Baquelite - Bakelite
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol )
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ChemSpider | |
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Propriedades | |
(C 6 H 6 O · CH 2 O) n | |
Massa molar | Variável |
Aparência | Sólido castanho |
Densidade | 1,3 g / cm 3 |
Condutividade térmica | 0,2 W / (m · K) |
Índice de refração ( n D )
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1,63 |
Termoquímica | |
Capacidade de calor ( C )
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0,92 kJ / (kg · K) |
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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Referências da Infobox | |
Polyoxybenzylmethylenglycolanhydride , melhor conhecido como baquelite ( / b eɪ k əl aɪ t / BAY -kə-Lyte ; por vezes escrito Baekelite ), foi o primeiro plástico feito a partir de componentes sintéticos. É uma resina de fenol formaldeído termoendurecível , formada a partir de uma reação de condensação do fenol com o formaldeído . Foi desenvolvido pelo químico belga-americano Leo Baekeland em Yonkers, Nova York , em 1907.
A baquelite foi patenteada em 7 de dezembro de 1909. A criação de um plástico sintético foi revolucionária por sua não condutividade elétrica e propriedades resistentes ao calor em isoladores elétricos, invólucros de rádio e telefone e diversos produtos como utensílios de cozinha, joias, hastes de cachimbo, brinquedos infantis e armas de fogo. O apelo " retrô " dos antigos produtos de baquelite os tornou colecionáveis.
A baquelita foi designada como marco histórico nacional da química em 9 de novembro de 1993, pela American Chemical Society, em reconhecimento à sua importância como o primeiro plástico sintético do mundo .
História
Baekeland já era rico devido à invenção do papel fotográfico Velox quando começou a investigar as reações do fenol e do formaldeído em seu laboratório doméstico. Os químicos começaram a reconhecer que muitas resinas e fibras naturais eram polímeros . A intenção inicial de Baekeland era encontrar um substituto para a goma-laca , um material em estoque limitado porque era feito naturalmente a partir da excreção de insetos lac (especificamente Kerria lacca ). Baekeland produziu uma goma-laca de fenol-formaldeído solúvel chamada "Novolak", mas não foi um sucesso de mercado.
Baekeland então começou a fazer experiências no fortalecimento da madeira, impregnando-a com uma resina sintética, em vez de revesti-la. Ao controlar a pressão e a temperatura aplicadas ao fenol e ao formaldeído , Baekeland produziu um material moldável rígido que chamou de "baquelita", em homenagem a si mesmo. Foi o primeiro plástico termoendurecível sintético produzido, e Baekeland especulou sobre "os mil e um ... artigos" que ele poderia ser usado para fazer. Baekeland considerou a possibilidade de usar uma ampla variedade de materiais de enchimento, incluindo algodão, bronze em pó e pó de ardósia, mas teve mais sucesso com madeira e fibras de amianto, embora o amianto tenha sido gradualmente abandonado por todos os fabricantes devido a leis ambientais mais rígidas.
Baekeland entrou com um número significativo de patentes na área. Baekeland, seu "método de fazer produtos insolúveis de fenol e formaldeído", foi apresentado em 13 de julho de 1907 e concedido em 7 de dezembro de 1909. Baekeland também entrou com pedido de proteção de patente em outros países, incluindo Bélgica, Canadá, Dinamarca, Hungria, Japão, México, Rússia e Espanha. Ele anunciou sua invenção em uma reunião da American Chemical Society em 5 de fevereiro de 1909.
Baekeland iniciou a produção semicomercial de seu novo material em seu laboratório doméstico, comercializando-o como material para isoladores elétricos. No verão de 1909, ele licenciou os direitos da Europa continental para a Rütger AG. A subsidiária então formada, Bakelite AG, foi a primeira a produzir Baquelite em escala industrial. [1]
Em 1910, Baekeland estava produzindo material suficiente nos EUA para justificar a expansão. Ele formou a General Bakelite Company of Perth Amboy, NJ, como uma empresa norte-americana para fabricar e comercializar seu novo material industrial. Ele também fez conexões no exterior para produzir materiais em outros países.
Bijker apresenta uma discussão detalhada sobre o desenvolvimento da baquelita e a produção de várias aplicações de materiais pela empresa de baquelite. A partir de 1911, o foco principal da empresa era o verniz laminado, cujo volume de vendas superou amplamente tanto o material de moldagem quanto a resina fundida. Em 1912, o material de moldagem estava ganhando espaço, mas seu volume de vendas para a empresa não ultrapassou o de verniz laminado até a década de 1930.
