroxibenzeno) e o formaldeído. Dessa forma, as resinas fenólicas são também chamadas de resinas fenol-formaldeído. Entretanto, dependendo das propriedades específicas das resinas que se visa obter, tais como reatividade e flexibilidade, é possível a utilização de outros tipos de fenóis e aldeídos.

As principais características das resinas fenólicas e os motivos pelos quais elas são tão requisitadas são: o excelente comportamento térmico, alto nível de força e resistência, longas estabilidades térmica e mecânica, excelente capacidade de agir como isolante elétrico e térmico (ponto de decomposição das resinas fenólicas está na zona de temperatura de 220° C e acima).

Durante a síntese dessas resinas, diversos fatores são levados em consideração, como a proporção de fenol para aldeído na mistura, a temperatura de reação e a escolha do catalisador. Dessa forma, dependendo do processo de fabricação adotado, as resinas fenólicas podem ser divididas em duas grandes classes principais, são elas: resinas novolac e resinas resole.

As resinas resole são obtidas por meio do uso de altas temperaturas, com o auxílio de catalisadores alcalinos e contam com uma maior proporção de formaldeído do que fenol na mistura, já as resinas novolac são sintetizadas em meios ácidos e com o formaldeído em menor proporção do que o fenol na sua composição. Além disso, enquanto as resinas do tipo resole normalmente se apresentam em estado líquido, as do tipo novolac se apresentam em estado sólido (obtidas sob efeito de temperatura e pressão, moldadas e endurecem quando resfriam) possibilitando grande utilidade e a aplicação das resinas fenólicas em diversos setores.

Origem e descoberta

As resinas fenólicas apresentam grande importância, uma vez que são consideradas como o primeiro polímero termorrígido produzido sinteticamente para uso comercial.

A descoberta e os primeiros relatos dos produtos originados da reação entre o fenol e o formaldeído ocorreram no final do século XIX, mas foi em 1907 que o Leo Baekeland foi capaz de desenvolver uma resina fenólica em processo controlado, chamada a princípio de baquelite, criando assim sua patente para resinas fenólicas, “Heat and Pressure”, ou em português “Calor e Pressão”. Sua patente relatava como aplicar cura rápida a uma composição de moldagem em um formato específico, pré-determinado pela forma de um molde.

Esse acontecimento pode ser considerado um marco antecessor à fabricação de plástico e, a partir dos esforços pioneiros de Baekeland, as resinas fenólicas são reconhecidas como precursoras de uma grande quantidade de polímeros. Nas primeiras décadas do século XX a fabricação dessas resinas revolucionou e impulsionou a indústria de plástico a ser da forma como conhecemos hoje. As primeiras aplicações dessas resinas sintéticas foram voltadas ao mercado de peças moldadas e laminadas para uso em equipamentos elétricos.

Até os dias de hoje as resinas fenólicas possuem grande importância e são usadas em diversas aplicações industriais e por diferentes setores, como o automobilístico, elétrico, informático, aeroespacial e de construção civil.

Onde são encontradas?

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Durante um pouco mais de um século, essas resinas têm sido utilizadas com diversas finalidades e por múltiplos setores e segmentos. Podem se apresentar na forma líquida ou sólida e têm diferentes utilidades, dependendo de seu estado e dos parâmetros e materiais adotados durante a sua confecção.

Ao longo de sua aplicação na história, as resinas fenólicas foram amplamente utilizadas para a produção de produtos moldados (como bolas de sinuca e bancadas de laboratório por exemplo), e como revestimento e adesivos. Além disso, essas resinas já foram consideradas como o material primário utilizado para a produção de placas de circuitos elétricos, uma vez que são resistentes a altas temperaturas e ao fogo, mas, atualmente, têm sido em grande parte substituídas por resinas epóxi e pano de fibra de vidro.

Além dessas aplicações, as resinas fenólicas também são utilizadas como adesivos, adesivos em madeira compensada e em painéis de madeira aglomerados, como aglutinantes para fibra de vidro, lã mineral e outros produtos isolantes, para impregnar e laminar madeira e agentes plásticos, em laminados elétricos, em espumas de carbono, como compostos de moldagem, como resinas de fundição (revestimentos resistentes a calor e ácidos) e em compósitos reforçados com fibras. Também são utilizadas em tintas e vernizes.

Uma razão comum para usar a madeira compensada com resinas fenólicas em vez da madeira lisa é a sua resistência ao rachamento, ao encolhimento, à torção, ao fogo e graças ao seu elevado nível de força. Por isso, tais materiais substituem muitos outros tipos de madeira em aplicações no setor de construção civil. Sem contar que os laminados produzidos com base nessa resina são feitos impregnando uma ou mais camadas de um material de base, tais como papel, fibra de vidro ou madeira com resina fenólica sob calor e pressão.

Exemplos de produtos à base de resinas fenólicas são: bolas de sinuca (com base em resina sólida de fenol-formaldeído) e pastilhas de freio e discos de embreagem requisitados (setor automobilístico).

As resinas fenólicas continuam sendo polímeros industriais muito importantes, embora seu uso mais comum atualmente seja como adesivos para a ligação de madeira compensada e outros produtos de madeira estrutural.

