BAKELITE: STRUKTUR, PROPERTI, PEROLEHAN, DAN APLIKASI - KIMIA - 2025

The Bakelite adalah resin polimer dari fenol dan formaldehida, definisi kimia yang tepat dan merupakan polioxibenciletilenglicol hidroksida. Kemunculan dan komersialisasi bahan ini menandai awal era plastik; itu menduduki dan merupakan bagian dari benda-benda rumah tangga, kosmetik, listrik, dan bahkan militer yang tak terhitung jumlahnya.

Namanya berasal dari penemunya: ahli kimia Amerika yang lahir di Belgia, Leo Baekeland, yang pada tahun 1907 mencapai produksi dan peningkatan polimer ini; kemudian mendirikan General Bakelite Company pada tahun 1910. Pada awalnya, sambil memodifikasi variabel fisik yang terlibat, Bakelite terdiri dari bahan padat yang kenyal dan rapuh dengan nilai kecil.

Ponsel retro yang dibuat dengan polimer Bakelite. Sumber: Pexels.

Setelah delapan tahun bekerja di laboratorium, ia berhasil mendapatkan Bakelite yang cukup padat dan termostabil, dengan nilai yang tinggi karena sifat-sifatnya. Jadi, Bakelite menggantikan bahan plastik lain yang berasal dari alam; polimer murni buatan pertama lahir.

Saat ini, bagaimanapun, telah digantikan oleh plastik lain, dan ditemukan terutama pada aksesori atau benda dari abad ke-20. Misalnya, ponsel pada gambar di atas terbuat dari Bakelite, begitu juga banyak benda berwarna hitam yang mirip dengan ini, atau kuning atau putih (tampilannya menyerupai gading).

Struktur bakelite

Latihan

Pembentukan struktur tipe jaringan tiga dimensi dari polimer fenol-formaldehida, bakelite. Sumber: MaChe.

Bakelite didefinisikan sebagai resin polimer dari fenol dan formaldehida, maka kedua molekul harus menyesuaikan strukturnya, terkait secara kovalen dalam beberapa cara; jika tidak, polimer ini tidak akan pernah menunjukkan sifat karakteristiknya.

Fenol terdiri dari gugus OH yang terhubung langsung ke cincin benzen; sedangkan formaldehida adalah molekul O = CH ₂ atau CH ₂ O (gambar atas). Fenol kaya akan elektron, karena fakta bahwa OH, meskipun menarik elektron ke arahnya, juga berkontribusi pada delokalisasinya oleh cincin aromatik.

Karena kaya akan elektron, ia dapat diserang oleh elektrofil (spesies yang haus elektron); sebagai contoh, molekul CH ₂ O.

Bergantung pada apakah medianya bersifat asam (H ⁺ ) atau basa (OH ^- ), serangannya dapat bersifat elektrofilik (serangan formaldehida fenol) atau nukleofilik (serangan fenol formaldehida). Tapi pada akhirnya, CH ₂ O menggantikan H dari fenol menjadi gugus metilol, -CH ₂ OH; -CH ₂ OH ₂ ⁺ dalam media asam, atau -CH ₂ O ^- dalam media basa.

Dengan asumsi media asam, -CH ₂ OH ₂ ⁺ kehilangan molekul air pada saat yang sama terjadi serangan elektrofilik cincin fenolik kedua. Jembatan metilen, -CH ₂ - kemudian dibentuk (berwarna biru pada gambar).

Substitusi orto dan para

Jembatan metilen tidak mengikat dua cincin fenolik pada posisi yang berubah-ubah. Jika struktur diamati, akan mungkin untuk memverifikasi bahwa ikatan berada pada posisi yang berdekatan dan berlawanan dengan gugus OH; ini adalah posisi ortho dan para, masing-masing. Kemudian, substitusi atau serangan ke atau dari cincin fenolik terjadi pada posisi ini.

Tiga dimensi jaringan

Mengingat hibridisasi kimiawi, karbon jembatan metilen adalah sp ³ ; oleh karena itu, ia adalah tetrahedron yang menempatkan ikatannya di luar atau di bawah bidang yang sama. Akibatnya, cincin tidak terletak di bidang yang sama, dan wajahnya memiliki orientasi berbeda di ruang angkasa:

Segmen struktur tiga dimensi Bakelite. Sumber: Wikimedia Commons.

Di sisi lain, ketika substitusi hanya terjadi pada posisi -orto, rantai polimer diperoleh. Tetapi, saat polimer tumbuh melalui posisi -para, semacam jaring atau jaringan cincin fenolik tiga dimensi terbentuk.