Como os números de vendas também mostram, a Bakelite Company produziu resina fundida "transparente" (que não incluía enchimento) para um pequeno mercado existente durante as décadas de 1910 e 1920. Blocos ou hastes de resina fundida, também conhecidas como "âmbar artificial", eram usinadas e esculpidas para criar itens como hastes de cachimbo, piteiras e joias. No entanto, a demanda por plásticos moldados levou a empresa de baquelite a se concentrar na moldagem, ao invés de se concentrar em resinas sólidas fundidas.
A Bakelite Corporation foi formada em 1922 após litígios de patentes favoráveis à Baekeland, a partir de uma fusão de três empresas: Baekeland's General Bakelite Company; a Condensite Company, fundada por JW Aylesworth; e a Redmanol Chemical Products Company , fundada por Lawrence V. Redman . Sob o diretor de publicidade e relações públicas Allan Brown, que veio da Condensite para a baquelita, a baquelita foi agressivamente comercializada como "o material para mil usos". Um pedido de marca registrada com a letra B acima do símbolo matemático do infinito foi feito em 25 de agosto de 1925 e alegou que a marca estava em uso em 1º de dezembro de 1924. Uma ampla variedade de usos foi listada em seus pedidos de marca registrada.
A primeira edição da revista Plastics , de outubro de 1925, trazia baquelita em sua capa e incluía o artigo "Baquelita - o que é", de Allan Brown. A gama de cores disponíveis incluía "preto, marrom, vermelho, amarelo, verde, cinza, azul e combinações de dois ou mais deles". O artigo enfatizou que a baquelita veio em várias formas. "A baquelita é fabricada em diversas formas para atender a diversos requisitos. Em todas essas formas a base fundamental é a resina de baquelita inicial. Essa variedade inclui material transparente, para joalheria, artigos de fumante, etc .; cimento, usado na vedação de lâmpadas elétricas em bases de metal; vernizes, para impregnar bobinas elétricas, etc.; lacas, para proteger a superfície do hardware; esmaltes, para dar revestimento resistivo a equipamentos industriais; Baquelita laminada, usada para engrenagens silenciosas e isolamento; e material de moldagem, a partir do qual são formados inúmeros artigos de utilidade e beleza. O material de moldagem é preparado normalmente pela impregnação de substâncias celulósicas com a resina 'não curada' inicial. " Em um relatório de 1925, a Comissão Tarifária dos Estados Unidos saudou a fabricação comercial de resina fenólica sintética como "uma conquista distintamente americana" e observou que "a publicação de números, no entanto, seria uma divulgação virtual da produção de uma empresa individual" .
Na Inglaterra, Bakelite Limited, uma fusão de três fornecedores britânicos de resina de fenol formaldeído (Damard Lacquer Company Limited de Birmingham , Mouldensite Limited de Darley Dale e Redmanol Chemical Products Company de Londres ), foi formada em 1926. Uma nova fábrica de baquelite foi inaugurada em Tyseley , Birmingham, por volta de 1928. Foi demolido em 1998.
Uma nova fábrica foi inaugurada em Bound Brook, Nova Jersey , em 1931.
Em 1939, as empresas foram adquiridas pela Union Carbide and Carbon Corporation .
Em 2005, o fabricante alemão de baquelite Bakelite AG foi adquirido pela Borden Chemical de Columbus, OH, agora Hexion Inc. [2]
Além do material de baquelite original, essas empresas acabaram fabricando uma ampla gama de outros produtos, muitos dos quais eram comercializados sob a marca "plásticos de baquelite". Estes incluíam outros tipos de resinas fenólicas fundidas semelhantes à Catalina e resinas de ureia-formaldeído, que podiam ser feitas em cores mais brilhantes do que o polioxibenzilmetilenoglicolanidrido.
Depois que as patentes de aquecimento e pressão de Baekeland expiraram em 1927, a Bakelite Corporation enfrentou séria competição de outras empresas. Como a baquelita moldada incorporava enchimentos para lhe dar resistência, tendia a ser feita em cores escuras ocultas. Em 1927, contas, pulseiras e brincos foram produzidos pela empresa Catalin , através de um processo diferente que lhes permitiu introduzir 15 novas cores. Joias translúcidas, fichas de pôquer e outros itens feitos de resinas fenólicas foram introduzidos na década de 1930 ou 1940 pela empresa Catalin sob o nome de Prystal. A criação de resinas fenólicas marmorizadas também pode ser atribuída à empresa Catalin.
