Бакелитовая смола что это
Бакелит
Бакелит (по имени бельгийского химика и изобретателя Лео Бакеланда), полиоксибензилметиленгликольангидрид — продукт поликонденсации фенола с формальдегидом в присутствии щелочного катализатора. Используется в качестве связующего в производстве абразивных изделий холодного и горячего прессования и вальцевания, а также для других технических целей. Бакелит растворим в спирте, при длительном нагревании переходит в нерастворимую и неплавкую форму. Это свойство бакелита используется при изготовлении пластических масс. Спиртовые растворы бакелита применяют как лаки.
Ноготь на бакелите черты не оставляет. Бакелит плохой проводник тепла, хорошо сопротивляется давлению, трению, толчкам и ударам. По эластичности приближается к целлулоиду. Хорошо поддается обработке на токарном станке. Хороший изолятор, его диэлектрическая постоянная — от 5,6 до 8,85, то есть выше, чем у гуттаперчи, и так же велика, как у слюды. Вода, разведённые щелочи и кислоты на бакелит не действуют, лишь горячие концентрированные азотная и серная кислоты его разлагают. Бакелит устойчив до 300 °C, при более высокой температуре происходит обугливание, но полного сгорания не происходит.
Содержание
История
Изначально бакелит создавался в качестве замены шеллаку — природной смоле, вырабатываемой тропическими насекомыми — лаковыми червецами. Произведя реакцию поликонденсации фенола и формальдегида, Лео Бакеланд сначала получил термопластичную фенолоформальдегидную смолу, которая отверждалась только в присутствии отвердителей. Данный полимер Лео Бакеланд назвал «Novolak», однако успеха на рынке он не имел. Продолжая исследования в области реакции между фенолом и формальдегидом, а также подбирая различные наполнители (асбестовый порошок и др.), Лео Бакеланд получил полимер, для которого не смог найти растворителя. Это навело его на мысль, что такой практически нерастворимый и не проводящий электричества полимер может оказаться очень ценным. В 1909 году Лео Бакеланд сообщил о полученном им материале, который он назвал «бакелитом». Данный материал был первым синтетическим реактопластом — пластиком, который не размягчался при высокой температуре. В 1909 году Лео Бакеланд получил патент на свой материал — U. S. Patent 0.942.809 Condensation product and method of making same. А в следующем 1910 году Лео Бакеланд основал компанию, которую назвал Bakelite Corporation.
Бакелит в России
В России также велись работы по созданию пластических масс на основе фенола и формальдегида, в частности работы велись в лаборатории на шелкоткацкой фабрике в деревне Дубровка, в окрестностях г. Орехово-Зуево. В 1914 году группа химиков: Лисев В. И, Петров Г. С, и Тарасов К. И — синтезировала карболит, российский аналог бакелита. Своё название карболит получил от слов «карболовая кислота», другого названия фенола. Для продвижения нового изобретения в России и за границей, 6 октября 1915 года был основан торговый дом «Васильев и К». 26 октября 1916 года Московское Губернское правление выдало торговому дому свидетельство о том, что ему разрешается содержание завода для выработки диэлектрического материала под названием «карболит». Был учрежден завод в Московской губернии, Богородском уезде, 3-ем стане Зуевской волости при селе Крестовоздвиженском. Завод получил название Карболит, данный завод существует и поныне. В 1919 году завод был национализирован, а в 1931 году завод включен в объединение «Союзхимпластмасс». В настоящее время фенолоформальдегидные смолы и пластмассы на их основе, выпускаются на многих отечественных химических заводах.
Применение
По целому ряду свойств пластмассы на основе фенолоформальдегидной смолы и сейчас остаются непревзойденным материалом. С применением данных материалов изготавливали и изготавливают:
Так как все эти пластические материалы изготовлены на основе фенолоформальдегидной смолы, впоследствии они получили название — Фенопласты.
