- Cấu trúc bakelite
- Đào tạo
- Thay thế Ortho và para
- Tính ba chiều của mạng
- Tính chất
- Thu được
- Các ứng dụng
- Người giới thiệu
Các Bakelite là một loại nhựa polyme của phenol và formaldehyde, định nghĩa hóa học chính xác và là một polioxibenciletilenglicol hydroxit. Sự xuất hiện và thương mại hóa của vật liệu này đã đánh dấu buổi bình minh của kỷ nguyên nhựa; nó chiếm đóng và là một phần của vô số đồ gia dụng, mỹ phẩm, đồ điện, và thậm chí là đồ dùng quân sự.
Tên của nó đến từ người phát minh ra nó: nhà hóa học người Mỹ sinh ra ở Bỉ, Leo Baekeland, người vào năm 1907 đã thành công trong việc sản xuất và cải tiến loại polymer này; sau đó thành lập Công ty General Bakelite vào năm 1910. Lúc đầu, trong khi sửa đổi các biến vật lý liên quan, Bakelite bao gồm một chất rắn xốp, giòn có giá trị nhỏ.
Điện thoại cổ điển làm bằng polymer Bakelite. Nguồn: Pexels.
Sau tám năm làm việc trong phòng thí nghiệm, ông đã thu được một loại Bakelite đủ rắn và có thể ổn định nhiệt, với giá trị cao do các đặc tính của nó. Do đó, Bakelite đã thay thế các vật liệu nhựa khác có nguồn gốc tự nhiên; polyme hoàn toàn nhân tạo đầu tiên ra đời.
Tuy nhiên, ngày nay nó đã được thay thế bằng các loại nhựa khác và chủ yếu được tìm thấy trong các phụ kiện hoặc đồ vật từ thế kỷ 20. Ví dụ, chiếc điện thoại trong hình trên được làm bằng Bakelite, cũng như nhiều đồ vật có màu đen tương tự như màu này, hoặc màu hổ phách hoặc màu trắng (bề ngoài giống ngà voi).
Cấu trúc bakelite
Đào tạo
Hình thành cấu trúc kiểu mạng ba chiều của polyme phenol-fomanđehit, bakelit. Nguồn: MaChe.
Bakelite được định nghĩa là một loại nhựa cao phân tử của phenol và fomandehit, thì cả hai phân tử phải phù hợp với cấu trúc của chúng, liên kết cộng hóa trị theo một cách nào đó; nếu không, polyme này sẽ không bao giờ thể hiện các tính chất đặc trưng của nó.
Phenol gồm nhóm OH liên kết trực tiếp với vòng benzen; trong khi fomandehit là một phân tử của O = CH 2 hoặc CH 2 O (hình trên). Phenol rất giàu điện tử, do OH, mặc dù nó hút các điện tử về phía mình, nhưng cũng góp phần vào sự phân chia của chúng bởi vòng thơm.
Giàu electron, nó có thể bị tấn công bởi một electrophile (loài đói electron); chẳng hạn như phân tử CH 2 O.
Tùy thuộc vào môi trường là axit (H + ) hay bazơ (OH - ), sự tấn công có thể là chất điện li (formaldehyde tấn công phenol) hoặc nucleophin (phenol tấn công formaldehyde). Nhưng cuối cùng, CH 2 O thay thế một H của phenol để trở thành một nhóm metylol, -CH 2 OH; -CH 2 OH 2 + trong môi trường axit, hoặc -CH 2 O - trong môi trường bazơ.
Giả sử trong môi trường axit, -CH 2 OH 2 + mất một phân tử nước đồng thời xảy ra phản ứng điện phân của vòng phenol thứ hai. Một cầu metylen, -CH 2 - sau đó được hình thành (có màu xanh lam trong hình ảnh).
Thay thế Ortho và para
Cầu metylen không liên kết hai vòng phenol với nhau ở các vị trí tùy ý. Nếu cấu trúc được quan sát, sẽ có thể xác minh rằng các liên kết nằm ở vị trí liền kề và đối diện với nhóm OH; đây là các vị trí ortho và para, tương ứng. Sau đó, sự thay thế hoặc tấn công đến hoặc từ vòng phenolic xảy ra tại các vị trí này.
Tính ba chiều của mạng
Ghi nhớ các phép lai hoá học, cacbon của các cầu metylen là sp 3 ; do đó, nó là một tứ diện đặt các liên kết của nó bên ngoài hoặc bên dưới cùng một mặt phẳng. Do đó, các vòng không nằm trong cùng một mặt phẳng và các mặt của chúng có các hướng khác nhau trong không gian:
Phân đoạn cấu trúc ba chiều của Bakelite. Nguồn: Wikimedia Commons.
Mặt khác, khi sự thay thế chỉ xảy ra ở các vị trí -orto, một chuỗi polyme sẽ thu được. Tuy nhiên, khi polyme phát triển qua các vị trí -para, một loại lưới hoặc mạng lưới ba chiều của các vòng phenolic được thiết lập.
Tùy thuộc vào các điều kiện quy trình, mạng có thể áp dụng "hình thái sưng", không mong muốn đối với các đặc tính của nhựa. Nó càng nhỏ gọn, nó sẽ hoạt động tốt hơn như một vật liệu.
