- โครงสร้าง Bakelite
- การอบรม
- การแทนที่ออร์โธและพารา
- สามมิติของเครือข่าย
- คุณสมบัติ
- การได้รับ
- การประยุกต์ใช้งาน
- อ้างอิง
Bakeliteเป็นพอลิเมอเรซินฟีนอลและฟอร์มาลดีไฮด์นิยามเคมีที่แม่นยำและเป็น polioxibenciletilenglicol ไฮดรอกไซ การเกิดขึ้นและการค้าของวัสดุนี้ถือเป็นจุดเริ่มต้นของยุคของพลาสติก มันถูกยึดครองและเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งของในครัวเรือนเครื่องสำอางเครื่องใช้ไฟฟ้าและแม้แต่ทางทหารนับไม่ถ้วน
ชื่อนี้มาจากผู้ประดิษฐ์: นักเคมีชาวอเมริกันที่เกิดในเบลเยียม Leo Baekeland ซึ่งในปี 1907 ประสบความสำเร็จในการผลิตและปรับปรุงพอลิเมอร์ชนิดนี้ จากนั้นก่อตั้ง บริษัท General Bakelite ในปี 1910 ในตอนแรกในขณะที่ปรับเปลี่ยนตัวแปรทางกายภาพที่เกี่ยวข้อง Bakelite ประกอบด้วยของแข็งที่เป็นรูพรุนและมีค่าน้อย
โทรศัพท์ย้อนยุคทำด้วยโพลิเมอร์ Bakelite ที่มา: Pexels
หลังจากแปดปีของการทำงานในห้องปฏิบัติการเขาได้รับ Bakelite ที่แข็งและทนความร้อนได้เพียงพอซึ่งมีมูลค่าสูงเนื่องจากคุณสมบัติของมัน ดังนั้น Bakelite จึงเข้ามาแทนที่วัสดุพลาสติกอื่น ๆ ที่มาจากธรรมชาติ ถือกำเนิดโพลีเมอร์เทียมอย่างแท้จริงตัวแรก
อย่างไรก็ตามปัจจุบันพลาสติกชนิดนี้ถูกแทนที่ด้วยพลาสติกชนิดอื่นและส่วนใหญ่พบในอุปกรณ์เสริมหรือวัตถุจากศตวรรษที่ 20 ตัวอย่างเช่นโทรศัพท์ในภาพด้านบนทำจาก Bakelite เช่นเดียวกับวัตถุหลายชิ้นที่มีสีดำคล้ายกับสิ่งนี้หรือสีเหลืองอำพันหรือสีขาว (คล้ายงาช้าง)
โครงสร้าง Bakelite
การอบรม
การก่อตัวของโครงสร้างเครือข่ายแบบสามมิติของพอลิเมอร์ฟีนอลฟอร์มาลดีไฮด์เบกาไลต์ ที่มา: MaChe.
กำหนดเบกาไลต์เป็นเรซินพอลิเมอร์ของฟีนอลและฟอร์มาลดีไฮด์จากนั้นโมเลกุลทั้งสองจะต้องสอดคล้องกันโครงสร้างของพวกมันโควาเลนต์รวมกันไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง มิฉะนั้นพอลิเมอร์ชนิดนี้จะไม่เคยแสดงคุณสมบัติเฉพาะของมัน
ฟีนอลประกอบด้วยกลุ่ม OH ที่เชื่อมโยงโดยตรงกับวงแหวนเบนซีน ในขณะที่ฟอร์มาลดีไฮด์เป็นโมเลกุลของ O = CH 2หรือ CH 2 O (ภาพบนสุด) ฟีนอลอุดมไปด้วยอิเล็กตรอนเนื่องจาก OH แม้ว่ามันจะดึงดูดอิเล็กตรอนเข้าหาตัวมันเอง แต่ก็มีส่วนทำให้เกิดการแยกตัวออกจากวงแหวนอะโรมาติก
เมื่ออุดมไปด้วยอิเล็กตรอนมันสามารถถูกโจมตีโดยอิเล็กโทรฟิล (สายพันธุ์ที่หิวโหยอิเล็กตรอน) ตัวอย่างเช่นโมเลกุล CH 2 O
ขึ้นอยู่กับว่าตัวกลางเป็นกรด (H + ) หรือพื้นฐาน (OH - ) การโจมตีอาจเป็นแบบอิเล็กโทรฟิลิก (ฟอร์มาลดีไฮด์โจมตีฟีนอล) หรือนิวคลีโอฟิลิก (ฟีนอลโจมตีฟอร์มาลดีไฮด์) แต่ในที่สุด CH 2 O จะแทนที่ H ของฟีนอลให้กลายเป็นหมู่เมธิลอล, -CH 2 OH; -CH 2 OH 2 +ในกรดปานกลางหรือ -CH 2 O -ในสื่อพื้นฐาน
