BAKELIT: STRUKTURA, SVOJSTVA, DOBIVANJE I PRIMJENA - KEMIJA - 2026

Bakelit je polimerna smola fenolom i formaldehidom, precizno i kemijske definicija je hidroksid polioxibenciletilenglicol. Nastanak i komercijalizacija ovog materijala obilježila je zoru ere plastike; okupiralo je i bilo je dio bezbrojnih kućanskih, kozmetičkih, električnih, pa čak i vojnih predmeta.

Ime je dobilo po izumitelju: američkom kemičaru rođenom u Belgiji, Leo Baekeland, koji je 1907. postigao proizvodnju i usavršavanje ovog polimera; zatim je osnovao General Bakelite Company 1910. Isprva, dok je modificirao uključene fizičke varijable, Bakelite se sastojao od spužvastog, krhkog krutina male vrijednosti.

Retro telefon izrađen od bakelitnog polimera. Izvor: Pexels.

Nakon osam godina rada u laboratoriju, uspio je dobiti dovoljno čvrst i termostabilan bakelit, s visokom vrijednošću zbog svojih svojstava. Tako je bakelit zamijenio druge plastične materijale prirodnog podrijetla; rođen je prvi čisto umjetni polimer.

No danas ga je zamijenila druga plastika, a nalazi se uglavnom u priboru ili predmetima iz 20. stoljeća. Na primjer, telefon na slici iznad izrađen je od bakelita, kao i mnogi predmeti slične crnoj boji ovoj, ili jantarne ili bijele boje (po izgledu podsjećaju na bjelokost).

Bakelitna struktura

Trening

Stvaranje trodimenzionalne mrežne strukture fenol-formaldehidnog polimera, bakelit. Izvor: MaChe.

Definirani bakelit kao polimerna smola fenola i formaldehida, tada obje molekule moraju biti u skladu s njihovom strukturom, kovalentno sjedinjenom na neki način; u suprotnom, ovaj polimer nikada ne bi pokazao svoja karakteristična svojstva.

Fenol se sastoji od OH skupine koja je izravno povezana s benzonskim prstenom; a formaldehid je molekula O = CH ₂ ili CH ₂ O (gornja slika). Fenol je bogat elektronima, jer OH, iako privlači elektrone prema sebi, pomaže i u njihovoj delokalizaciji kroz aromatični prsten.

Budući da je bogat elektronom, može ga napasti elektrofil (vrsta koja glasi elektrone); kao što je primjerice, CH ₂ O molekula.

Ovisno o tome je li medij kiseli (H ⁺) ili bazični (OH ^-), napad može biti elektrofilni (formaldehid napada fenola) ili nukleofilni (fenol napada formaldehid). Ali na kraju je CH ₂ O H zamjenjuje fenola postati metilolesteri skupina, -CH ₂ OH; -CH ₂ OH ₂ ⁺ u kiselom mediju, ili -CH ₂ O ^- u lužnatom mediju.

Uz pretpostavku kiseli medij, -CH ₂ OH ₂ ⁺ gubi molekulu vode istodobno koji se pojavljuje kada se elektrofilni napad drugog fenolne prsten. Metilenski most, -CH ₂ - tada se formira (plave boje na slici).

Orto i para supstitucije

Metilen most ne veže dva fenolna prstena na proizvoljnim položajima. Ako se promatra struktura, moći će se provjeriti jesu li veze u susjednim i suprotnim položajima od OH skupine; to su orto i para položaji. Zatim, na tim položajima dolazi do zamjene ili napada na ili iz fenolnog prstena.

Trodimenzionalnost mreže

Pamćenja kemijskim hibridizacije, ugljik od metilen mostova sp ³; dakle radi se o tetraedru koji svoje veze postavlja izvan ili ispod iste ravnine. Posljedično, prstenovi ne leže u istoj ravnini, a lica imaju različita orijentacija u prostoru:

Segment trodimenzionalne strukture bakelita. Izvor: Wikimedia Commons.

S druge strane, kada se zamjene događaju samo u -orto položajima, dobiva se polimerni lanac. No, kako polimer raste kroz -para položaje, uspostavlja se vrsta mrežaste ili trodimenzionalne mreže fenolnih prstenova.

Ovisno o uvjetima postupka, mreža može usvojiti "natečenu morfologiju", nepoželjnu za svojstva plastike. Što je kompaktniji, to će bolje biti izveden kao materijal.