Tính chất
Khi đó, bakelite như một mạng lưới các vòng phenolic nối với nhau bằng các cầu metylen, lý do cho các đặc tính của nó có thể được hiểu. Những điều chính được đề cập dưới đây:
-Đó là một polyme nhiệt rắn; có nghĩa là, một khi đã đông đặc, nó không thể bị tạo thành bởi tác dụng của nhiệt, thậm chí còn trở nên đóng cục hơn.
- Khối lượng phân tử trung bình của nó thường rất cao, điều này làm cho các miếng Bakelite nặng hơn đáng kể so với các loại nhựa khác cùng kích thước.
-Khi cọ xát và nhiệt độ của nó tăng lên, nó tạo ra mùi fomanđehit đặc trưng (cảm quan nhận biết).
- Sau khi được đúc, và vì nó là một loại nhựa nhiệt rắn, nó vẫn giữ được hình dạng và chống lại tác dụng ăn mòn của một số dung môi, nhiệt độ tăng và trầy xước.
-Nó là chất dẫn nhiệt và dẫn điện khủng khiếp.
-Phát ra âm thanh đặc trưng khi hai mảnh Bakelite va vào nhau, giúp xác định nó một cách định tính.
- Mới được tổng hợp nên nó có tính nhất quán như nhựa và có màu nâu. Khi đông đặc, nó có các sắc thái khác nhau của màu nâu, cho đến khi chuyển sang màu đen. Tùy thuộc vào những gì nó chứa (amiăng, gỗ, giấy, v.v.), nó có thể có màu sắc khác nhau từ trắng đến vàng, nâu hoặc đen.
Thu được
Để thu được bakelite, trước tiên cần có lò phản ứng trong đó phenol (nguyên chất hoặc từ nhựa than đá) và dung dịch đậm đặc của fomandehit (37%) được trộn, duy trì tỷ lệ mol Phenol / Formaldehyde bằng 1. Phản ứng bắt đầu. trùng hợp thông qua quá trình ngưng tụ (vì nước, một phân tử nhỏ) được giải phóng.
Sau đó, hỗn hợp được đun nóng với khuấy và với sự có mặt của axit (HCl, ZnCl 2 , H 3 PO 4 , v.v.) hoặc chất xúc tác bazơ (NH 3 ). Người ta thu được một loại nhựa màu nâu có thêm nhiều fomandehit và nó được nung nóng đến khoảng 150 ° C dưới áp suất.
Sau đó, nhựa được làm nguội và đông đặc trong một thùng chứa hoặc khuôn, cùng với vật liệu làm đầy (đã được đề cập trong phần trước), sẽ ưu tiên một loại kết cấu nhất định và màu sắc mong muốn.
Các ứng dụng
Ván gỗ nhựa. Nguồn: VarunRajendran tại Wikipedia tiếng Anh
Bakelite là loại nhựa tinh túy của nửa đầu và giữa thế kỷ 20. Điện thoại, hộp lệnh, quân cờ, tay nắm cửa xe, quân cờ domino, bi a; Bất kỳ vật thể nào liên tục chịu tác động hoặc chuyển động nhẹ đều được làm bằng Bakelite.
Vì là chất dẫn nhiệt và dẫn điện kém nên nó được dùng làm chất dẻo cách điện trong các hộp mạch điện, làm thành phần trong hệ thống điện của radio, bóng đèn, máy bay và các loại thiết bị không thể thiếu trong các cuộc chiến tranh thế giới.
Tính nhất quán vững chắc của nó đủ hấp dẫn để thiết kế hộp và đồ trang sức chạm khắc. Về mặt trang trí, khi bakelite được trộn với gỗ, thứ hai được tạo ra một kết cấu bằng nhựa, với các tấm ván hoặc ván ghép đã được làm để phủ sàn nhà (hình trên cùng) và không gian trong nhà.
Người giới thiệu
- Đại học Federico II của Naples, Ý. (sf). Nhựa phenol-fomanđehit. Được khôi phục từ: whatischemistry.unina.it
- Isa Mary. (Ngày 5 tháng 4 năm 2018). Khảo cổ học và tuổi của bakelite bằng nhựa trong bãi rác. Cải xoăn. Được khôi phục từ: campusarch.msu.edu
- Trường Cao đẳng Khoa học Hóa học Khối Giáo dục Nhóm. (2004). Sự chuẩn bị của Bakelite. Đại học Purdue. Đã khôi phục từ: chemed.chem.purdue.edu
- Bakelitegroup 62. (sf). Kết cấu. Được khôi phục từ: bakelitegroup62.wordpress.com
- Wikipedia. (2019). Bakelite. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
- Boyd Andy. (Ngày 8 tháng 9 năm 2016). Leo Baekeland và bakelite. Được khôi phục từ: uh.edu
- NYU Tandon. (Ngày 05 tháng 12 năm 2017). Đèn, Máy ảnh, Bakelite! Văn phòng Công tác Sinh viên tổ chức một Đêm chiếu phim Vui vẻ và Thông tin. Khôi phục từ: engineering.nyu.edu