Бакелит. Типы и применение. Особенности и свойства
Бакелит – нерастворимая искусственная смола, изобретенная американским химиком Лео Бакеландом в 1909 году. Материал является первой в мире термостойким пластиком, не размягчающимся при высоких температурах. Широко используется как материал для изготовления корпусов техники, аксессуаров, а также в качестве связующего вещества.
Описание и особенности бакелита
Материал является сильно вулканизированным каучуком. Более точно, его можно описать как результат поликонденсации фенола с формальдегидом с включением в реакцию щелочного катализатора. Полученное в результате вещество может иметь разные естественные оттенки, начиная от желтого, и заканчивая черным. Также оно может подкрашиваться в любые цвета добавлением пигментов.
Бакелит представляет собой твердое смоловидное вещество или вязкую жидкость. Внешне он может напоминать янтарь, эбонит, слоновую кость, целлулоид. Материал является сверхпрочным износоустойчивым пластиком.
Имеет ряд важных особенностей:
Еще не:
Данный пластик не является сверхпрочным материалом, однако он очень износоустойчив, легко переносит воздействие трением. При контакте с открытым пламенем он не воспламеняется, а медленно обугливается. В целом изделия из бакелита могут безопасно эксплуатироваться в условиях нагрева до +300°C.
Материал является плохим проводником тепла. Благодаря этим его качествам его широко применяют при изготовлении различных инструментов. В частности из него делают корпуса для сильно нагревающегося оборудования. Это плафоны, выключатели, подставки, корпуса кипятильников, чайники и т.д.
Несмотря на высокую плотность, бакелит отлично обрабатывается на токарном станке, фрезере и прочем электрооборудовании. Благодаря этому его часто используют для изготовления ручных поделок методом вытачивания, но больше всего он подходит для литья. При обработке данный пластик не крошится. Его плотная структура позволяет создавать на нем детали любой сложности и размера. Кроме этого он не имеет запаха, что способствует использованию именно его. Этим он выгодно отличается от обычной пластмассы.
Применение бакелита при изготовлении различного электрооборудования объясняется еще и его высокими электроизоляционными качествами. Его диэлектрическая проницаемость на уровне от 5,6 до 8,85. Это позволяет делать из него накладки на плоскогубцы и прочий профессиональный инструмент для электромонтажа.
Также важной особенностью бакелита является его химическая стойкость. Единственными кислотами, которые могут его растворить, являются азотная и серная. Причем они должны быть концентрированными и горячими.
Материал имеет плотность до 1400 кг/м³. Таким образом, он в 7 раз легче, чем сталь в таком же объеме. Это позволяет использовать твердую форму бакелита для изготовления различных сложных деталей механизмов, на которые оказывается серьезная нагрузка. Низкая масса делает материал популярным в авиастроении. Из него изготавливаются практически все важные пластиковые детали самолетов и вертолетов.
Типы бакелита
Бакелит может быть получен в трех разных видах, которые отличаются между собой по степени конденсации. По этому критерию материал разделяется на типы:
Бакелит А является начальным продуктом конденсации. По сути это еще не законченный пластик, который уже обладает рядом положительных качеств. Материал типа А обычно имеет жидкое слегка вязкое состояние, чем напоминает смолу или клей. Он может растворяться спиртом и прочими разбавителями. При охлаждении он приобретает консистенцию канифоли. То есть при давлении может рассыпаться на осколки. При легком нагреве твердого бакелита А, его снова можно довести до жидкого состояния. При этом важно его не перегревать и не поддавать длительной термической обработке, так как материал перейдет в стадию В.
Тип В имеет вид твердого все еще хрупкого, но достаточно прочного материала. Он уже не растворяется кислотами, но при воздействии ими может разбухнуть. При нагреве бакелит В не плавится, а просто становится пластичным. Это позволяет изготавливать из него различные изделия методом экструзии или горячим прессованием. При охлаждении пластичной массы В она снова становится твердой и возвращает хрупкость. Материал также требует внимательного обращения, так как при перегреве может перейти в состояние бакелита С.