Riscos à saúde humana

Embora ainda produzidas em larga escala, as resinas fenólicas são comprovadamente perigosas à saúde humana e os riscos oferecidos por elas estão diretamente relacionados ao tipo de composto utilizado em sua síntese. É necessário se conhecer o material escolhido para a sua produção, tanto o fenol ou derivado, quanto o aldeído utilizado, para então se conhecer ao certo os possíveis perigos e buscar alternativas mais adequadas e seguras.

Como dito anteriormente, diferentes tipos de fenóis e aldeídos podem ser utilizados no processo de fabricação das resinas fenólicas. São eles principalmente o fenol, o bisfenol-A, o bisfenol-F e o formaldeído.

No caso do bisfenol-A e bisfenol-F, que podem vir a ser utilizados na síntese dessas resinas, estudos mostraram que essas substâncias são cumulativas no organismo e funcionam como disruptores endócrinos, apresentando efeitos estrogênicos e androgênicos, efeitos negativos na tireoide e o aumento do útero e do peso de testículos e glândulas (leia mais em "O que são bisfenóis? Conheça os diferentes tipos e os riscos que trazem para a saúde e o ambiente"). Além disso, foi constatado que o fenol em sua forma simples é tóxico e causa irritações ao sistema respiratório humano, além de outras complicações.

Outra substância utilizada com frequência para fabricação das resinas fenólicas e constatada como um perigo é o formaldeído (leia mais a respeito em "Saiba quais são os perigos do formaldeído e como evitá-los"). O formaldeído é altamente volátil, pertencente ao nocivo grupo dos compostos orgânicos voláteis, também conhecidos como VOCs (veja mais sobre os VOCs na matéria "VOCs: saiba o que são compostos orgânicos voláteis, seus riscos e como evitar").

Além disso, de acordo com estudos apresentados pela Agência Internacional de Pesquisa sobre Câncer (Iarc, na sigla em inglês), o formaldeído é considerado carcinogênico para seres humanos e também pode agir como um disruptor endócrino.

Dessa maneira, com o uso extensivo e o possível esgotamento de matérias-primas fósseis (base para a produção da maioria dessas resinas), somados a regulamentos cada vez mais rigorosos na área da saúde humana e meio ambiente, a busca de substâncias alternativas para o formaldeído se torna uma grande e importante preocupação da indústria de resinas fenólicas.

Reprocessamento de objetos que contêm essas resinas

Já proibidas ou controladas em diversos países, mas ainda não no Brasil, a produção das resinas fenólicas, da maneira como conhecemos hoje, está com seus dias contados. Pois, nesse caso, também se deve considerar, além da toxicidade do produto, a insustentabilidade da produção, uma vez que a mesma é dependente do petróleo, uma fonte não renovável.

Por se tratar de um polímero termorrígido, descarte e reprocessamento dos produtos contendo esse tipo de resina se tornam difíceis, já que apresentam reticulações em sua estrutura, e quando são reaquecidos, há o rompimento dessas ligações, induzindo a degradação do material, e dispersando substâncias nocivas.

Isso não significa que seja impossível reutilizar os termofixos. Eles podem ser adicionados em pequenas quantidades como cargas e reforços, inclusive em materiais termoplásticos e termofixos.

Uma técnica de reprocessamento utilizada consiste em ‘quebrar’ o material termorrígido em pequenos pedaços e misturar esses pedaços no material virgem, fazendo com que fiquem contidos lá dentro. O uso de resinas fenólicas recicladas torna o processo de cura (sob altas temperaturas) mais rápido e, portanto, mais barato, e possibilita a criação de uma superfície bastante brilhante. Além disso, foi relatado que o uso de materiais termofixos reciclados, como enchimento, fornece uma faixa de adesão perfeita para o material virgem.

Alternativas

As crescentes preocupações com os desafios ambientais, a segurança energética e a sustentabilidade, juntamente com o desejo de reduzir a dependência do petróleo bruto, intensificaram os esforços mundiais na produção de bioprodutos de fontes renováveis. A produção de produtos químicos e materiais biológicos para substituir os produtos à base de petróleo são essenciais em uma sociedade que sonha com um desenvolvimento sustentável verdadeiro e sem maquiagem.

Nesse contexto, é fundamental que sejam desenvolvidos polímeros e resinas baseadas em fontes naturais. Por exemplo, o fenol à base de petróleo poderia ser substituído por biofenóis e o formaldeído cancerígeno poderia ser substituído por furfural ou hidroximetil furfural, substâncias à base do açúcar. O desenvolvimento de resinas biobaseadas levaria então à produção de resinas realmente sustentáveis.

Desse modo (como pode ser observado de maneira mais detalhada na matéria: Pesquisadores da USP investigam o potencial de uso dos resíduos agroindustriais), alternativas têm sido buscadas para atender a essa necessidade de confecção de uma resina sustentável em nível comercial. E, em um país como o Brasil, que possui a maior parte de seu território localizada em área de clima tropical, a agricultura simboliza um dos principais motores da economia. É possível encontrar matérias-primas, vistas até então como rejeitos agrícolas, para serem úteis na tentativa de solucionar esse problema, como por exemplo, a cana-de-açúcar (bagaço e fibras).



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