Síntese
Vídeo externo | |
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“Making Bakelite Plastic” , NileRed |
A fabricação de baquelite é um processo de várias etapas. Ele começa com o aquecimento do fenol e do formaldeído na presença de um catalisador, como ácido clorídrico, cloreto de zinco ou a base de amônia. Isso cria um produto de condensação líquido, conhecido como Baquelite A , que é solúvel em álcool, acetona ou fenol adicional. Mais aquecido, o produto torna-se parcialmente solúvel e ainda pode ser amolecido pelo calor. O aquecimento sustentado resulta em uma "goma dura insolúvel". No entanto, as altas temperaturas necessárias para criar isso tendem a causar espuma violenta da mistura quando feito na pressão atmosférica padrão, o que resulta no material resfriado sendo poroso e quebrável. O passo inovador de Baekeland foi colocar seu "último produto de condensação" em um "Bakelizer" em forma de ovo. Ao aquecê-lo sob pressão, a cerca de 150 ° C (300 ° F), Baekeland foi capaz de suprimir a formação de espuma que ocorreria de outra forma. A substância resultante é extremamente dura e infusível e insolúvel.
Moldagem por compressão
A baquelita moldada se forma na reação de condensação de fenol e formaldeído, com farinha de madeira ou fibra de amianto como carga, sob alta pressão e calor em um período de alguns minutos de cura . O resultado é um material plástico rígido. O amianto foi gradualmente abandonado como enchimento porque muitos países proibiram a produção de amianto.
O processo de moldagem da baquelite apresentou várias vantagens. A resina de baquelite pode ser fornecida como pó ou como pastilhas pré-formadas parcialmente curadas, aumentando a velocidade da fundição. As resinas termofixas, como a baquelite, exigiam calor e pressão durante o ciclo de moldagem, mas podiam ser removidas do processo de moldagem sem serem resfriadas, novamente tornando o processo de moldagem mais rápido. Além disso, por causa da superfície polida lisa resultante, os objetos de baquelite exigiam menos acabamento. Milhões de peças poderiam ser duplicadas de forma rápida e relativamente barata.
Folha fenólica
Outro mercado para a resina de baquelite era a criação de materiais em folhas fenólicas. A folha fenólica é um material duro e denso feito pela aplicação de calor e pressão a camadas de papel ou tecido de vidro impregnado com resina sintética. Papel, tecidos de algodão, tecidos sintéticos, tecidos de vidro e tecidos não tecidos são todos os materiais possíveis usados na laminação. Quando o calor e a pressão são aplicados, a polimerização transforma as camadas em plástico laminado industrial termoendurecível .
A folha fenólica de baquelita é produzida em muitos tipos comerciais e com vários aditivos para atender a diversos requisitos mecânicos, elétricos e térmicos. Alguns tipos comuns incluem:
- NEMA XX reforçado com papel de acordo com MIL-I-24768 PBG. Aplicações elétricas normais, resistência mecânica moderada, temperatura de operação contínua de 250 ° F (120 ° C).
- Lona reforçada NEMA C por MIL-I-24768 TIPO FBM NEMA CE por MIL-I-24768 TIPO FBG. Boa resistência mecânica e ao impacto com temperatura de operação contínua de 250 ° F (120 ° C).
- Linho reforçado NEMA L por MIL-I-24768 TIPO FBI NEMA LE por MIL-I-24768 TIPO FEI. Boa resistência mecânica e elétrica. Recomendado para peças intrincadas de alta resistência. Temperatura de operação contínua 250 ° F (120 ° C).
- NEMA N-1 reforçado com nylon de acordo com MIL-I-24768 TIPO NPG. Propriedades elétricas superiores em condições úmidas, resistente a fungos, temperatura de operação contínua de 160 ° F (70 ° C).
Propriedades
A baquelita possui várias propriedades importantes. Pode ser moldado muito rapidamente, diminuindo o tempo de produção. As molduras são lisas, mantêm sua forma e são resistentes ao calor, arranhões e solventes destrutivos. Também é resistente à eletricidade e valorizado por sua baixa condutividade. Não é flexível.
Os produtos de resina fenólica podem inchar ligeiramente sob condições de umidade extrema ou umidade perpétua. Quando esfregada ou queimada, a baquelita tem um odor característico, acre, adocicado ou de peixe.