Бакелит С является конечным веществом при производстве. Его получают из вещества В путем завершения конденсации. Для этого сырье нагревается до температуры +100°С. После этого начинается бурная химическая реакция с выделением газов и вредных испарений. По мере завершения конденсации материал становится плотным. Однако из-за непрерывающейся реакции, внутри готового продукта остаются пузырьки воздуха. В связи с этим применяется специальное оборудование и соблюдается строгий температурный режим, что позволяет минимизировать набор материалом пор. Тип С это неплавкий нерастворимый пластик, имеющий самые высокие эксплуатационные качества.
Для снижения себестоимости производства бакелита, в особенности в твердом виде, в него могут включаться дешевые наполнители. Это может быть графит, песок, асбест, опилки и т.д. При смешивании с массой пластика они увеличивают его объем. Внешне это может быть вообще незаметно, если производитель использует налаженную схему работы. Такой наполнитель может быть в массе или располагаться по центру изделия, то есть не просматриваться по его наружной стороне.
Очень популярной является композиция бакелита на основе древесной муки. Это крайне распространенный материал, чему поспособствовала дешевизна его производства. Он на 40-60% состоит из древесной муки. За счет ее мелкой дисперсии сторонние включения при должном количестве красящего пигмента совершенно незаметны. В результате получается очень легкий пластик, но с меньшими прочностными характеристиками, чем у чистого бакелита.
Область применения
Сфера использования бакелита как материала очень обширна, причем включает совершенно не связанные между собой направления. Из него делают:
Из бакелита изготавливается бижутерия, причем достаточно дорогостоящая. Она получается очень легкой, что и является одной из главных причин использования этого пластика. Из него делают серьги, броши, бусы, браслеты, кольца. Очень популярной является имитация янтаря из бакелита.
Не застывший пластик используется в качестве связующего материала при изготовлении текстолита, стеклотекстолита. После термического прессования пропитанных им слоев ткани получаются плотные пластины, которые можно использовать в качестве печатных плат. Они легкие, прочные, стойкие к колебаниям влажности и нагреву.
Материал не является пищевым пластиком, однако его используют для изготовления ручек для сковородок и прочей утвари, при условии, что они не будут контактировать с продуктами. За счет высокой температурной устойчивости и низкой теплопроводности, такие накладки предотвращают ожоги рук.
За счет твердости и гладкости материала из него можно делать различные аксессуары. Примером его применения являются шахматные фигуры, шашки и прочие настольные игры более дорогого ценового сегмента. Старые шахматные наборы практически все сделаны из бакелита. Такие фигурки благодаря твердости пластика очень хорошо сохраняют глянец, практически не затираются.
Жидкое связующее вещество из бакелита используют для изготовления влагостойкой фанеры. После термической обработки оно надежно склеивает листы шпона между собой. За счет этого они не могут рассохнуться, или расслоиться при избыточной влажности. Фанера на таком связующем встречается не так часто, но отличается от прочих влагостойких разновидностей большей надежностью сроком службы.
С появлением новых термостойких видов пластика, использование бакелита по многим направлениям отошло на второй план. Однако он по-прежнему применяется как связующее вещество при изготовлении абразивных материалов. К примеру, жидким бакелитом приклеиваются абразивные камушки на тканное или бумажное основание при изготовлении наждачной бумаги.
