Que sont les résines phénoliques ?
Les résines phénoliques possèdent d’excellentes propriétés de résistance à la chaleur, de résistance chimique et d’isolation et sont utilisées dans un large éventail d’applications telles que les automobiles, les composants électroniques et les matériaux d’isolation. Les résines phénoliques sont des résines obtenues par des réactions de polymérisation utilisant des phénols et des aldéhydes comme matières premières. Leurs propriétés physiques varient en fonction de la structure chimique des phénols et des aldéhydes utilisés comme matières premières et des additifs ajoutés à la résine.
Les résines phénoliques sont classées en deux types de structures chimiques différentes : le type novolaque, obtenu par des réactions catalysées par des acides, et le type résol, obtenu par des réactions catalysées par des bases. Dans le premier cas, une réaction de durcissement se produit lorsqu’elles sont mélangées à un agent de durcissement tel qu’une résine époxy et chauffées, tandis que dans le second cas, une réaction de durcissement se produit uniquement en chauffant sans agent de durcissement. Les autres différences sont la thermoplasticité pour le type novolac et la thermodurcissabilité pour le type resol.
Utilisations des résines phénoliques
La résine phénolique a été le premier plastique artificiel au monde, inventé par la Bakélite en 1907. Il s’agit d’une résine dotée d’une excellente résistance à la chaleur, d’une excellente résistance chimique, d’une excellente isolation et d’une excellente résistance mécanique, et elle est toujours utilisée dans un grand nombre d’industries. Par exemple, les résines phénoliques sont utilisées dans les composants de processus à haute température, tels que les résines pour les freins de voiture et dans les industries de l’acier et du verre. D’autres applications comprennent l’isolation des boîtiers et les résines pour photorésistances.
Les résines phénoliques peuvent modifier leurs propriétés physiques en changeant la structure chimique de la résine, en changeant la structure des phénols et des aldéhydes utilisés comme matières premières et en changeant les additifs tels que les charges. Il est donc nécessaire de sélectionner la résine phénolique la plus appropriée en fonction des propriétés requises.
Types de résines phénoliques
Les résines phénoliques obtenues par réaction de phénols avec des aldéhydes comprennent les résines de type “novolac” et de type “resol”. Les résines de type novolac sont obtenues par réaction sous catalyseur acide et sont des résines thermoplastiques réutilisables. Les résines de type resol, quant à elles, sont des résines thermodurcissables non réutilisables obtenues par catalyse basique.
Les types Novolac subissent une réaction de durcissement lorsqu’ils sont chauffés avec un agent de durcissement tel qu’une résine époxy, ce qui donne une résine de poids moléculaire élevé. Les types Resol, en revanche, subissent une réaction de durcissement par chauffage ou acide, même en l’absence d’un agent de durcissement. Par conséquent, les résines resol peuvent également changer au fil du temps pendant le stockage, ce qui se traduit par un poids moléculaire élevé.
Synthèse des résines phénoliques
Les résines phénoliques sont obtenues par addition-condensation de phénols et d’aldéhydes. La réaction entre le phénol et le formaldéhyde est présentée ici comme un exemple typique.
Comme mentionné ci-dessus, les composés obtenus diffèrent selon que la réaction est catalysée par un acide ou par une base. En cas de catalyse acide, une réaction de substitution électrophile se produit en position ortho ou para du groupe OH du phénol, qui réagit avec le formaldéhyde. Après la réaction, une réaction de condensation se produit avec un autre phénol, ce qui donne une résine novolaque.
En revanche, lorsqu’un catalyseur de base est utilisé, plusieurs formaldéhydes réagissent avec le noyau benzénique du phénol pour produire un mélange huileux connu sous le nom de resol. En chauffant ce mélange, on obtient une résine thermodurcissable appelée résine, dans laquelle les résols réagissent entre eux et se lient les uns aux autres.
La structure et les propriétés physiques de la résine phénolique obtenue sont différentes car les sites de liaison et la quantité de phénols et d’aldéhydes qui réagissent sont différents lorsque des catalyseurs acides et basiques sont utilisés.
Inconvénients des résines phénoliques, points à noter
Si les résines phénoliques présentent divers avantages, elles ont aussi quelques inconvénients. Par exemple, les résines phénoliques subissent une hydrolyse au contact d’une base forte telle que l’hydroxyde de sodium en présence d’eau, ce qui entraîne une dégradation de la résine.
De plus, les résines phénoliques ont une limite de coloration, car la résine elle-même est colorée en jaune ou en brun rougeâtre et devient noire lorsqu’elle est oxydée. Les résines phénoliques présentent également l’inconvénient d’être dures mais cassantes.