สมมติว่าตัวกลางที่เป็นกรด -CH 2 OH 2 +จะสูญเสียโมเลกุลของน้ำในเวลาเดียวกับที่การโจมตีด้วยไฟฟ้าของวงแหวนฟีนอลิกที่สองเกิดขึ้น สะพานเมทิลีน -CH 2 - จะถูกสร้างขึ้น (สีฟ้าในภาพ)
การแทนที่ออร์โธและพารา
สะพานเมทิลีนไม่ผูกวงแหวนฟีนอลิกสองวงไว้ที่ตำแหน่งใด ๆ โดยพลการ หากสังเกตโครงสร้างจะสามารถตรวจสอบได้ว่าพันธะอยู่ในตำแหน่งที่อยู่ติดกันและตรงข้ามกับกลุ่ม OH เหล่านี้คือตำแหน่ง ortho และ para ตามลำดับ จากนั้นการแทนที่หรือการโจมตีไปยังหรือจากวงแหวนฟีนอลิกจะเกิดขึ้นที่ตำแหน่งเหล่านี้
สามมิติของเครือข่าย
ความทรงจำ hybridizations เคมีคาร์บอนสะพานเมทิลีนที่เป็น SP 3 ; ดังนั้นจึงเป็นจัตุรมุขที่วางพันธะไว้ด้านนอกหรือด้านล่างระนาบเดียวกัน ดังนั้นวงแหวนจึงไม่อยู่ในระนาบเดียวกันและใบหน้าของพวกเขามีทิศทางที่แตกต่างกันในอวกาศ:
ส่วนของโครงสร้างสามมิติของ Bakelite ที่มา: Wikimedia Commons
ในทางกลับกันเมื่อการแทนที่เกิดขึ้นเฉพาะในตำแหน่ง - เท่านั้นจะได้รับโซ่โพลีเมอร์ แต่เมื่อโพลีเมอร์เติบโตผ่านตำแหน่ง -para จะมีการสร้างตาข่ายหรือเครือข่ายสามมิติของวงแหวนฟีนอลิก
เครือข่ายสามารถใช้ "สัณฐานวิทยาบวม" ซึ่งไม่เป็นที่ต้องการสำหรับคุณสมบัติของพลาสติกทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของกระบวนการ ยิ่งมีขนาดกะทัดรัดมากเท่าไหร่ก็จะทำหน้าที่เป็นวัสดุได้ดีขึ้นเท่านั้น
คุณสมบัติ
จากนั้นจึงนำเบกาไลต์มาเป็นเครือข่ายของวงแหวนฟีนอลิกที่เชื่อมต่อด้วยสะพานเมทิลีนเหตุผลของคุณสมบัติของมันสามารถเข้าใจได้ หลัก ๆ มีการกล่าวถึงด้านล่าง:
- เป็นพอลิเมอร์เทอร์โมเซตติง นั่นคือเมื่อแข็งตัวแล้วจะไม่สามารถขึ้นรูปด้วยผลของความร้อนได้แม้ว่าจะกลายเป็นก้อนมากขึ้นก็ตาม
- โดยปกติแล้วมวลโมเลกุลเฉลี่ยจะสูงมากซึ่งทำให้ชิ้นเบกาไลต์หนักกว่ามากเมื่อเทียบกับพลาสติกชนิดอื่นที่มีขนาดเท่ากัน
- เมื่อถูและอุณหภูมิเพิ่มขึ้นจะให้กลิ่นฟอร์มาลดีไฮด์ที่มีลักษณะเฉพาะ (การรับรู้ทางประสาทสัมผัส)
- เมื่อขึ้นรูปแล้วและเนื่องจากเป็นพลาสติกเทอร์โมเซ็ตจึงยังคงรูปร่างและทนต่อฤทธิ์กัดกร่อนของตัวทำละลายบางชนิดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและรอยขีดข่วน
- เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่แย่มาก
- ส่งเสียงที่มีลักษณะเฉพาะเมื่อ Bakelite สองชิ้นถูกกระแทกซึ่งช่วยในการระบุในเชิงคุณภาพ
- สังเคราะห์ขึ้นใหม่มีความสม่ำเสมอของเรซินและมีสีน้ำตาล เมื่อแข็งตัวจะได้รับเฉดสีน้ำตาลที่แตกต่างกันจนกระทั่งเปลี่ยนเป็นสีดำ ขึ้นอยู่กับสิ่งที่เต็มไปด้วย (ใยหินไม้กระดาษ ฯลฯ ) สามารถนำเสนอสีที่แตกต่างกันไปจากสีขาวเป็นสีเหลืองสีน้ำตาลหรือสีดำ