Вреден ли бакелит
Долгое время считалось, что данный пластик является вредным для здоровья. Это объяснялось тем, что работники предприятий по его производству имели специфические профессиональные болезни. В первую очередь это касается появления кожных заболеваний. Все это было последствие вдыхания испарений фенола. На самом деле готовое изделие из бакелита после затвердевания является полностью безопасным. Оно уже не источает вредные испарения. Поэтому изделия из данного пластика можно использовать практически в любой сфере, даже носить украшения из него не снимая годами.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Бакелитовая смола
Бакелитовая смола изготовляется из 100 частей фенола, 95 частей формалина, 16 частей анилина и 12 частей аммиака. [1]
Бакелитовая смола применяется как связующее в пластмассах и для получения бакелитовых лаков. [2]
Бакелитовая смола наносится с обеих сторон бумаги. [3]
Бакелитовая смола наносится с обеих сторон бумаги. [5]
Рассмотренная бакелитовая смола была получена на основе фенола и формальдегида и поэтому называется фенолоформальдегидной. Если вместо фенола взять крезол ( СН3С6Н4ОН), представляющий собой маслянистую жидкость, и провести реакцию поликонденсации между крезолом и формальдегидом, то образуется крезолоформальдегидная бакелитовая смола. Она обладает лучшими электрическими характеристиками, чем фенолоформальдегидная смола. [6]
С бакелитовая смола тверда, но хрупка, ма логигроскопична, имеет более высокие электроизоляционные свойства. [8]
Изготовление бакелитовых смол и лаков. [10]
Пропитанная бакелитовой смолой древесина в ряде производств может быть применена как заменитель свинца, других цветных металлов и легированных сталей. Из нее могут быть изготовлены хранилища, баки, резервуары, цистерны, трубопроводы, вентиляционные коммуникации, эксгаустеры, мешалки, реакторы и другие аппараты и детали, подвергающиеся воздействию перечисленных выше агрессивных сред. [12]
Это свойство бакелитовой смолы широко использует практика для изготовления разнообразных изделий. [14]
Процесс производства бакелитовых смол и лаков начинается с подготовки сырья. Особенно тщательно следует отнестись к подготовке фенола, в частности, к его выплавке, с которой и начинается производство бакелитовых смол. [15]
Бакелит: структура, свойства, получение и применение
Содержание:
Его название произошло от его изобретателя: американского химика, родившегося в Бельгии, Лео Бекеланда, который в 1907 году добился производства и улучшения этого полимера; затем основал General Bakelite Company в 1910 году. Сначала, изменяя физические параметры, бакелит состоял из губчатого и хрупкого твердого вещества, имеющего небольшую ценность.
После восьми лет работы в лаборатории ему удалось получить бакелит, который был достаточно прочным и термостабильный, с высокой стоимостью благодаря своим свойствам. Таким образом, бакелит заменил другие пластмассовые материалы природного происхождения; родился первый чисто искусственный полимер.
Однако в настоящее время его заменили другие пластмассы, и он встречается в основном в аксессуарах или предметах 20-го века. Например, телефон на картинке выше сделан из бакелита, как и многие предметы такого же черного цвета, как этот, янтарного или белого (по внешнему виду напоминающие слоновую кость).
Бакелитовая структура
Обучение
Определив бакелит как полимерную смолу, состоящую из фенола и формальдегида, то обе молекулы должны соответствовать своей структуре, ковалентно объединенные каким-то образом; иначе этот полимер никогда не проявил бы своих характерных свойств.
Поскольку он богат электронами, он может быть атакован электрофилом (разновидность, жаждущая электронов); такие как молекула CH2ИЛИ.
Орто- и пара-замены
Метиленовый мостик не соединяет два фенольных кольца в произвольных положениях. Если структура наблюдается, можно будет проверить, что связи находятся в соседних и противоположных положениях по отношению к группе ОН; это орто- и пара-положения соответственно. Затем в этих положениях происходят замещения или атаки в фенольное кольцо или из него.
Трехмерность сети
Если вспомнить химическую гибридизацию, то углерод метиленовых мостиков sp 3 ; следовательно, это тетраэдр, который размещает свои связи вне или ниже той же плоскости. Следовательно, кольца не лежат в одной плоскости, а их грани имеют разную ориентацию в пространстве:
В зависимости от условий процесса сеть может принимать «набухшую морфологию», что нежелательно для свойств пластика. Чем он компактнее, тем лучше будет выступать в качестве материала.
