베이클라이트 페놀 및 포름 알데히드, 정밀 화학 정의 고분자 수지 및 수산화 polioxibenciletilenglicol이다. 이 소재의 출현과 상용화는 플라스틱 시대의 시작을 알 렸습니다. 그것은 무수한 가정, 화장품, 전기, 심지어 군사용 물건의 일부였습니다.
그 이름은 벨기에에서 태어난 미국 화학자 인 Leo Baekeland에서 유래했습니다. 1907 년에이 고분자의 생산과 개선을 이룩했습니다. 그 후 1910 년에 General Bakelite Company를 설립했습니다. 처음에는 관련된 물리적 변수를 수정하는 동안 Bakelite는 거의 가치가없는 해면질의 부서지기 쉬운 고체로 구성되었습니다.
베이클라이트 폴리머로 만든 레트로 폰. 출처 : Pexels.
실험실에서 8 년 동안 일한 후 그는 그 특성으로 인해 높은 가치를 지닌 충분히 견고하고 내열성이있는 베이클라이트를 얻을 수있었습니다. 따라서 베이클라이트는 천연 유래의 다른 플라스틱 재료를 대체했습니다. 최초의 순수 인공 폴리머가 탄생했습니다.
그러나 오늘날에는 다른 플라스틱으로 대체되어 주로 20 세기의 액세서리 나 물건에서 발견됩니다. 예를 들어, 위 그림의 전화기는 이와 유사한 검은 색 또는 호박색 또는 흰색 (상아 모양을 닮은)의 많은 물체처럼 베이클라이트로 만들어졌습니다.
베이클라이트 구조
훈련
페놀-포름 알데히드 중합체, 베이클라이트의 3 차원 네트워크 형 구조 형성. 출처 : MaChe.
베이클라이트를 페놀과 포름 알데히드의 고분자 수지로 정의하면 두 분자는 어떤 방식 으로든 공유 결합 된 구조를 따라야합니다. 그렇지 않으면이 폴리머는 그 특성을 결코 나타내지 않았을 것입니다.
페놀은 벤젠 고리에 직접 연결된 OH 그룹으로 구성됩니다. 포름 알데히드는 O = CH 2 또는 CH 2 O 의 분자입니다 (상단 이미지). 페놀은 전자가 풍부하기 때문에 OH는 전자를 자기쪽으로 끌어 당기지 만 방향족 고리에 의한 비편 재화에도 기여합니다.
전자가 풍부하기 때문에 친전 자체 (전자가 부족한 종)의 공격을받을 수 있습니다. 예를 들어, CH 2 O 분자 .
매체가 산성 (H인지에 따라 + ) 또는 (OH 염기성 - (포름 공격 페놀) 또는 친 핵성 (공격 페놀 포름 알데히드)의 친 전자 성 공격 할 수있다). 그러나 결국 CH 2 O는 페놀의 H를 대체하여 메틸 올 그룹 인 -CH 2 OH가됩니다. -CH 2 OH 2 + 산 중간 또는 -CH에서 2 O - 염기성 매체.
산성 매질을 가정하면 -CH 2 OH 2 + 는 두 번째 페놀 고리의 친 전자 공격이 발생하는 동시에 물 분자를 잃습니다. 그런 다음 메틸렌 브리지 -CH 2- 가 형성됩니다 (이미지에서 파란색으로 표시됨).
직교 및 파라 대체
메틸렌 브릿지는 임의의 위치에서 두 개의 페놀 고리를 결합하지 않습니다. 구조가 관찰되면 결합이 OH 그룹과 인접하고 반대 위치에 있는지 확인할 수 있습니다. 이들은 각각 직교 및 파라 위치입니다. 그런 다음 페놀 고리에 대한 치환 또는 공격이 이러한 위치에서 발생합니다.
네트워크의 3 차원 성
화학적 혼성화를 기억하면, 메틸렌 브릿지의 탄소는 sp 3입니다 . 따라서 동일한 평면의 바깥 쪽이나 아래쪽에 결합을 배치하는 4 면체입니다. 결과적으로 링은 같은 평면에 있지 않으며 그면은 공간에서 다른 방향을 갖습니다.
