RÉSINE PHÉNOLIQUE

La résine phénolique réagit avec le formaldéhyde au niveau des sites ortho et para (sites 2, 4 et 6), permettant à jusqu'à 3 unités de formaldéhyde de se fixer au cycle.
Les résines phénoliques sont un type de résine thermodurcissable synthétique inventée par le Dr Leo Baekeland en 1907. Le matériau s'appelait à l'origine Bakélite.
Les résines phénoliques, en tant que groupe, sont formées par une réaction de polymérisation par étapes qui peut être catalysée par un acide ou une base.

Numéro CAS : 9003-35-4
Formule moléculaire : (C6H6O.CH2O)x
Poids moléculaire : 124,14
Numéro EINECS : 500-005-2

Synonymes :Résine phénol-formaldéhyde, 9003-35-4, copolymère phénol-maldéhyde, phénol, polymère avec formaldéhyde, phénol-formaldéhyde, résine phénolique, diméthylbenzène modifiée, plastiques de moulage phénoliques PF2A2-131, plastique de moulage par injection granulaire phénolique SP2501J, résine phénolique, mélamine modifiée, résine phénolique 264, résine phénolique thermodurcissable

Les résines phénoliques, également appelées résines phénoliques ou phénoplastes, sont des polymères synthétiques obtenus par la réaction du phénol ou du phénol substitué avec du formaldéhyde.
La résine phénolique est utilisée comme base pour la bakélite, les PF ont été les premières résines synthétiques commerciales.
Ils ont été largement utilisés pour la production de produits moulés, notamment des boules de billard, des comptoirs de laboratoire, ainsi que comme revêtements et adhésifs.

Ils étaient autrefois le matériau principal utilisé pour la production de circuits imprimés, mais ils ont été largement remplacés par des résines époxy et du tissu en fibre de verre, comme pour les matériaux de circuits imprimés FR-4 résistants au feu.
Il existe deux principales méthodes de production.
L'un fait réagir directement le phénol et le formaldéhyde pour produire un polymère en réseau thermodurcissable, tandis que l'autre restreint le formaldéhyde pour produire un prépolymère appelé novolaque qui peut être moulé puis durci avec l'ajout de plus de formaldéhyde et de chaleur.

Il existe de nombreuses variations dans les matériaux de production et d'entrée utilisés pour produire une grande variété de résines à des fins spéciales.
La résine phénolique est un polymère synthétique formé par réaction du phénol (un alcool aromatique) avec du formaldéhyde dans des conditions de chaleur et de pression contrôlées. Développée au début du XXe siècle, la résine phénolique appartient à l'une des plus anciennes familles de résines synthétiques et est encore largement utilisée aujourd'hui en raison de son excellente résistance mécanique, de sa grande stabilité thermique et de sa bonne résistance aux produits chimiques, à l'eau et à l'usure.

Contrairement à de nombreux autres plastiques, les résines phénoliques sont des matériaux thermodurcissables, ce qui signifie qu'une fois durcies ou durcies, elles ne peuvent plus être ramollies par chauffage, ce qui les rend particulièrement adaptées aux applications qui nécessitent durabilité et résistance aux conditions extrêmes.
Les résines phénoliques sont souvent utilisées comme adhésifs, liants et revêtements dans des industries telles que l'automobile, l'aérospatiale, la construction et l'électronique, où elles offrent résistance, isolation et surfaces protectrices.

On les retrouve par exemple dans les plaquettes de frein, les composants électriques, les circuits imprimés, les stratifiés de bois et les pièces moulées qui doivent résister à la chaleur et aux contraintes.
Leur capacité à se lier fortement à d’autres matériaux, combinée à leur résistance aux flammes et à leurs propriétés isolantes, les rend également précieux dans les environnements critiques pour la sécurité et les hautes performances.
Les résines phénoliques sont un groupe de polymères les plus polyvalents jamais inventés.

Bien qu'ils soient apparus au tout début de l'ère des polymères, ils ont continué à être développés dans de plus en plus d'applications.
Étant donné que le formaldéhyde existe principalement en solution sous forme d'équilibre dynamique d'oligomères de méthylène glycol, la concentration de la forme réactive du formaldéhyde dépend de la température et du pH.
Il s'agissait en fait du premier plastique à être vendu dans le commerce, et il était représenté par les téléphones noirs à l'ancienne.