Свойства
Если взять бакелит как сеть фенольных колец, соединенных метиленовыми мостиками, можно понять причину его свойств. Основные из них указаны ниже:
-Это термореактивный полимер; то есть, когда он затвердеет, он не может быть сформирован под действием тепла, даже становясь еще более спекшимся.
-Его средняя молекулярная масса обычно очень высока, что делает куски бакелита значительно тяжелее по сравнению с другими пластиками того же размера.
— При трении и повышении температуры он издает характерный запах формальдегида (органолептическое распознавание).
-После формования, поскольку это термореактивный пластик, он сохраняет свою форму и противостоит коррозионному воздействию определенных растворителей, повышению температуры и царапинам.
-Это ужасный проводник тепла и электричества.
-Издает характерный звук при ударе по двум кусочкам бакелита, что помогает его качественно идентифицировать.
-Вновь синтезированный, имеет смолистую консистенцию и коричневый цвет. Когда он застывает, он приобретает разные оттенки коричневого, пока не станет черным. В зависимости от того, чем он наполнен (асбест, дерево, бумага и т. Д.), Он может иметь цвета от белого до желтого, коричневого или черного.
Получение
Для получения бакелита сначала требуется реактор, в котором смешивают фенол (чистый или из каменноугольной смолы) и концентрированный раствор формальдегида (37%), поддерживая молярное соотношение фенол / формальдегид равным 1. Реакция начинается полимеризация путем конденсации (потому что вода, небольшая молекула) высвобождается.
Затем смесь нагревают при перемешивании и в присутствии кислотного катализатора (HCl, ZnCl2, H3PO4и т. д.) или базовый (NH3). Получают коричневую смолу, к которой добавляют еще формальдегид и нагревают под давлением примерно до 150 ° C.
Позже смола охлаждается и затвердевает в контейнере или форме вместе с наполнителем (уже упомянутым в предыдущем разделе), что способствует определенному типу текстуры и желаемым цветам.
Приложения
Поскольку он плохо проводит тепло и электричество, он использовался в качестве изоляционного пластика в монтажных коробках, в качестве компонента электрических систем радиоприемников, лампочек, самолетов и всех видов важных устройств во время мировых войн.
Его прочная консистенция была достаточно привлекательной для дизайна резных шкатулок и украшений. Что касается украшения, когда бакелит смешивают с деревом, второму придают пластиковую текстуру, из которой сделаны доски или композитные доски для покрытия полов (верхнее изображение) и жилых помещений.
Ссылки
Люди со СПИДом: это ваши особые потребности
Бакелит в украшениях, посуде и машиностроении: свойства и особенности полимера
Бакелит как первый вариант пластмассы был изобретен на заре XX века американским химиком бельгийского происхождения Лео Бакеландом. Материал широко применяется в промышленности и ювелирной сфере. Винтажные изделия из настоящего бакелита имеют высокую коллекционную ценность.
Особенности и свойства материала
Бакелит представляет собой сильновулканизированный каучук, в производстве которого формальдегидные смолы конденсируют с фенолами в присутствии щелочи. Сегодня формула изменена, из состава убрана часть токсичных веществ, вредность которых в начале XXвека еще не была известна.
Размышляя над тем, что такое бакелит, стоит знать, что он позиционируется как термостойкий и легкий материал искусственного происхождения. Является отменным диэлектриком, отличается высокой инертностью к атмосферным воздействиям, легко поддается обработке механическим способом. Визуально полимер имеет сходство с янтарем, целлулоидом, эбонитом, люцитом. Способен имитировать разные текстуры, в том числе слоновую кость, коралл, панцирь черепахи.