Aplicativos e usos
As características da baquelite tornam-na particularmente adequada como composto de moldagem, adesivo ou aglutinante, verniz e revestimento protetor. A baquelite era particularmente adequada para as indústrias elétricas e automobilísticas emergentes por causa de sua resistência extraordinariamente alta à eletricidade, calor e ação química.
O primeiro uso comercial de baquelite na indústria elétrica foi a moldagem de minúsculas buchas isolantes, feitas em 1908 para a Weston Electrical Instrument Corporation por Richard W. Seabury, da Boonton Rubber Company. A baquelite logo foi usada para peças não condutoras de telefones, rádios e outros dispositivos elétricos, incluindo bases e soquetes para lâmpadas e tubos de elétrons (tubos de vácuo), suportes para qualquer tipo de componentes elétricos, tampas distribuidoras de automóveis e outros isolantes. Em 1912, já era utilizado para a fabricação de bolas de bilhar, pois sua elasticidade e o som que emitia eram parecidos com o do marfim.
Durante a Primeira Guerra Mundial, a baquelite foi amplamente utilizada, principalmente em sistemas elétricos. Projetos importantes incluíram o motor do avião Liberty , o telefone sem fio e o telefone por rádio, e o uso de hélices de baquelite micarta no bombardeiro NBS-1 e no avião DH-4B .
A disponibilidade, facilidade e velocidade de moldagem da baquelite ajudaram a reduzir os custos e aumentar a disponibilidade do produto, de modo que telefones e rádios se tornaram bens de consumo doméstico comuns. Também foi muito importante para a indústria automobilística em desenvolvimento. Ele logo foi encontrado em uma miríade de outros produtos de consumo, desde hastes de tubos e botões a boquilhas de saxofone, câmeras, primeiras metralhadoras e invólucros de eletrodomésticos. A baquelite também era muito usada na fabricação de painéis de alça moldados (cordoalhas) em revólveres, submetralhadoras e metralhadoras, bem como em numerosos cabos de faca e "escalas" ao longo da primeira metade do século XX.
A partir da década de 1920, tornou-se um material popular para joalheria. A designer Coco Chanel incluiu pulseiras de baquelite em suas coleções de bijuterias. Designers como Elsa Schiaparelli o usaram em joias e também em botões de vestido especialmente projetados. Mais tarde, Diana Vreeland , editora da Vogue , ficou entusiasmada com a baquelite. A baquelite também foi usada para fazer caixas de apresentação para relógios Breitling .
Em 1930, o designer Paul T. Frankl considerou a baquelite uma "Materia Nova", "expressiva de nossa época". Na década de 1930, a baquelite era usada para peças de jogos como peças de xadrez, fichas de pôquer, dominó e jogos de mahjong . Os utensílios de cozinha feitos com baquelite, incluindo vasilhas e baixelas, foram promovidos por sua resistência ao calor e ao lascamento. Em meados da década de 1930, a Northland comercializou uma linha de esquis com base "Ebonite" preta, revestimento de Baquelita. Em 1935, foi usado em guitarras elétricas de corpo sólido . Artistas como Jerry Byrd adoravam o tom das guitarras baquelite, mas achavam difícil mantê-las afinadas.
Charles Plimpton patenteou o BAYKO em 1933 e lançou seus primeiros conjuntos de construção para o Natal de 1934. Ele chamou o brinquedo Bayko Light Constructional Sets , as palavras "Bayko Light" sendo um trocadilho com a palavra "Bakelite".
Durante a Segunda Guerra Mundial, a baquelite foi usada em uma variedade de equipamentos de guerra, incluindo óculos de proteção e telefones de campo. Também foi usado para joias patrióticas do tempo de guerra. Em 1943, a resina fenólica termofixa chegou a ser cogitada para a fabricação de moedas, devido à escassez do material tradicional. A baquelita e outros materiais não metálicos foram testados para uso com a moeda de um centavo nos Estados Unidos antes de a Casa da Moeda se estabelecer no aço revestido de zinco .
Durante a Segunda Guerra Mundial, os botões de baquelite faziam parte dos uniformes britânicos. Incluíam botões marrons para o Exército e botões pretos para o RAF .
Em 1947, o falsificador de arte holandês Han van Meegeren foi condenado por falsificação, depois que o químico e curador Paul B. Coremans provou que um suposto Vermeer continha baquelita, que van Meegeren havia usado como endurecedor de tinta.
