Das Bakelit ist ein polymeres Phenol- und Formaldehydharz, dessen genaue und chemische Definition die eines Polyoxybenzylethylenglykolhydroxids ist. Die Entstehung und Vermarktung dieses Materials markierte den Beginn der Ära des Kunststoffs; besetzt und war Teil unzähliger Haushalts-, Kosmetik-, Elektro- und sogar Militärgegenstände.
Sein Name stammt von seinem Erfinder: dem in Belgien geborenen amerikanischen Chemiker Leo Baekeland, der 1907 die Herstellung und Verbesserung dieses Polymers erreichte; und gründete dann 1910 die General Bakelite Company. Während Bakelite die beteiligten physikalischen Variablen modifizierte, bestand es zunächst aus einem schwammigen und spröden Feststoff von geringem Wert..
Nach achtjähriger Arbeit im Labor gelang es ihm, einen ausreichend festen Bakelit zu erhalten und thermostabil, mit einem hohen Wert aufgrund seiner Eigenschaften. So ersetzte Bakelit andere Kunststoffe natürlichen Ursprungs; Das erste rein künstliche Polymer wurde geboren.
Heutzutage wurde es jedoch durch andere Kunststoffe ersetzt und findet sich hauptsächlich in Accessoires oder Gegenständen aus dem 20. Jahrhundert. Zum Beispiel besteht das Telefon im obigen Bild aus Bakelit, ebenso wie viele Objekte mit einer ähnlichen schwarzen Farbe wie dieses oder bernsteinfarbenen oder weißen Farben (die im Aussehen Elfenbein ähneln)..
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Als Bakelit als Polymerharz aus Phenol und Formaldehyd definiert, müssen beide Moleküle ihre Struktur anpassen und auf irgendeine Weise kovalent verknüpft sein. Andernfalls hätte dieses Polymer niemals seine charakteristischen Eigenschaften gezeigt.
Phenol besteht aus einer OH-Gruppe, die direkt an einen Benzolring gebunden ist; während Formaldehyd ein Molekül von O = CH istzwei oder CHzweiO (oberes Bild). Phenol ist reich an Elektronen, da OH, obwohl es Elektronen zu sich zieht, auch bei ihrer Delokalisierung durch den aromatischen Ring zusammenarbeitet.
Da es reich an Elektronen ist, kann es von einem Elektrophilen (einer Art elektronenhungrig) angegriffen werden. wie zum Beispiel das CH-MolekülzweiODER.
Abhängig davon, ob das Medium sauer ist (H.+) oder basisch (OH-) kann der Angriff elektrophil (Formaldehyd greift Phenol an) oder nukleophil (Phenol greift Formaldehyd an) sein. Aber am Ende ist die chzweiO ersetzt ein H von Phenol, um eine Methylolgruppe zu werden, -CHzweiOH; -CHzweiOhzwei+ in saurem Medium oder -CHzweiODER- im Grundmedium.
Unter der Annahme eines sauren Mediums ist das -CHzweiOhzwei+ Gleichzeitig mit dem elektrophilen Angriff eines zweiten Phenolrings verliert es ein Wassermolekül. Dann wird eine Methylenbrücke gebildet, -CHzwei- (im Bild blau gefärbt).
Die Methylenbrücke verbindet nicht zwei Phenolringe an beliebigen Positionen. Wenn die Struktur beobachtet wird, kann überprüft werden, ob sich die Bindungen in benachbarten und entgegengesetzten Positionen zur OH-Gruppe befinden. Dies sind ortho- bzw. para-Positionen. An diesen Positionen treten also Substitutionen oder Angriffe zum oder vom Phenolring auf..
Unter Hinweis auf die chemischen Hybridisierungen ist der Kohlenstoff der Methylenbrücken sp3;; Daher ist es ein Tetraeder, der seine Bindungen außerhalb oder unterhalb derselben Ebene platziert. Folglich liegen die Ringe nicht in derselben Ebene und ihre Flächen haben unterschiedliche räumliche Ausrichtungen:
Wenn andererseits Substitutionen nur in -orto-Positionen auftreten, wird eine Polymerkette erhalten. Wenn das Polymer jedoch durch die -para-Positionen wächst, wird eine Art Netz oder dreidimensionales Netzwerk von Phenolringen hergestellt..