Лео Бакеланд запатентовал формулу пластика в 1909 году. Он основал бренд BakeliteCorporation, который вплоть до 1927 года выпускал бакелит. Однако после того, как истек срок патента, производством бакелита, как и люцита и целлулоида, стали зарабатывать различные компании в США и по всему миру.
Как выглядит Бакелит
Бакелитовыеизделия рекомендуется хранить в защищенном от прямого солнечного света месте, так как под воздействием ультрафиолета материал приобретает темный оттенок.
Сферы применения
Изобретение Бакеланда изначально находило применение исключительно в промышленности в силу негорючести и высокой прочности основы. Позже им заинтересовались и ювелиры, которым понравился фактурный и легкий материал с разнообразием цветовой палитры. Пластик зарекомендовал себя в качестве безупречного сырья для изготовления недорогих украшений.
Бакелит востребован в различных сферах промышленности и народного хозяйства:
Бакелитовую посуду с антипригарным покрытиемиспользуют даже для приготовления запеканок в духовке. При этом стоит учитывать, что при длительном воздействии высоких температур данный полимер может обуглиться.
Пластик в жидком виде используется для склеивания деталей холодного и горячего прессования. Он востребован при изготовлении шпона, так как прекрасно справляется с функцией фиксирующей основы. Материал также применяют в качестве связующего компонента при производстве абразивов.
Особенности украшений из бакелита
В период сложной экономики 30-х годов прошлого века изобретение Бакеланда стало находкой для ювелиров. В силу недоступности дорогостоящих украшений модницы с удовольствием дополняли наряды костюмной бижутерией в виде эффектных бакелитовых колье, носили броши, бусы и браслеты из этого материала.
Востребованность бакелита в качестве сырья для изготовления бижутерии и стильных аксессуаров обуславливается рядом факторов:
Начало популярности бакелитовой бижутерии приходится на 20-е годы прошлого столетия, а в период Великой депрессии производство украшений из данного полимера достигло апогея. В мастерских применяли различные техники обработки бижутерного материала от полноценной резьбы до легкого процарапывания поверхности. Особенно привлекательны винтажные резные изделия с глубокими выемками.
Цветовая палитра и названия
Определенные цвета бакелита приобрели собственные названия:
Версии полупрозрачной палитры:
Изделия из бакелита
Поклонниками украшений из бакелита были известные кутюрье, которые умело использовали пластиковую бижутерию в создании стильных повседневных образов и изумительных нарядов для вечера. В коллекциях Коко Шанель особое внимание уделяется бакелитовым аксессуарам, дизайнер сама позирует в них и пропагандирует среди модниц. Кутюрье Поль Пуаре презентует стильные украшения из бакелита Prystal– «чистый» – идеально прозрачного цвета Applejuice, незамутненного цветовыми добавками.
В современном ювелирном производстве практикуется переработка старого бакелита. К примеру, используются предметы старины (корпусы радиоприемников и телефонных аппаратов, клавиши пианино), на основе которых изготавливают новые изделия ручной работы. В отдельных случаях реализуют материал на вес, и ценавещиц из старинного бакелитаопределяется за граммы. Также стоимость конкретного изделия зависит от коллекционной ценности. Вещицы ирисового и зеленого цвета представлены в относительно доступном диапазоне. Являются редкостью винтажные броши в виде бакелитовых фигурок и браслеты.
Как отличить бакелит от подделки?
В поисках винтажной бижутерии можно наткнуться и на отменную подделку. Чтобы не оказаться в числе жертв махинаций мошенников, следует знать, как удостовериться в подлинности изделий из бакелита:
Способы определения подлинности бакелитовых бус:
Наиболее ценными считаются антикварные решения из бусин-бочонков насыщенно-бордового цвета. Нередко верхний слой бусин снимают, чтобы обновить изделие, которое приобретает более светлый оттенок. Со временем под воздействием ультрафиолета материал снова темнеет.