A baquelite às vezes era usada no cabo de pistola, proteção de mão e coronha de armas de fogo. O AKM e alguns dos primeiros rifles AK-74 são frequentemente identificados erroneamente como usando baquelite, mas a maioria foi feita com AG-4S .
No final da década de 1940, os materiais mais novos estavam substituindo a baquelita em muitas áreas. Hoje em dia, os fenólicos são menos usados em produtos de consumo geral devido ao seu custo e complexidade de produção e à sua natureza quebradiça. Eles ainda aparecem em algumas aplicações onde suas propriedades específicas são necessárias, como pequenos componentes de forma precisa, cilindros de freio a disco moldados, cabos de panelas, plugues elétricos, interruptores e peças para ferros elétricos, bem como na área de tábua e tampo de mesa de baixo custo jogos produzidos na China, Hong Kong e Índia. Itens como bolas de bilhar, dominó e peças para jogos de tabuleiro como xadrez, damas e gamão são feitos de baquelita por sua aparência, durabilidade, polimento fino, peso e som. Os dados comuns às vezes são feitos de baquelita para peso e som, mas a maioria é feita de um polímero termoplástico, como acrilonitrila butadieno estireno (ABS). A baquelite continua a ser usada para isolamento de fios, pastilhas de freio e componentes automotivos relacionados e aplicações elétricas industriais. O estoque de baquelite ainda é fabricado e produzido em folhas, hastes e tubos para aplicações industriais nas indústrias eletrônica, de geração de energia e aeroespacial, e sob uma variedade de marcas comerciais.
Resinas fenólicas têm sido comumente usadas em escudos térmicos ablativos. Os escudos de calor soviéticos para ogivas ICBM e a reentrada de espaçonaves consistiam em textolita de amianto, impregnada com baquelita. A baquelita também é utilizada na montagem de amostras de metal na metalografia .
Status colecionável
Itens de baquelite, especialmente joias e rádios, tornaram-se itens de coleção populares. O termo baquelita é algumas vezes usado no mercado de revenda para indicar vários tipos dos primeiros plásticos, incluindo Catalin e Faturan , que podem ser de cores vivas, bem como itens feitos de material de baquelite.
Patentes
O Escritório de Patentes e Marcas dos Estados Unidos concedeu a Baekeland uma patente para um "Método de fabricação de produtos insolúveis de fenol e formaldeído" em 7 de dezembro de 1909. A produção de produtos de condensação duros, compactos, insolúveis e infusíveis de fenóis e formaldeído marcou o início da modernidade indústria de plásticos .
Marcas Registradas
A Georgia-Pacific obteve a marca comercial americana para baquelite da Union Carbide. BAKELITE® é agora uma marca comercial registrada globalmente da Hexion GmbH, Hexion Inc. e afiliadas.
Plásticos semelhantes
- A Catalina também é uma resina fenólica, semelhante à Baquelita, mas continha diferentes cargas minerais que permitiam a produção de cores claras.
- Os condensados são materiais termofixos semelhantes, tendo praticamente as mesmas propriedades, características e usos.
- Crystalate é um dos primeiros plásticos.
- Faturan é uma resina fenólica, também semelhante à Baquelita, que fica vermelha com o tempo, independente de sua cor original.
- Galalith é um dos primeiros plásticos derivados de produtos lácteos.
- Micarta é uma das primeiras placas isolantes compostas que usava baquelite como agente de ligação. Foi desenvolvido em 1910 pela Westinghouse Elec. & Mfg Co.
- Novotext é uma marca registrada de resina fenólica têxtil de algodão.
Veja também
- Museu da Baquelite , Williton, Somerset, Inglaterra
- Telefone Ericsson DBH 1001
- Prodema , um material de construção com núcleo de baquelite.
Referências
links externos
- Baekeland, LH (março de 1909). "A síntese, constituição e usos da baquelite" . Journal of Industrial & Engineering Chemistry . 1 (3): 149–161. doi : 10.1021 / ie50003a004 . ISSN 0095-9014 .
- All Things Bakelite: The Age of Plastic - rastreador de um filme de John Maher, com vídeo e recursos adicionais
- Coleção Amsterdam Bakelite
- Grande coleção de baquelite
- Baquelite: o material de mil utilizações
- Museu Virtual Baquelite de Ghent 1907–2007