De bakeliet is een polymere fenol- en formaldehydehars, waarvan de exacte en chemische definitie die van een polyoxybenzylethyleenglycolhydroxide is. De opkomst en commercialisering van dit materiaal markeerde het begin van het tijdperk van plastic; bezet en maakte deel uit van talloze huishoudelijke, cosmetische, elektrische en zelfs militaire voorwerpen.
De naam kwam van de uitvinder: de in België geboren Amerikaanse chemicus Leo Baekeland, die in 1907 de productie en verbetering van dit polymeer realiseerde; en richtte vervolgens de General Bakelite Company op in 1910. Aanvankelijk bestond bakeliet, terwijl het de betrokken fysische variabelen aanpaste, uit een sponsachtige en broze vaste stof van weinig waarde..
Na acht jaar in het laboratorium te hebben gewerkt, slaagde hij erin een bakeliet te verkrijgen dat stevig genoeg was en thermostabiel, met een hoge waarde vanwege zijn eigenschappen. Zo verving bakeliet andere plastic materialen van natuurlijke oorsprong; het eerste puur kunstmatige polymeer was geboren.
Tegenwoordig is het echter vervangen door andere kunststoffen en komt het vooral voor in accessoires of voorwerpen uit de 20e eeuw. De telefoon in de bovenstaande afbeelding is bijvoorbeeld gemaakt van bakeliet, evenals veel objecten met een vergelijkbare zwarte kleur als deze, of amberkleurige of witte kleuren (die qua uiterlijk op ivoor lijken).
Artikel index
Bakeliet gedefinieerd als een polymeerhars van fenol en formaldehyde, dan moeten beide moleculen zich conformeren aan hun structuur, op een of andere manier covalent verbonden; anders zou dit polymeer nooit zijn karakteristieke eigenschappen hebben gemanifesteerd.
Fenol bestaat uit een OH-groep die rechtstreeks is verbonden met een benzeenring; terwijl formaldehyde een molecuul is van O = CHtwee of CHtweeO (bovenste afbeelding). Fenol is rijk aan elektronen, omdat OH, hoewel het elektronen naar zich toe trekt, ook meewerkt aan hun delokalisatie door de aromatische ring..
Omdat het rijk is aan elektronen, kan het worden aangevallen door een elektrofiel (een soort elektronenhonger); zoals bijvoorbeeld het CH-molecuultweeOF.
Afhankelijk van of het medium zuur is (H.+) of basis (OH-), kan de aanval elektrofiel zijn (formaldehyde valt fenol aan) of nucleofiel (fenol valt formaldehyde aan). Maar uiteindelijk is de chtweeO vervangt een H van fenol om een methylolgroep te worden, -CHtweeOH; -CHtweeOhtwee+ in zuur medium, of -CHtweeOF- in basismedium.
Aannemende zuur medium, de -CHtweeOhtwee+ het verliest een watermolecuul op hetzelfde moment dat de elektrofiele aanval van een tweede fenolische ring plaatsvindt. Er wordt dan een methyleenbrug gevormd, -CHtwee- (blauw gekleurd in de afbeelding).
De methyleenbrug verbindt twee fenolische ringen niet op willekeurige posities. Als de structuur wordt waargenomen, is het mogelijk om te verifiëren dat de bindingen zich in aangrenzende en tegenovergestelde posities bevinden ten opzichte van de OH-groep; dit zijn respectievelijk ortho- en paraposities. Op deze posities vinden dus substituties of aanvallen van of van de fenolische ring plaats..
Herinnerend aan de chemische hybridisaties, is het koolstofatoom van de methyleenbruggen sp3daarom is het een tetraëder die zijn bindingen buiten of onder hetzelfde vlak plaatst. Bijgevolg liggen de ringen niet in hetzelfde vlak en hebben hun gezichten verschillende oriëntaties in de ruimte:
Aan de andere kant, wanneer substituties alleen op-of-posities voorkomen, wordt een polymeerketen verkregen. Maar terwijl het polymeer door de -para-posities groeit, ontstaat er een soort maas of driedimensionaal netwerk van fenolische ringen..
Afhankelijk van de procesomstandigheden kan het netwerk een "gezwollen morfologie" aannemen, wat ongewenst is voor de eigenschappen van de kunststof. Hoe compacter het is, hoe beter het als materiaal zal presteren.
Door het bakeliet als een netwerk van fenolische ringen te beschouwen, verbonden door methyleenbruggen, kan de reden voor zijn eigenschappen worden begrepen. De belangrijkste worden hieronder genoemd:
-Het is een thermohardend polymeer; dat wil zeggen, als het eenmaal gestold is, kan het niet meer worden gevormd door het effect van warmte, en wordt het zelfs nog meer aangekoekt.
-De gemiddelde molecuulmassa is meestal erg hoog, waardoor stukken bakeliet aanzienlijk zwaarder zijn in vergelijking met andere kunststoffen van dezelfde grootte..
-Wanneer het wordt ingewreven en de temperatuur stijgt, geeft het een karakteristieke formaldehydegeur af (organoleptische herkenning).
-Eenmaal gevormd, en omdat het een thermohardende kunststof is, behoudt het zijn vorm en is het bestand tegen de corrosieve werking van bepaalde oplosmiddelen, temperatuurstijgingen en krassen..
-Het is een slechte geleider van warmte en elektriciteit.
-Het geeft een karakteristiek geluid wanneer twee stukken bakeliet worden geraakt, wat helpt om het kwalitatief te identificeren.
-Onlangs gesynthetiseerd, heeft een harsachtige consistentie en is bruin van kleur. Als het stolt, krijgt het verschillende tinten bruin, totdat het zwart wordt. Afhankelijk van waar het mee gevuld is (asbest, hout, papier, etc.) kan het kleuren vertonen die variëren van wit tot geel, bruin of zwart..
Om bakeliet te verkrijgen, is eerst een reactor nodig waarin fenol (puur of uit koolteer) en een geconcentreerde oplossing van formaldehyde (37%) worden gemengd, waarbij een fenol / formaldehyde molaire verhouding gelijk blijft aan 1. De reactie begint polymerisatie via condensatie (omdat water, een klein molecuul) wordt vrijgegeven.
Het mengsel wordt vervolgens onder roeren en in aanwezigheid van een zure katalysator (HCl, ZnCltwee, H.3PO4, etc.) of basis (NH3Er wordt een bruine hars verkregen waaraan meer formaldehyde is toegevoegd en deze wordt onder druk verhit tot ongeveer 150 ° C..
Later wordt de hars afgekoeld en gestold in een container of mal, samen met het vulmateriaal (al genoemd in de vorige sectie), wat een bepaald type textuur en gewenste kleuren bevordert..
Bakeliet is het typische plastic van de eerste helft en het midden van de 20e eeuw. Telefoons, commandoboxen, schaakstukken, deurklinken van voertuigen, dominostenen, biljartballen; elk voorwerp dat voortdurend wordt blootgesteld aan lichte schokken of bewegingen, is gemaakt van bakeliet.
Omdat het een slechte geleider van warmte en elektriciteit is, werd het gebruikt als isolerend plastic in schakelkasten, als onderdeel van de elektrische systemen van radio's, gloeilampen, vliegtuigen en allerlei onmisbare apparaten tijdens de wereldoorlogen..
De stevige consistentie was aantrekkelijk genoeg voor het ontwerp van uitgesneden dozen en sieraden. In termen van versiering, wanneer bakeliet wordt gemengd met hout, krijgt de tweede een plastic textuur, waarmee composietplanken of -planken zijn gemaakt om vloeren (afbeelding boven) en woonruimtes te bedekken..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.