اوره فرمالدهید

“اوره فرمالدهید”( یا اوره متانال), یک رزین غیر شفاف ترموست است . این ماده از حرارت دیدن اوره و فرمالدهید در حضور بازهای غیر قوی نظیر آمونیاک و پیریدین به دست می آید. هم چنین، کاربردهای فراوانی در موادی نظیر چسب ها، MDF, و مواد قالبی دارد.

ساختار شیمیایی

رزین های اوره و فرمالدهید از واکنش اوره و فرمالدهید به دست میایند.این واکنش در حالت کلی بسیار پیچیده است و با اینکه فرایند آن بررسی شده اما باز هم قسمت هایی از آن کامل کشف نگردیده است. سنتز این رزین در دو مرحله صورت می پذیرد. در مرحله اول، اوره با افزوده شدن فرمالدهید به گروه های آمینو، هیدروکسی متیله میشود. این فرایند در واقعیت یک سری از واکنش هاست که به تولید مونو، دی و تری متیلول اوره می انجامد. تترا متیلول اوره در این واکنش در مقیاس محسوسی تولید نمی‌گردد.

سرعت این واکنش بهpH آن وابسته است. نسبت مقداری فرمالدهید برای تولید یک، دو و سه گروه متیلول به ترتیب عبارتست از:9:3:1. البته مقدار دقیق این نسبت ها به شرایط واکنش افزایشی بستگی دارد.

قسمت دوم این فرایند عبارتست از چگال شدن متیلول اوره برای رسیدن به یک پلیمر به جرم مولکولی کم است. سرعتی که این واکنش چگال شدن در آن رخ میدهد به شدت به میزان pH وابسته می باشد. و تجربه نشان می دهد که این واکنش تنها در pH های اسیدی صورت می پذیرد. زیاد شدن جرم مولکولی اوره فرمالدهید در شرایط اسیدی، مجموعه ای از چند واکنش است که به تولید شدن موارد زیر می انجامد:

ایجاد پل های متیلینی در بین آمیدو نیتروژن ها که به وسیله واکنش گروه های متیلول و آمینو رخ می دهد

متیلین به وسیله واکنش دو گروه متیلول وارد حلقه اتصال می گردد.

حلقه های اتصال متیلن از حلقه های اتصال متیلن اتر با شکسته شدن فرمالدهید

حلقه اتصال متیلن از واکنش گروه های متیلول که از تجزیه شدن آب و فرمالدهید حاصل می شود.

تفاوت بین pH دو مرحله واکنش تولید اوره فرمالدهید به پیش برد تولید رزین چسب اوره فرمالدهید کمک شایانی می نماید. مرحله اول که شامل تولید متیلول اوره توسط اوره و فرمالیدهید بود تحت شرایط بازی در pH هشت تا نه صورت می گرفت. بازی بودن شرایط این مرحله به دلیل آن است که متیلوله شدن بتواند در غیاب واکنش های شامل متیلول اوره صورت بپذیرد. در مرحله دوم واکنش،pH به حدود 5 می رسد و محیط، اسیدی می گردد. در این حالت، چگال شدن رخ می دهد تا به ویسکوزیته مورد نظر نزدیک گردد. سپس مخلوط سرد شده و خنثی سازی می گردد. آب نیز به وسیله تقطیر از مخلوط خارج می گردد. اوره در چند مرحله به این واکنش اضافه می شود که مرحله نخست آن، هنگام متیلول شدن است که نسبت فرمالدهید به اوره بالاست( حدود 1.6 تا 2). معمولاً قسمت دوم اضافه شدن اوره، در هنگام چگال شدن است. در نتیجه در مراحل بعدی افزوده شدن اوره، نسبت مقداری فرمالدهید به اوره کاهش می یابد. یک کاتالیزگر اسیدی قبل از استفاده شدن اوره فرمالدهید به عنوان چسب, به آن اضافه می گردد. آمونیوم کلرید و آمونیوم سولفات از پراستفاده ترین کاتالیزگر ها، برای رزین های مورد مصرف در صنایع جنگلی هستند. اسید های متنوع دیگری هم نظیر فرمیک اسید، بوریک اسید، اکسالیک اسید و..بعنوان کاتالیزگر این رزین ها قابل استفاده اند.^[۲]

تولید

سالیانه حدود یک میلیون تن اوره فرمالدهید در جهان تولید شده که حدود 70 درصد آن در صنعت چوب به کار گرفته می شود. این ماده رزین های مناسبی را برای تولید تخته خرده چوب(61%), تخته فیبر با چگالی متوسط(27%), چسب ورق و مواد دیگر فراهم می آورد.