La réaction initiale implique dans tous les cas la formation d'un hydroxyméthylphénol : HOC6H5 + CH2O → HOC6H4CH2OH
Le groupe hydroxyméthyle est capable de réagir soit avec un autre site ortho ou para libre, soit avec un autre groupe hydroxyméthyle.

La première réaction donne un pont méthylène et la seconde forme un pont éther : HOC6H4CH2OH + HOC6H5 → (HOC6H4)2CH2 + H2O
2HOC6H4CH2OH → (HOC6H4CH2)2O + H2O
Le diphénol (HOC6H4)2CH2 (parfois appelé « dimère ») est appelé bisphénol F, qui est un monomère important dans la production de résines époxy.
Le bisphénol-F peut en outre se lier pour générer des oligomères de tri- et de tétra-phénol et de phénol supérieur.

Les résines phénoliques sont de deux types : les résines résorcinol et novalac.
La résine phénolique fabriquée dans les installations de Polisan Kimya est de type résol.
Les résines phénoliques sont produites par polycondensation de phénol, de formaldéhyde et d'urée dans un environnement alcalin.

La condensation s'effectue en trois étapes.
Tout d'abord, les résines phénoliques sont produites avec l'introduction de phénol et de formaldéhyde et la condensation est réalisée par la formation de ponts éther avec séparation de l'eau des méthylolphénols et de ponts éthylène avec séparation de l'eau et du formaldéhyde.

Les résines phénoliques sont des produits privilégiés car elles présentent une bonne résistance thermique et chimique, une bonne stabilité dimensionnelle et un moulage à faible coût lorsqu'elles sont moulées sous température et pression.
Ils présentent une résistance élevée à la chaleur et à l'humidité, ils sont donc particulièrement utilisés dans les applications extérieures ou dans les zones où de l'eau est présente.

Les résines phénol-formaldéhyde ont un vaste domaine d’utilisation.
Ils sont utilisés comme matériau isolant notamment dans la production de contreplaqué marin, les moules de construction, la production d'OSB, la production de laine de verre et de laine de roche, la production de stratification compacte et de stratification décorative, les applications de postformage, l'imprégnation de papier kraft, l'industrie du moulage, la production de briques réfractaires, la production de mousse et les ressources souterraines.

Les résines phénoliques, également appelées résines phénoliques ou phénoplastes, sont des polymères synthétiques obtenus par réaction du phénol ou d'un phénol substitué avec du formaldéhyde. Utilisées comme base pour la bakélite, les résines phénoliques ont été les premières résines synthétiques commercialisées.
Ils ont été largement utilisés pour la production de produits moulés, notamment des boules de billard, des comptoirs de laboratoire, ainsi que comme revêtements et adhésifs.
Ils étaient autrefois le matériau principal utilisé pour la production de circuits imprimés, mais ils ont été largement remplacés par des résines époxy et du tissu en fibre de verre, comme pour les matériaux de circuits imprimés FR-4 résistants au feu.

Il existe deux principales méthodes de production.
L'un fait réagir directement le phénol et le formaldéhyde pour produire un polymère en réseau thermodurcissable, tandis que l'autre restreint le formaldéhyde pour produire un prépolymère appelé novolaque qui peut être moulé puis durci avec l'ajout de plus de formaldéhyde et de chaleur.
Il existe de nombreuses variations dans les matériaux de production et d'entrée utilisés pour produire une grande variété de résines à des fins spéciales.

Les résines phénoliques sont divisées en deux types différents, les novolaques et les résols.
Les deux présentent une stabilité à haute température jusqu'à 300° - 350° C, une stabilité élevée à l'eau et aux produits chimiques.
Les résines phénoliques sont souvent de couleur foncée, du jaune au rouge foncé, et présentent un excellent profil prix/performance.

La résine phénolique est remarquable pour être un type de polymère thermodurcissable, ce qui signifie qu'elle durcit sous une forme différente de celle lorsqu'elle n'est pas durcie. Cependant, contrairement à d'autres variétés de polymères plastiques, elle ne peut pas être refondue et remoulée.
Cela a un coût en termes de recyclabilité, car la résine ne peut pas être remodelée une fois durcie et mise en forme.
D'autres résines polymères comprennent le polyester, l'uréthane, l'époxy et la mélamine, mais examinons les propriétés et les utilisations de la résine phénolique pour vous convaincre pourquoi la résine phénolique est le thermodurcissable adapté à votre entreprise.

