Бакелит.

Бакелит - одна из первых и даже в настоящее время (1927 г.) важнейшая нерастворимая искусственная смола для пластических масс. Свое название он подучил по имени изобретателя Вакелянда (Нью-Йорк). Позже последовало открытие целого ряда новых смол с подобным бакелиту ходом производства. Бакелит получают конденсацией фенола с формалином в присутствии щелочных конденсирующих веществ. Бакелит представляет собой твердое смоловидное вещество, которое в различных видах имеет вид целлулоида, янтаря, слоновой кости, эбонита, и во многих отношениях превосходит свойства этих продуктов. Это строго определенное химическое соединение со специальными свойствами, из которых наиболее ценятся в технике его нерастворимость, неплавкость и высокая диэлектрическая способность.

Фенола 50 вес. ч.

Формалина (обычной продажной крепости с содержанием 40% формалина) 30-70 вас. ч.

Нашатырного спирта (с содержанием 10-18% аммиака) 1-10 вес. ч.

Все составные части помещают в сосуд подходящего размера. При достаточном количестве конденсирующего вещества реакция может начаться при обыкновенной температуре, причем происходит разделение смеси на два слоя: на водянистый слой, состоящий из отделившейся воды и растворенных в воде веществ, и маслянистый слой, содержащий начальные конденсационные продукты. Этот начальный продукт конденсации носит название салиретиновой смолы. На практике процесс ведут при нагревании приблизительно в 50-80°.   Во избежание потери летучих составных частей из смеси нагревание производят в закрытом сосуде, снабженном обратно-поставленным холодильником: пары, поднимаясь вверх по охлаждаемой водой трубке, сгущаются в жидкость и стекают обратно в реакционный котел. По мере нагревания вязкость маслянистого слоя увеличивается. Некоторые практикуют отделение воды от начального продукта конденсации, после чего салиретиновую смолу заливают в формы. При нагревании до 120-140° в формах происходит превращение салиретиновой смолы в конечный неплавкий и нерастворимый продукт конденсации. Нет необходимости отделять маслянистую жидкость от водянистого слоя - можно подвергнуть все вместе выпариванию, пока масса не достигнет подходящей для определенной цели консистенции. Интереснейшим и ценнейшим свойством бакелита является то, что он может быть получен в трех различным видах (в зависимости от степени конденсации). Эти виды известны под названием бакелита "А", бакелита "В" и бакелита "С". Бакелит "А" - начальный продукт конденсации. При обыкновенной температуре сохраняется в жидком легко подвижном, вязком, тестообразном или твердом виде. Твердый бакелит "А" при нормальной температуре хрупок как канифоль. Растворим в алкоголе, ацетоне, глицерине, феноле и в натровом щелоке, причем смешивается с этими веществами во всех пропорциях. Если осторожно (при слабом нагревании) плавить твердый продукт, то он, охлаждаясь, снова превращается в твердый продукт, при этом сохраняя способность растворяться в перечисленных выше растворителях. Бакелит "А" имеет окраску от бесцветной до желтой. Если нагревать бакелит "А" сильнее, то он переходит в бакелит "В", который является промежуточным продуктом для получения неплавкого и нерастворимого продукта. Бакелит "В" - при обыкновенных условиях тверд и хрупок, но несколько более прочен, чем твердый бакелит "А". Отличается от бакелита "А" тем, что в указанных выше растворителях не растворяется. В ацетоне, феноле и терпенеоле лишь разбухает. При нагревании не плавится, но сильно размягчается, превращаясь в резиноподобную пластическую массу, которая при охлаждении становится снова твердой и хрупкой. В нагретых формах эта масса находится в пластическом состоянии, при дальнейшем нагревании в определенных условиях она снова твердеет, причем достигает конечной степени конденсации, давая неплавкий и нерастворимый продукт - бакелит "С". Бакелит "С" - конечный продукт конденсации, неплавкий, нерастворимый во всех растворителях. Если первичный продукт конденсации нагреть до 100°, то произойдет бурная реакция с выделением газообразных продуктов, и получаемый бакелит "С" будет в виде губчатой или пузырчатой массы и, следовательно, для многих технических целей негоден. Поэтому нагревание нужно производить осторожно. Обыкновенно полученный бакелит "А" в твердом виде растирают в порошок и смешивают с соответствующими наполняющими веществами и формуют в обогреваемых гидравлических прессах. Наполняющими веществами могут служить древесные опилки, слюда, графит, песок, асбест и вообще разные волокнистые материалы, а также ламповая сажа, пигменты, краски, минеральные материалы, пемза и т. п. Наполнители уменьшат усадку бакелита и возможность появления трещин. Особенно ценные свойства приобретают бакелитовые композиции с волокнистыми материалами. Кроме того, волокнистые материалы можно пропитывать жидким бакелитом "А", причем бакелит связывается с ним, а не остается на поверхности их, как это бывает с резиной или целлулоидом, вследствие чего получаются композиции более прочные. Композиции с порошковатыми наполнителями гораздо труднее пропитываются жидким бакелитом и поэтому более хрупки. Наполняющие вещества могут быть прибавлены в количестве от 60 до 80°.  Прессовка происходит в железных формах под гидравлическим прессом, причем температуру форм повышают до 160-180°. Бакелит "А" при тщательном заполнении формы совершенно сцепляется с наполняющими веществами и под действием тепла переходит в бакелит "В". Этот продукт хорошо заполняет форму и перестает быть плавким. Отформованные куски бакелита "В" под действием теплоты можно перевести в бакелит "С". Переход производится без форм. Если нагревание производить в обычных условиях, то в бакелите образуется множество пузырьков. Во избежание образования пузырей, отформованные куски помещают в особый прибор, называемый "бакелизатором", т. е. в автоклав, в котором создается повышенное давление подведением сжатого воздуха или углекислоты. Можно также нагревать бакелитовую массу в герметически закрытом сосуде, в котором давление образуется само собой. Нужно отметить, что не всегда нужен бакелизатор: некоторые сорта бакелита получают при нагревании под атмосферным давлением. Бакелизируют обычно в течение 2-3 часов при температуре около 160° и давлении около 8 атмосфер. Готовый бакелит в чистом виде (без наполнителей) представляет собой твердую массу (уд. в. 1.25) без запаха, от бесцветного до золотисто-желтого цвета. Смотря по чистоте, т. е. в зависимости от количества и вида наполняющих веществ, бакелит может быть прозрачным белым, цвета слоновой кости и вообще может быть изготовлен любого цвета. Ноготь на бакелите черты не оставляет. Бакелит плохой проводник тепла, хорошо сопротивляется давлению, трению, толчкам и ударам. По эластичности приближается к целлулоиду. Поддается хорошо обработке на токарном станке. Хороший изолятор, его диэлектрическая постоянная - от 5.6 до 8.85, т. е. выше, чем у гуттаперчи, и так же велика, как у слюды. Вода, разведенные щелочи и кислоты на бакелит не действуют, лишь горячие концентрированные азотная и серная кислоты его разлагают. Бакелит устойчив до 300°, при более высокой температуре происходит обугливание, полного сгорания не происходит. Бакелит имеет широкое применение в технике для производства пуговиц, мундштуков, биллиардных шаров, рукояток, набалдашников, в электротехнике: как имитация янтаря, слоновой кости и т. п. Бакелит пропитывает дерево, картон; он настолько тверд, что на нем можно гравировать и т. д. Им можно закреплять щетину в кисточках для бритья, зубных щетках и т. д. Растворимые виды бакелита имеют применение для производства лаков.
Ещё по теме ...
www.newchemistry.ru
Источник: www.lformula.ru