کاربرد های کلی

اوره فرمالدهید کاربردهای فراوانی دارد و به دلیل ویژگی های مفیدش در بسیاری از فرایندهای تولید به کار گرفته می شود.به عنوان مثال این ماده در مواردی چون: ورق های تزیینی، نساجی, تولید کاغذ، پارچه های ضد چروک، فراورده های کتان, ریون و…استفاده می شود. هم چنین برای چسباندن چوب استفاده گسترده ای دارد. در گذشته، اوره فرمالدهید به عنوان پوشش مواد الکتریکی کاربرد داشت. این ماده به دلیل واکنش پذیری بالا، عملکرد خوب و قیمت مناسب، کاربرد وسیعی درتولید چسب رزینی دارد. رزین اوره فرمالدهید از ترکیب شدن شیمیایی اوره و فرمالدهید به دست می آید.رزین های آمینو طبقه ای از رزین های ترموست به شمار می آیند که رزین های اوره فرمالدهید 80 درصد تولید جهانی آنها را تشکیل می دهند.

نگرانی های ایجاد شده

استفاده از فوم عایق اوره فرمالدهید موسوم به UFFI از دهه هفتاد میلادی آغاز گردید. مردم از این ماده به عنوان پرکننده محفظه های دیوار استفاده می کردند تا از هدر رفتن انرژی جلوگیری کنند. اما از دهه هشتاد میلادی نگرانی ها پیرامون منتشر شدن بخار سمی فرمالدهید در طول فرایند Curing و نیز در هنگام تخریب لایه های قدیمی این فوم، آغاز گردید. انتشار بیش از 0,1ppm از بخار فرمالدهید در محیط اثرات مخرب بر روی سلامتی انسان دارد. امروزه این فوم در ساخت منازل کاربرد ندارد و جایگزین های مدرن آن شامل موادی چون ملامین فرمالدهید و پلی یورتان است.

در گذشته ماده UFFI در محل استفاده از آن( به عنوان مثال بنای در حال ساخت) تولید می شد و به داخل دیوار تزریق می گشت. سپس فرایند curing صورت می گرفت و ماده به عنوان یک عایق عمل می کرد. به دلیل نداشتن اطلاعات کافی در مورد ماهیت سمی فرمالدهید، مقدار اضافی از این ماده به مخلوط افزوده می شد تا انجام شدن فرایند curing را تضمین نماید. هم چنین UFFI در یک مکان قابل تماس با محیط قرار داده می شد و به خطرناک بودنش می افزود. زیرا وقتی این ماده خیس شود می تواند فرمالدهید را به درون محیط نشر داده و فضای خانه را سمی نماید. هم چنین برهم کنش های فوم عایق فرمالدهید با دمای محیط رابطه مستقیم دارد. به طوری که با افزایش دما، انتشار بخار فرمالدهید نیز افزایش می یابد. یک راه حل برای مقابله با این وضعیت، پوشاندن دقیق اطراف این ماده برای جلوگیری از نشت بخار، گرفتن تمامی درز های دیوارها، و سپس پوشاندن به وسیله ورقه های وینیلی است. استفاده از فویل آلومینیومی هم می تواند از آزاد شدن بخار فرمالدهید در درون خانه جلوگیری نماید.

تاثیر بر سلامتی انسان

هنگامی که مقدار اوره فرمالدهید در محیط به حد بالایی برسد برای سلامتی انسان خطراتی را نیز به وجود می آورد. این ماده در محیط، فرمالدهید انتشار می دهد. نشر فرمالدهید در محیط زیان هایی چون آب ریزش بینی، خس خس سینه، سرفه، خستگی زیاد، تحریک شدن پوست، ایجاد آلرژی های شدید، سوزش گلو و چشم، حالت تهوع و مشکلات تنفسی در بعضی افراد به وجود می آورد( با مقدارppm 0.1)

تحقیقات نشان داده است که انتشار این ماده می تواند باعث ایجاد سرطان در انسان و حیوانات شود.میان ساکنین منازلی که در ساختشان از UFFI استفاده شده بود، نشانه های بیماری مانند سردرد، بیقراری، بیخوابی، کم اشتهایی و…مشاهده گردیده است. ناراحتی اعضای دارای غشای مخاطی بدن نظیر چشم ها، گلو و بینی، یک مورد عمومی بین ساکنین مکان های دارای عایق UFFI است. اما بررسی ها نشان داده است که واکنش به بوی فرمالدهید و ایجاد تاثیرات نامطلوب تنها در حالتی ایجاد می گردد که نشر فرمالدهید در محیط به طور طولانی مدت صورت گرفته باشد. با این حال تحقیق به روی حساسیت های ایجاد شده نیاز به بررسی های گسترده تر دارد. هم چنین، درصد بروز سرطان و یا نقص های مادرزادی به قدری محدود است که قابل چشم پوشی می باشد.