Abhängig von den Prozessbedingungen kann das Netzwerk eine "gequollene Morphologie" annehmen, die für die Eigenschaften des Kunststoffs unerwünscht ist. Je kompakter es ist, desto besser funktioniert es als Material.
Wenn man dann den Bakelit als ein Netzwerk von Phenolringen betrachtet, die durch Methylenbrücken verbunden sind, kann der Grund für seine Eigenschaften verstanden werden. Die wichtigsten sind unten aufgeführt:
-Es ist ein duroplastisches Polymer; Das heißt, wenn es erstarrt ist, kann es nicht durch Hitzeeinwirkung geformt werden und wird sogar noch fester.
-Seine durchschnittliche Molekülmasse ist normalerweise sehr hoch, was Bakelitstücke im Vergleich zu anderen Kunststoffen derselben Größe erheblich schwerer macht..
-Wenn es gerieben wird und seine Temperatur steigt, gibt es einen charakteristischen Formaldehydgeruch ab (organoleptische Erkennung).
-Einmal geformt und ein duroplastischer Kunststoff, behält es seine Form und widersteht der korrosiven Wirkung bestimmter Lösungsmittel, Temperaturerhöhungen und Kratzern..
-Es ist ein mieser Wärme- und Stromleiter.
-Es gibt einen charakteristischen Klang ab, wenn zwei Stücke Bakelit angeschlagen werden, was hilft, es qualitativ zu identifizieren.
-Kürzlich synthetisiert, hat es eine harzige Konsistenz und ist braun gefärbt. Wenn es sich verfestigt, erhält es verschiedene Brauntöne, bis es schwarz wird. Je nachdem, mit was es gefüllt ist (Asbest, Holz, Papier usw.), kann es Farben aufweisen, die von weiß bis gelb, braun oder schwarz variieren..
Um Bakelit zu erhalten, ist zunächst ein Reaktor erforderlich, in dem Phenol (rein oder aus Kohlenteer) und eine konzentrierte Formaldehydlösung (37%) gemischt werden, wobei ein Molverhältnis Phenol / Formaldehyd von 1 beibehalten wird. Die Reaktion beginnt die Polymerisation durch Kondensation (weil Wasser, ein kleines Molekül) wird freigesetzt.
Das Gemisch wird dann unter Rühren und in Gegenwart eines Säurekatalysators (HCl, ZnCl) erhitztzwei, H.3PO4, usw.) oder basisch (NH3). Man erhält ein braunes Harz, dem mehr Formaldehyd zugesetzt wird und das unter Druck auf etwa 150ºC erhitzt wird..
Später wird das Harz in einem Behälter oder einer Form gekühlt und verfestigt, zusätzlich zu dem Füllmaterial (bereits im vorherigen Abschnitt erwähnt), das eine bestimmte Art von Textur und wünschenswerte Farben begünstigt..
Bakelit ist der Inbegriff von Kunststoff der ersten Hälfte und Mitte des 20. Jahrhunderts. Telefone, Kommandoboxen, Schachfiguren, Fahrzeugtürgriffe, Dominosteine, Billardkugeln; Alle Gegenstände, die ständig leichten Stößen oder Bewegungen ausgesetzt sind, bestehen aus Bakelit.
Da es ein schlechter Wärme- und Stromleiter ist, wurde es während der Weltkriege als isolierender Kunststoff in Schaltkästen, als Bestandteil der elektrischen Systeme von Radios, Glühbirnen, Flugzeugen und allerlei unverzichtbaren Geräten verwendet..
Seine solide Konsistenz war attraktiv genug für das Design von geschnitzten Schachteln und Schmuck. In Bezug auf die Verzierung erhält der zweite, wenn Bakelit mit Holz gemischt wird, eine plastische Textur, mit der Verbunddielen oder -bretter hergestellt wurden, um Böden (oberes Bild) und Wohnräume zu bedecken..
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