Baquelita: estrutura, propriedades, obtenção e aplicações - Ciência - 2023

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o baquelite é uma resina polimérica de fenol-formaldeído, cuja definição química exata é a de um hidróxido de polioxibenziletilenoglicol. O surgimento e comercialização desse material marcaram o início da era do plástico; ocupava e fazia parte de inúmeros objetos domésticos, cosméticos, elétricos e até militares.

Seu nome veio de seu inventor: o químico americano nascido na Bélgica, Leo Baekeland, que em 1907 realizou a produção e o aprimoramento desse polímero; então fundou a General Bakelite Company em 1910. No início, ao modificar as variáveis físicas envolvidas, a baquelita consistia em um sólido esponjoso e quebradiço de pouco valor.

Após oito anos de trabalho no laboratório, conseguiu obter uma baquelite bastante forte e termoestável, com alto valor devido às suas propriedades. Assim, a baquelita substituiu outros materiais plásticos de origem natural; o primeiro polímero puramente artificial nasceu.

Hoje, porém, foi substituído por outros plásticos, e é encontrado principalmente em acessórios ou objetos do século XX. Por exemplo, o telefone da imagem acima é feito de baquelite, assim como muitos objetos de cor preta semelhante a esta, ou âmbar ou branco (com aparência de marfim).

Estrutura de baquelite

Treinamento

Definida a baquelite como uma resina polimérica de fenol e formaldeído, ambas as moléculas devem conformar sua estrutura, ligadas covalentemente de alguma forma; caso contrário, este polímero nunca teria exibido suas propriedades características.

O fenol consiste em um grupo OH ligado diretamente a um anel benzênico; enquanto o formaldeído é uma molécula de O = CH₂ou CH₂O (imagem superior). O fenol é rico em elétrons, pois o OH, embora atraia elétrons para si, também contribui para sua deslocalização pelo anel aromático.

Por ser rico em elétrons, pode ser atacado por um eletrófilo (uma espécie faminta por elétrons); como a molécula CH₂OU.

Dependendo se o meio é ácido (H⁺) ou básico (OH^–), o ataque pode ser eletrofílico (o formaldeído ataca o fenol) ou nucleofílico (o fenol ataca o formaldeído). Mas no final, o ch₂O substitui um H de fenol para se tornar um grupo metilol, -CH₂OH; -CH₂Oh₂⁺ em meio ácido, ou -CH₂OU^– no meio básico.

Assumindo meio ácido, o -CH₂Oh₂⁺ ele perde uma molécula de água ao mesmo tempo em que ocorre o ataque eletrofílico de um segundo anel fenólico. Uma ponte de metileno é então formada, -CH₂- (azul na imagem).

Substituições orto e para

A ponte de metileno não une dois anéis fenólicos em posições arbitrárias. Se a estrutura for observada, será possível verificar que as ligações estão em posições adjacentes e opostas ao grupo OH; essas são posições orto e para, respectivamente. Então, substituições ou ataques para ou do anel fenólico ocorrem nessas posições.

Tridimensionalidade da rede

Recordando as hibridizações químicas, o carbono das pontes de metileno é sp³; portanto, é um tetraedro que coloca suas ligações fora ou abaixo do mesmo plano. Consequentemente, os anéis não estão no mesmo plano e suas faces têm orientações diferentes no espaço:

Por outro lado, quando as substituições ocorrem apenas nas posições -orto, uma cadeia de polímero é obtida. Mas, à medida que o polímero cresce nas posições -para, uma espécie de malha ou rede tridimensional de anéis fenólicos é estabelecida.

Dependendo das condições do processo, a rede pode adotar uma "morfologia dilatada", indesejável para as propriedades do plástico. Quanto mais compacto for, melhor terá um desempenho como material.

Propriedades

Tomando então a baquelite como uma rede de anéis fenólicos unidos por pontes de metileno, pode-se entender a razão de suas propriedades. Os principais são mencionados abaixo:

-É um polímero termoendurecível; isto é, uma vez solidificado, não pode ser moldado pelo efeito do calor, ficando ainda mais endurecido.

-Sua massa molecular média costuma ser muito alta, o que torna as peças de baquelita consideravelmente mais pesadas em comparação com outros plásticos do mesmo tamanho.

-Quando é friccionado e a sua temperatura aumenta, exala um odor característico de formaldeído (reconhecimento organoléptico).

-Uma vez moldado, e por ser um plástico termofixo, mantém a sua forma e resiste ao efeito corrosivo de certos solventes, aumentos de temperatura e arranhões.

-É um péssimo condutor de calor e eletricidade.

- Emite um som característico ao bater duas peças de baquelite, o que ajuda a identificá-lo qualitativamente.

- Recentemente sintetizado, possui consistência resinosa e coloração marrom. Quando se solidifica, adquire diferentes tons de marrom, até ficar preto. Dependendo do que é preenchido (amianto, madeira, papel, etc.) pode apresentar cores que variam do branco ao amarelo, marrom ou preto.

Obtendo

Para obter baquelite, primeiro é necessário um reator onde fenol (puro ou de alcatrão de carvão) e uma solução concentrada de formaldeído (37%) são misturados, mantendo uma razão molar fenol / formaldeído igual a 1. A reação começa polimerização via condensação (porque água, uma pequena molécula) é liberada.

A mistura é então aquecida com agitação e na presença de um catalisador ácido (HCl, ZnCl₂, H₃PO₄, etc.) ou básico (NH₃) Obtém-se uma resina castanha à qual se adiciona mais formaldeído e aquece-se a cerca de 150 ° C sob pressão.

Posteriormente, a resina é resfriada e solidificada em um recipiente ou molde, junto com o material de enchimento (já mencionado na seção anterior), o que irá favorecer um determinado tipo de textura e cores desejáveis.

Formulários

A baquelita é o plástico quintessencial da primeira metade e meados do século XX. Telefones, cabines de comando, peças de xadrez, maçanetas de portas de veículos, dominó, bolas de bilhar; Qualquer objeto constantemente sujeito a leves impactos ou movimentos é feito de baquelita.

Por ser um péssimo condutor de calor e eletricidade, foi utilizado como plástico isolante em caixas de circuito, como componente de sistemas elétricos de rádios, lâmpadas, aviões e todo tipo de dispositivos essenciais durante as guerras mundiais.

Sua consistência sólida era atraente o suficiente para o design de caixas entalhadas e joias. Em termos de ornamentação, quando a baquelite se mistura com a madeira, a segunda ganha uma textura plástica, com a qual foram feitas pranchas ou painéis compósitos para revestir os pisos (imagem de cima) e os espaços domésticos.

Referências

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