¿Qué son las Resinas Fenólicas?
Las resinas fenólicas tienen una excelente resistencia al calor, resistencia química y propiedades aislantes, y se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, como automóviles, componentes electrónicos y materiales aislantes. Las resinas fenólicas son resinas obtenidas mediante reacciones de polimerización que utilizan fenoles y aldehídos como materias primas, y sus propiedades físicas cambian al modificar la estructura química de los fenoles y aldehídos utilizados como materias primas y de los aditivos añadidos a la resina.
Las resinas fenólicas se clasifican en dos tipos con estructuras químicas diferentes: el tipo novolac, obtenido mediante reacciones catalizadas por ácidos, y el tipo resol, obtenido mediante reacciones catalizadas por bases. En las primeras, se produce una reacción de curado cuando se mezclan con un agente de curado, como la resina epoxi, y se calientan, mientras que en las segundas, la reacción de curado se produce sólo por calentamiento sin agente de curado. Otras diferencias son la termoplasticidad en el tipo novolac y la termoendurecibilidad en el tipo resol.
Usos de las Resinas Fenólicas
La resina fenólica fue el primer plástico artificial del mundo, inventado por la baquelita en 1907. Se trata de una resina con una excelente resistencia al calor, resistencia química, aislamiento y resistencia mecánica, y todavía se utiliza en una amplia gama de industrias. Por ejemplo, las resinas fenólicas se utilizan en componentes de procesos de alta temperatura, como resinas para frenos de automóviles y en las industrias del acero y el vidrio. Otras aplicaciones son el aislamiento de viviendas y las resinas para fotorresinas.
Las resinas fenólicas pueden cambiar sus propiedades físicas modificando la estructura química de la resina, cambiando la estructura de los fenoles y aldehídos utilizados como materias primas y cambiando aditivos como las cargas. Por tanto, es necesario seleccionar la resina fenólica más adecuada en función de las propiedades requeridas.
Tipos de Resinas Fenólicas
Las resinas fenólicas obtenidas por reacción de fenoles con aldehídos son resinas de tipo “novolac” y resinas de tipo “resol”. Las resinas de tipo novolac se obtienen por reacción bajo un catalizador ácido y son resinas termoplásticas reutilizables. Las resinas de tipo “resol”, por su parte, son resinas termoestables no reutilizables obtenidas por catálisis de base.
Los tipos Novolac sufren una reacción de curado cuando se calientan junto con un agente de curado, como una resina epoxi, lo que da lugar a una resina de alto peso molecular. Los tipos resol, por otro lado, sufren una reacción de curado por calentamiento o ácido incluso en ausencia de un agente de curado. Por lo tanto, las resinas resol también pueden cambiar con el tiempo durante el almacenamiento, dando lugar a un alto peso molecular.
Síntesis de Resinas Fenólicas
Las resinas fenólicas se obtienen por adición-condensación de fenoles y aldehídos. La reacción de fenol y formaldehído se presenta aquí como un ejemplo típico.
Como ya se ha mencionado, los compuestos obtenidos difieren entre las reacciones catalizadas por ácido y por base. Con catálisis ácida, se produce una reacción de sustitución electrofílica en la posición orto o para del grupo OH del fenol, que reacciona con el formaldehído. Tras la reacción, se produce una reacción de condensación con otro fenol, dando lugar a una resina novolac.
Por otro lado, cuando se utiliza un catalizador base, varios formaldehídos reaccionan con el anillo bencénico del fenol para producir una mezcla aceitosa conocida como resol. Al calentarla se produce una resina termoendurecible llamada resina, en la que los resol reaccionan entre sí y se unen.
De este modo, cuando se utilizan catalizadores ácidos y catalizadores básicos, los sitios de unión y las cantidades de fenoles y aldehídos que reaccionan son diferentes, por lo que la estructura y las propiedades físicas de la resina fenólica obtenida también son diferentes.
Desventajas y Precauciones de las Resinas Fenólicas
Aunque las resinas fenólicas tienen varias ventajas, también presentan algunas desventajas. Por ejemplo, las resinas fenólicas sufren hidrólisis cuando entran en contacto con una base fuerte, como el hidróxido de sodio, en presencia de agua, lo que provoca la degradación de la resina.
Además, las resinas fenólicas tienen un límite de coloración, ya que la propia resina es de color amarillo o marrón rojizo y se vuelve negra cuando se oxida. Las resinas fenólicas también tienen la desventaja de ser duras pero quebradizas.