การได้รับ
เพื่อให้ได้เบกาไลต์ต้องใช้เครื่องปฏิกรณ์ก่อนโดยให้ฟีนอล (บริสุทธิ์หรือจากน้ำมันดิน) และสารละลายเข้มข้นของฟอร์มาลดีไฮด์ (37%) ผสมกันโดยรักษาอัตราส่วนโมลาร์ฟีนอล / ฟอร์มาลดีไฮด์ให้เท่ากับ 1 ปฏิกิริยาจะเริ่มขึ้น ของพอลิเมอไรเซชันผ่านการควบแน่น (เนื่องจากน้ำโมเลกุลขนาดเล็ก) จะถูกปล่อยออกมา
จากนั้นส่วนผสมจะถูกทำให้ร้อนด้วยการกวนและต่อหน้ากรด (HCl, ZnCl 2 , H 3 PO 4ฯลฯ ) หรือตัวเร่งปฏิกิริยาพื้นฐาน (NH 3 ) เรซินสีน้ำตาลได้มาซึ่งมีการเติมฟอร์มาลดีไฮด์มากขึ้นและถูกทำให้ร้อนที่ประมาณ 150 ° C ภายใต้ความกดดัน
ต่อมาเรซินจะถูกทำให้เย็นลงและแข็งตัวในภาชนะหรือแม่พิมพ์พร้อมกับวัสดุอุดฟันเพิ่มเติม (ได้กล่าวไว้แล้วในหัวข้อก่อนหน้านี้) ซึ่งจะเหมาะกับพื้นผิวบางประเภทและสีที่ต้องการ
การประยุกต์ใช้งาน
แผ่นไม้พลาสติก. ที่มา: VarunRajendran จาก English Wikipedia
Bakelite เป็นพลาสติกที่เป็นแก่นสารของช่วงครึ่งแรกและกลางศตวรรษที่ 20 โทรศัพท์, กล่องคำสั่ง, ตัวหมากรุก, มือจับประตูรถ, โดมิโน, ลูกบิลเลียด; วัตถุใด ๆ ที่ได้รับผลกระทบหรือการเคลื่อนไหวเล็กน้อยอย่างต่อเนื่องทำจาก Bakelite
เนื่องจากเป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ไม่ดีจึงใช้เป็นพลาสติกฉนวนในกล่องวงจรเป็นส่วนประกอบในระบบไฟฟ้าของวิทยุหลอดไฟเครื่องบินและอุปกรณ์ที่ขาดไม่ได้ทุกชนิดในช่วงสงครามโลก
ความสม่ำเสมอที่มั่นคงเป็นสิ่งที่ดึงดูดใจมากพอสำหรับการออกแบบกล่องแกะสลักและเครื่องประดับ ในแง่ของการตกแต่งเมื่อผสมเบกาไลต์กับไม้แผ่นที่สองจะได้รับพื้นผิวพลาสติกซึ่งมีการทำไม้กระดานหรือแผ่นคอมโพสิตเพื่อปกปิดพื้น (ภาพบนสุด) และช่องว่างภายในบ้าน
อ้างอิง
- มหาวิทยาลัย Federico II แห่ง Naples ประเทศอิตาลี (เอสเอฟ) เรซินฟีนอล - ฟอร์มาลดีไฮด์ ดึงมาจาก: whatischemistry.unina.it
- อิซาแมรี่. (5 เมษายน 2561). โบราณคดีและอายุของพลาสติกเบกาไลต์ในบ่อขยะ ผักคะน้า. ดึงมาจาก: campusarch.msu.edu
- กลุ่มวิทยาลัยวิทยาศาสตร์เคมีศึกษา. (2004) การเตรียม Bakelite มหาวิทยาลัย Purdue กู้คืนจาก: chemed.chem.purdue.edu
- Bakelitegroup 62. (sf). โครงสร้าง. สืบค้นจาก: bakelitegroup62.wordpress.com
- วิกิพีเดีย (2019) เบ็กไลท์ สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
- บอยด์แอนดี้ (8 กันยายน 2559). Leo Baekeland และ Bakelite กู้คืนจาก: uh.edu
- NYU Tandon (05 ธันวาคม 2560). ไฟกล้อง Bakelite! สำนักกิจการนักศึกษาจัดงานคืนภาพยนตร์ให้ความรู้สนุกสนาน กู้คืนจาก: engineering.nyu.edu