베이클라이트의 3 차원 구조 부분. 출처 : Wikimedia Commons.
한편, 치환이 -orto 위치에서만 발생하면 폴리머 사슬이 얻어진다. 그러나 폴리머가 -para 위치를 통해 성장함에 따라 일종의 메쉬 또는 3 차원 페놀 고리 네트워크가 형성됩니다.
공정 조건에 따라 네트워크는 플라스틱의 특성에 바람직하지 않은 "팽윤 된 형태"를 채택 할 수 있습니다. 더 콤팩트할수록 재료로 더 잘 작동합니다.
속성
그런 다음 베이클라이트를 메틸렌 다리로 연결된 페놀 고리 네트워크로 간주하면 그 특성에 대한 이유를 이해할 수 있습니다. 주요 내용은 다음과 같습니다.
-열경화성 폴리머입니다. 즉, 일단 굳어지면 열의 영향으로 성형 될 수 없으며 심지어 더 굳어집니다.
-평균 분자량은 일반적으로 매우 높기 때문에 같은 크기의 다른 플라스틱에 비해 베이클라이트 조각이 상당히 무겁습니다.
-문지르면 온도가 상승하면 포름 알데히드 특유의 냄새가납니다 (관능 인식).
-일단 성형되고 열경화성 플라스틱이므로 모양을 유지하고 특정 용매의 부식 효과, 온도 상승 및 스크래치에 저항합니다.
-그것은 열과 전기의 끔찍한 전도체입니다.
-베이클라이트 두 조각을 치면 특징적인 소리가 나기 때문에 정 성적으로 식별하는 데 도움이됩니다.
-새로 합성하여 수지의 일관성을 가지며 색상이 갈색입니다. 굳어지면 검은 색으로 변할 때까지 다른 색조의 갈색을 얻습니다. 채워지는 내용물 (석면, 목재, 종이 등)에 따라 흰색에서 노란색, 갈색 또는 검은 색까지 다양한 색상을 나타낼 수 있습니다.
구하기
베이클라이트를 얻으려면 먼저 페놀 (순수 또는 콜타르)과 농축 된 포름 알데히드 용액 (37 %)을 혼합하고 페놀 / 포름 알데히드 몰비를 1로 유지하는 반응기가 필요합니다. 반응이 시작됩니다. 응축을 통한 중합 반응 (물, 작은 분자 때문에)이 방출됩니다.
그 다음 혼합물을 산 (HCl, ZnCl 2 , H 3 PO 4 등) 또는 염기성 (NH 3 ) 촉매의 존재하에 교반하면서 가열 합니다. 더 많은 포름 알데히드가 첨가 된 갈색 수지가 얻어지고 압력 하에서 약 150 ° C로 가열됩니다.
나중에 수지는 특정 유형의 질감과 바람직한 색상을 선호하는 충전 재료 (이미 이전 섹션에서 언급)와 함께 용기 또는 몰드에서 냉각 및 고형화됩니다.
응용
플라스틱 목재 널빤지. 출처 : English Wikipedia의 VarunRajendran
베이클라이트는 20 세기 전반과 중반의 전형적인 플라스틱입니다. 전화, 명령 상자, 체스 말, 차량 도어 핸들, 도미노, 당구 공; 지속적으로 약간의 충격이나 움직임을받는 모든 물체는 베이클라이트로 만들어집니다.
열과 전기의 전도도가 좋지 않기 때문에 회로 상자의 절연 플라스틱으로, 세계 대전 중 라디오, 전구, 비행기 및 모든 종류의 필수 장치의 전기 시스템 구성 요소로 사용되었습니다.
단단한 일관성은 조각 된 상자와 보석의 디자인에 충분히 매력적이었습니다. 장식 측면에서 베이클라이트가 목재와 섞일 때 두 번째는 플라스틱 질감이 주어지며 바닥 (상단 이미지)과 가정 공간을 덮기 위해 판자 또는 합성 보드가 만들어졌습니다.
참고 문헌
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- NYU Tandon. (2017 년 12 월 5 일). 조명, 카메라, 베이클라이트! 학생 사무국에서는 재미 있고 유익한 영화의 밤을 개최합니다. 출처 : engineering.nyu.edu