Point de fusion : 94 °C
Point d'ébullition : 229,3 °C [à 101 325 Pa]
Densité : 1,10 g/cm³
Pression de vapeur : 3,18 Pa à 25 °C
Température de stockage : Conserver dans un endroit sec et à température ambiante
Forme : Granulé
Couleur : Jaune clair
Solubilité dans l'eau : 1,557 mg/L à 25 °C
Constante diélectrique : 4,5 (ambiante)
Stabilité : Stable. Incompatible avec les agents oxydants forts.
InChI : InChI=1S/C6H6O.CH2O/c7-6-4-2-1-3-5-6,1-2/h1-5,7H,1H2
InChIKey : SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N
SOURIRES : OC1C=CC=CC=1.C=O
LogP : 3,564 à 25 °C

La résine phénolique est préparée comme suit : C6H5OH+H2C=O ---> [-C6H2(OH)CH2-]n
Le rapport entre le formaldéhyde et le phénol est suffisamment élevé pour permettre au processus de thermodurcissement de se dérouler sans l’ajout d’autres sources de réticulations.
Le rapport entre le formaldéhyde et le phénol est suffisamment faible pour empêcher la réaction de thermodurcissement de se produire lors de la fabrication de la résine.

À ce stade, la résine phénolique est appelée résine novolaque.
Par la suite, l'hexaméthylènetétramine est incorporée au matériau pour agir comme source de réticulations chimiques pendant l'opération de moulage (et la conversion à l'état thermodurcissable ou durci).
Les résines phénoliques sont des résines phénol-formaldéhyde avec un rapport molaire formaldéhyde/phénol inférieur à un.

Au lieu du phénol lui-même, ils sont souvent produits à partir de crésols (méthylphénols).
La polymérisation est menée à terme à l'aide d'une catalyse acide telle que l'acide sulfurique, l'acide oxalique, l'acide chlorhydrique et, plus rarement, les acides sulfoniques.
Les unités phénoliques sont principalement liées par des groupes méthylène et/ou éther.

Les poids moléculaires sont de l'ordre de quelques milliers, correspondant à environ 10 à 20 unités phénol.
Le polymère obtenu est thermoplastique et nécessite un agent de durcissement ou un durcisseur pour former un thermodurcissable.
La résine phénolique est un durcisseur ajouté pour réticuler la novolaque.

À une température supérieure à 90 °C, il forme des ponts amino méthylène et diméthylène.
Les résols peuvent également être utilisés comme agent de durcissement (durcisseur) pour les résines novolaques.
Dans les deux cas, l'agent de durcissement est une source de formaldéhyde qui fournit des ponts entre les chaînes novolaques, réticulant finalement complètement le système.

Les novolaques ont de multiples utilisations comme agent collant pour pneus, résine haute température, liant pour réfractaires liés au carbone, freins au carbone, photorésists et comme agent de durcissement pour les résines époxy.
La résine phénolique peut être produite sous différentes formes, telles que des résines liquides pour les revêtements ou des résines en poudre pour les processus de moulage et de laminage, permettant aux fabricants de les adapter à des utilisations industrielles spécifiques.

Cependant, comme ils sont fabriqués à partir de phénol et de formaldéhyde, leur production et leur traitement nécessitent une manipulation soigneuse pour éviter l’exposition à des produits chimiques potentiellement nocifs, ce qui a conduit au développement de formulations améliorées et d’alternatives plus sûres ces dernières années.
La résine phénolique est un matériau polymère synthétique résultant de la réaction chimique entre le phénol, un composé aromatique hydroxy-substitué, et le formaldéhyde, un aldéhyde simple, dans des conditions contrôlées de température, de pression et de catalyseur.

Cette réaction conduit à la formation d’une structure de réseau tridimensionnelle rigide, qui confère aux résines phénoliques leur nature thermodurcissable.
Une fois durcis par la chaleur ou des catalyseurs, ils deviennent durs de manière permanente et ne se ramollissent pas ou ne fondent pas lors du réchauffage, ce qui les rend fondamentalement différents des matériaux thermoplastiques.