Tergantung pada kondisi proses, jaringan dapat mengadopsi "morfologi bengkak", yang tidak diinginkan untuk sifat-sifat plastik. Semakin kompak, semakin baik kinerjanya sebagai material.

Properti

Mengambil bakelite sebagai jaringan cincin fenolik bergabung dengan jembatan metilen, alasan propertinya dapat dipahami. Yang utama disebutkan di bawah ini:

-Ini adalah polimer termoseting; Artinya, setelah dipadatkan, ia tidak dapat dibentuk oleh efek panas, bahkan menjadi lebih berlapis.

-Massa molekul rata-ratanya biasanya sangat tinggi, yang membuat potongan bakelite jauh lebih berat dibandingkan plastik lain dengan ukuran yang sama.

-Ketika digosok dan suhunya meningkat, akan mengeluarkan bau khas formaldehida (pengenalan organoleptik).

-Setelah dicetak, dan karena ini adalah plastik termoset, ia mempertahankan bentuknya dan menahan efek korosif dari pelarut tertentu, peningkatan suhu, dan goresan.

-Ini adalah konduktor panas dan listrik yang buruk.

-Mengeluarkan suara khas saat dua potong Bakelite dipukul, yang membantu mengidentifikasinya secara kualitatif.

-Sintesis baru, memiliki konsistensi resin dan berwarna coklat. Saat mengeras, ia memperoleh nuansa cokelat yang berbeda, hingga berubah menjadi hitam. Bergantung pada apa isiannya (asbes, kayu, kertas, dll.) Ia dapat menghadirkan warna yang bervariasi dari putih hingga kuning, coklat atau hitam.

Memperoleh

Untuk mendapatkan bakelite, pertama-tama diperlukan reaktor di mana fenol (murni atau dari tar batubara) dan larutan pekat formaldehida (37%) dicampur, mempertahankan rasio molar Fenol / Formaldehida sama dengan 1. Reaksi dimulai polimerisasi melalui kondensasi (karena air, molekul kecil) dilepaskan.

Campuran tersebut kemudian dipanaskan dengan pengadukan dan dengan adanya katalis asam (HCl, ZnCl ₂ , H ₃ PO ₄ , dll.) Atau basa (NH ₃ ). Resin coklat diperoleh dimana lebih banyak formaldehida ditambahkan dan dipanaskan sampai sekitar 150 ° C di bawah tekanan.

Nanti, resin didinginkan dan dipadatkan dalam wadah atau cetakan, disertai dengan bahan pengisi (telah disebutkan di bagian sebelumnya), yang akan menyukai jenis tekstur tertentu dan warna yang diinginkan.

Aplikasi

Papan kayu plastik. Sumber: VarunRajendran di Wikipedia bahasa Inggris

Bakelite adalah plastik klasik dari paruh pertama dan pertengahan abad ke-20. Telepon, kotak komando, bidak catur, gagang pintu kendaraan, kartu domino, bola biliar; Benda apa pun yang terus-menerus terkena benturan atau gerakan ringan terbuat dari Bakelite.

Karena merupakan konduktor panas dan listrik yang buruk, ia digunakan sebagai plastik penyekat dalam kotak sirkuit, sebagai komponen dari sistem kelistrikan radio, bola lampu, pesawat terbang, dan semua jenis perangkat penting selama perang dunia.

Konsistensi kokohnya cukup menarik untuk disain kotak berukir dan perhiasan. Dalam hal ragam hias, bila bakelite dicampur dengan kayu, yang kedua diberi tekstur plastik, yaitu papan atau papan komposit yang telah dibuat untuk menutupi lantai (gambar atas) dan ruang rumah tangga.

Referensi

1. Universitas Federico II dari Napoli, Italia. (sf). Resin fenol-formaldehida. Diperoleh dari: whatischemistry.unina.it
2. Isa Mary. (5 April 2018). Arkeologi dan usia bakelite plastik di brody dump. Kubis. Diperoleh dari: campusarch.msu.edu
3. Kelompok Divisi Pendidikan Kimia Sekolah Tinggi. (2004). Persiapan Bakelite. Universitas Purdue. Diperoleh dari: chemed.chem.purdue.edu
4. Bakelitegroup 62. (sf). Struktur. Diperoleh dari: bakelitegroup62.wordpress.com
5. Wikipedia. (2019). Bakelite. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
6. Boyd Andy. (8 September 2016). Leo Baekeland dan bakelite. Diperoleh dari: uh.edu
7. NYU Tandon. (05 Desember 2017). Lampu, Kamera, Bakelite! Kantor Kemahasiswaan Mengadakan Malam Film yang Menyenangkan dan Informatif. Diperoleh dari: engineering.nyu.edu