Svojstva

Uzimajući zatim bakelit kao mrežu fenolnih prstenova spojenih metilen mostovima, razlog njegovih svojstava može se razumjeti. U nastavku su navedeni glavni:

-To je termoreaktivni polimer; tj. Jednom kad se očvrsne ne može se oblikovati djelovanjem topline, čak se još više lijepi.

-Sva prosječna molekulska masa je obično vrlo visoka, što komade bakelitnog materijala čini znatno težim u odnosu na druge plastike iste veličine.

-Kad se trlja i njegova temperatura povećava, on daje karakterističan miris formaldehida (organoleptičko prepoznavanje).

-Nakon oblikovanja, a kako je termoset plastika, zadržava oblik i odolijeva korozivnom učinku određenih otapala, povećava se temperatura i ogrebotine.

-To je užasan dirigent topline i električne energije.

-Odlikuje karakterističan zvuk kada se udare dva komada bakelit, što pomaže da se kvalitativno prepoznaju.

-Sada sintetiziran, ima smolastu konzistenciju i smeđe je boje. Kad se stvrdne, ona poprima različite nijanse smeđe boje, sve dok ne postane crna. Ovisno o tome čime je ispunjen (azbest, drvo, papir, itd.) Može predstavljati boje koje variraju od bijele do žute, smeđe ili crne.

dobivanje

Da bi se dobio bakelit, prvo je potreban reaktor u kojem se miješaju fenol (čisti ili iz ugljenog katrana) i koncentrirana otopina formaldehida (37%), održavajući molarni omjer fenol / formalmaldehid jednak 1. Reakcija započinje polimerizacije kondenzacijom (jer voda, mala molekula).

Zatim se smjesa grije, uz miješanje i u prisutnosti kiseline (HCl, ZnCl ₂, H ₃ PO ₄, itd) ili bazičnim (NH ₃) katalizator. Dobiva se smeđa smola kojoj je dodano više formaldehida i zagrijava se na oko 150 ° C pod pritiskom.

Kasnije se smola ohladi i očvrsne u spremniku ili kalupu, uz materijal za punjenje (koji je već spomenut u prethodnom odjeljku), što će pogodovati određenoj teksturi i poželjnim bojama.

Prijave

Plastične drvene daske. Izvor: VarunRajendran na engleskoj Wikipediji

Bakelit je najvažnija plastika prve polovice i sredine 20. stoljeća. Telefoni, komandne kutije, šahovski komadi, ručke na vratima vozila, domine, kugle za bilijar; Bilo koji predmet koji je stalno izložen malom udarcu ili kretanju izrađen je od bakelit.

Budući da je loš provodnik topline i električne energije, korišten je kao izolacijska plastika u kutijama s krugovima, kao sastavni dio u električnim sustavima radija, žarulja, zrakoplova i svih vrsta neophodnih uređaja tijekom svjetskih ratova.

Njegova čvrsta konzistencija bila je dovoljno atraktivna za dizajn rezbarenih kutija i nakita. Što se tiče ukrasa, kad se bakelit pomiješa s drvetom, drugi dobiva plastičnu teksturu s kojom su izrađene daske ili kompozitne ploče za oblaganje poda (gornja slika) i domaćih prostora.

Reference

1. University Federico II iz Napulja, Italija. (SF). Fenol-formaldehidne smole. Oporavak od: whatischemistry.unina.it
2. Isa Mary. (5. travnja 2018.). Arheologija i starost bakelitne plastike na deponiji. Kelj. Oporavak od: campusarch.msu.edu
3. Grupe odjeljenja za kemijsko obrazovanje visokog učilišta. (2004). Priprema bakelita. Sveučilište Purdue. Oporavak od: chemed.chem.purdue.edu
4. Bakelitegroup 62. (sf). Struktura. Oporavilo od: bakelitegroup62.wordpress.com
5. Wikipedia. (2019). Bakelit. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
6. Boyd Andy. (8. rujna 2016.). Leo Baekeland i bakelit. Oporavak od: uh.edu
7. NYU Tandon. (05. prosinca 2017.). Svjetla, kamera, bakelit! Ured za studentske poslove domaćin je zabavne i informativne filmske večeri. Oporavak od: inženjering.nyu.edu