En raison de ce comportement de durcissement irréversible, les résines phénoliques sont très appréciées dans les applications où la stabilité dimensionnelle, la résistance mécanique et la résistance aux contraintes environnementales sont cruciales.
En termes de performances, les résines phénoliques sont connues pour leur excellente résistance à la chaleur, ce qui signifie qu'elles peuvent conserver leur intégrité mécanique et structurelle même dans des conditions de température élevée, c'est pourquoi elles sont couramment utilisées dans des composants tels que les garnitures de frein, les garnitures d'embrayage et autres matériaux de friction dans les secteurs automobile et aérospatial.

Ils possèdent également d’excellentes propriétés d’isolation électrique, ce qui en fait l’une des résines les plus utilisées dans la fabrication de circuits imprimés, d’interrupteurs électriques et de composants isolants.
Une autre propriété importante est leur haute résistance aux produits chimiques, aux solvants et à l’humidité, ce qui garantit leur durabilité à long terme dans des environnements industriels et environnementaux difficiles.

Utilisations de la résine phénolique :
La résine phénolique est utilisée dans les liants, les adhésifs, les stratifiés, les produits d'imprégnation, les revêtements de surface, le sable de coulée, etc.
La résine phénolique est une résine synthétique, communément appelée phénolique, fabriquée par la réaction du phénol et du formaldéhyde, et utilisée comme matériau de moulage pour la fabrication de pièces mécaniques et électriques.

Les résines sont également utilisées pour le laminage, les revêtements et les résines de coulée.
Les résines phénoliques sont largement utilisées comme matières plastiques thermodurcissables, car il n'existe que peu d'utilisations en tant que thermoplastiques.
Le polymère est composé de carbone, d’hydrogène, d’oxygène et parfois d’azote.

Son poids moléculaire varie d'une valeur très faible lors de son état initial de formation à presque l'infini dans son état final de durcissement.
La configuration chimique, à l'état thermodurcissable, est généralement représentée par un réseau tridimensionnel dans lequel les noyaux phénoliques sont liés par des groupes méthylène.
Le réseau entièrement réticulé nécessite trois groupes méthylène pour deux groupes phénoliques.

Un degré moindre de réticulation peut être obtenu soit en faisant varier les proportions des ingrédients, soit en bloquant certaines des positions réactives du noyau phénolique par d'autres groupes, tels que le méthyle, le butyle, etc.
La réactivité peut être améliorée en augmentant les groupes hydroxyles sur les noyaux phénoliques, par exemple, par l'utilisation de résorcinol.

Les caractéristiques exceptionnelles des composés phénoliques sont de bonnes propriétés électriques, une rigidité très élevée, une bonne résistance à la traction, une excellente résistance à la chaleur, une bonne rigidité à température élevée, de bonnes propriétés de vieillissement, ainsi qu'une bonne résistance à l'eau, aux solvants organiques, aux bases faibles et aux acides faibles.
Toutes ces caractéristiques sont associées à un coût relativement faible.

Les résines phénoliques sont utilisées pour les pièces à faible coût nécessitant de bonnes propriétés d'isolation électrique, de résistance à la chaleur ou de résistance chimique.
La durée de conservation moyenne de cette résine est d'environ 1 mois à 21,1°C.
Cette durée peut être prolongée en le conservant au réfrigérateur entre 1,6 et 10°C.

En faisant varier le catalyseur (en fonction de l'épaisseur de la pièce) et en augmentant la température de durcissement à 93°C, le temps de durcissement peut être réduit de 8 h à 15 min.
Un certain retrait se produit dans la pièce moulée finie (0,012 à 0,6 mm/mm), en fonction de la quantité de charge, de la quantité de catalyseur et de la vitesse de durcissement.
Des cycles de durcissement plus rapides produisent un taux de retrait plus élevé.

Étant donné que le cycle de durcissement peut être accéléré, les composés phénoliques sont utilisés dans les opérations de coulée à court terme.
Les pièces phénoliques moulées sont facilement retirées du moule si les agents de séparation recommandés par le fournisseur sont utilisés.
Le positionnement améliore les propriétés de base de la pièce moulée finie.

Les résines phénoliques se retrouvent dans une myriade de produits industriels.
Les stratifiés phénoliques sont fabriqués en imprégnant une ou plusieurs couches d'un matériau de base tel que du papier, de la fibre de verre ou du coton avec de la résine phénolique et en stratifiant le matériau de base saturé de résine sous chaleur et pression.
La résine polymérise (durcit) entièrement au cours de ce processus, formant la matrice polymère thermodurcissable.

Le choix du matériau de base dépend de l’application prévue du produit fini.
Les composés phénoliques du papier sont utilisés dans la fabrication de composants électriques tels que les panneaux perforés, dans les stratifiés ménagers et dans les panneaux composites en papier.
Les composés phénoliques de verre sont particulièrement bien adaptés à une utilisation sur le marché des roulements à grande vitesse.

Les micro-ballons phénoliques sont utilisés pour le contrôle de la densité.
Le liant des plaquettes de frein, des mâchoires de frein et des disques d'embrayage normaux (organiques) est la résine phénolique.
Le papier lié à la résine synthétique, fabriqué à partir de résine phénolique et de papier, est utilisé pour fabriquer des comptoirs.

Une autre utilisation des résines phénoliques est la fabrication de gouttelettes, notamment utilisées dans les automobiles Brabant.
Les résines phénoliques sont également utilisées pour fabriquer du contreplaqué extérieur communément appelé contreplaqué résistant aux intempéries et à l'ébullition (WBP) car les résines phénoliques n'ont pas de point de fusion mais seulement un point de décomposition dans la zone de température de 220 °C (428 °F) et plus.

La résine phénolique est utilisée comme liant dans les composants de suspension des haut-parleurs qui sont fabriqués en tissu.
Les boules de billard haut de gamme sont fabriquées à partir de résines phénoliques, contrairement aux polyesters utilisés dans les ensembles moins chers.

Les résines phénoliques sont utilisées dans un large éventail d'industries grâce à leur équilibre unique entre résistance, durabilité, résistance à la chaleur et stabilité chimique. Leurs applications impliquent souvent des environnements où les plastiques ordinaires ou les matériaux naturels seraient défaillants. L'une de leurs utilisations les plus importantes est l'automobile et l'aérospatiale, où les résines phénoliques sont incorporées dans les plaquettes de frein, les garnitures d'embrayage et les matériaux de friction, car elles résistent à des températures très élevées et à des contraintes mécaniques continues sans perdre leur forme ni leurs performances.

Ils sont également largement utilisés dans le secteur électronique et électrique, où leurs excellentes propriétés isolantes et leur résistance aux flammes en font un choix privilégié pour les cartes de circuits imprimés, les boîtiers de commutateurs, les connecteurs et autres composants qui doivent résister aux courants électriques tout en fonctionnant en toute sécurité dans des environnements générateurs de chaleur.
Dans le secteur de la construction, les résines phénoliques sont utilisées comme liants dans les matériaux isolants, les stratifiés et les revêtements, car elles offrent résistance, durabilité, résistance au feu et résistance à l'humidité, qui sont toutes essentielles à la sécurité et à la longévité des bâtiments.

Outre ces applications techniques, les résines phénoliques sont également importantes dans les biens de consommation et les matériaux du quotidien.
Ils sont utilisés comme liants dans le contreplaqué, les panneaux de particules et autres bois d'ingénierie, garantissant que les meubles et les panneaux de construction restent solides et dimensionnellement stables au fil du temps.
Les stratifiés décoratifs qui recouvrent les comptoirs, les sols et les panneaux muraux sont également souvent fabriqués avec des résines phénoliques, qui leur confèrent dureté, résistance aux rayures et aspect durable.

Parfois, les gens choisissent des pièces en résine phénolique renforcée de fibres parce que leur coefficient de dilatation thermique correspond étroitement à celui de l'aluminium utilisé pour d'autres pièces d'un système, comme dans les premiers systèmes informatiques[5] et Duramold.
Le faussaire hollandais Han van Meagerness mélangeait du phénol formaldéhyde à ses peintures à l'huile avant de cuire la toile finie, afin de simuler le dessèchement de la peinture au fil des siècles.

Les engins spatiaux de rentrée atmosphérique utilisent la résine phénol-formaldéhyde comme composant clé des boucliers thermiques ablatifs (par exemple AVCOAT sur les modules Apollo).
Comme la température de la peau du bouclier thermique peut atteindre 1 000 à 2 000 °C, la résine se pyrolyse en raison du chauffage aérodynamique.
Cette réaction absorbe une énergie thermique importante, isolant ainsi les couches plus profondes du bouclier thermique.

Le dégazage des produits de réaction de pyrolyse et l'élimination des matières carbonisées par friction (ablation) contribuent également à l'isolation des véhicules, en évacuant mécaniquement la chaleur absorbée dans ces matériaux.
Les résines phénoliques TCC se retrouvent dans une myriade de produits industriels.
Les résines phénoliques sont fabriquées en imprégnant une ou plusieurs couches du matériau de base tel que du papier, de la fibre de verre ou du carbone avec de la résine phénolique et en stratifiant le matériau de base saturé de résine sous chaleur et pression.

La résine polymérise (durcit) entièrement au cours de ce processus.
Le choix du matériau de base dépend de l’application prévue du produit fini.
Les résines phénoliques sont utilisées dans la fabrication de composants électriques tels que les cartes perforées et les stratifiés ménagers.

Les composés phénoliques de verre sont particulièrement bien adaptés à une utilisation sur le marché des roulements à grande vitesse.
Les micro-ballons phénoliques sont utilisés pour le contrôle de la densité.
Les boules de snooker ainsi que les boules de nombreux jeux de table sont également fabriquées à partir de résine phénol-formaldéhyde.

Le liant des plaquettes de frein, des mâchoires de frein et des disques d'embrayage normaux (organiques) est composé de résine phénolique.
Une autre utilisation majeure concerne les produits industriels tels que les adhésifs, les revêtements et les agents de liaison, où les résines phénoliques offrent une excellente adhérence aux métaux, au bois et aux composites tout en résistant aux produits chimiques et à l'humidité.

Ils sont également largement utilisés dans les produits abrasifs, tels que les meules, les papiers de verre et les disques de polissage, car ils peuvent lier en toute sécurité les grains abrasifs tout en résistant à la chaleur de friction produite pendant les processus de meulage.
Les fonderies utilisent des liants à base de résine phénolique pour les moules et les noyaux en sable, qui doivent conserver leur forme à des températures élevées pendant la coulée du métal.

Les résines phénoliques les plus utilisées sont les résols butylés de faible poids moléculaire, qui contiennent des groupes hydroxyles phénoliques et des groupes méthylols éthérifiés et non éthérifiés.
Les résines époxy utilisées ont un poids moléculaire de 3000 à 4000 et contiennent donc des groupes hydroxyles secondaires.

Profil de sécurité de la résine phénolique :
La résine phénolique, bien que très précieuse dans de nombreuses industries, présente également une gamme de dangers potentiels qui doivent être soigneusement pris en compte lors de leur production, de leur traitement et de leur utilisation, notamment parce qu'elles sont fabriquées à partir de phénol et de formaldéhyde, qui sont des substances à la fois toxiques et irritantes.
Lors de la fabrication, les travailleurs peuvent être exposés à des vapeurs de formaldéhyde, connues pour être irritantes pour les yeux, le nez et la gorge, et une exposition prolongée ou à des niveaux élevés a été classée comme cancérigène pour l'homme.

Même à de faibles concentrations, le formaldéhyde peut provoquer une gêne respiratoire, de la toux et une irritation cutanée, ce qui signifie qu'une ventilation stricte, un équipement de protection individuelle et des contrôles d'exposition sont nécessaires dans les installations où les résines phénoliques sont produites ou durcies.
Un autre danger provient du phénol lui-même, un produit chimique corrosif qui peut provoquer de graves brûlures et des lésions tissulaires au contact de la peau.

La résine phénolique est également absorbée rapidement par la peau, ce qui peut entraîner une toxicité systémique affectant le système nerveux central, le foie et les reins.
Cela rend la manipulation des précurseurs de résine phénolique brute particulièrement dangereuse sans gants, vêtements de protection et formation de sécurité adéquate.
De plus, le processus de durcissement des résines phénoliques libère de petites quantités de composés organiques volatils (COV), dont du formaldéhyde, qui peuvent contribuer à une mauvaise qualité de l’air intérieur s’ils ne sont pas correctement gérés.