BAQUELITA: ESTRUTURA, PROPRIEDADES, OBTENÇÃO E APLICAÇÕES - QUÍMICA - 2025

A Baquelita é uma resina polimérica de fenol e formaldeído, de definição química precisa e é um hidróxido de polioxibenciletilenglicol. O surgimento e comercialização desse material marcou 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.

Telefone retro feito com polímero de baquelite. Fonte: Pexels.

Após oito anos de trabalho em laboratório, conseguiu obter uma Baquelite suficientemente sólida 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, sendo encontrado principalmente em acessórios ou objetos do século XX. Por exemplo, o telefone na imagem acima é feito de baquelita, assim como muitos objetos de cor preta semelhante a esta, ou âmbar ou branco (com aparência de marfim).

Estrutura de baquelite

Treinamento

Formação de uma estrutura tridimensional do tipo rede de polímero de fenol-formaldeído, baquelite. Fonte: MaChe.

Definida a baquelite como uma resina polimérica de fenol e formaldeído, então ambas as moléculas devem conformar sua estrutura, covalentemente ligadas 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 = CH ₂ ou CH ₂ O (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 (espécie com fome de elétrons); como por exemplo, a molécula de CH ₂ O.

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 CH ₂ O substitui um H do fenol para se tornar um grupo metilol, -CH ₂ OH; -CH ₂ OH ₂ ⁺ em meio ácido, ou -CH ₂ O ^- em meio básico.

Assumindo um meio ácido, -CH ₂ OH ₂ ⁺ perde uma molécula de água ao mesmo tempo que ocorre o ataque eletrofílico de um segundo anel fenólico. Uma ponte de metileno, -CH ₂ - é então formada (colorida em azul na imagem).

Substituições orto e para

A ponte de metileno não liga 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 de ou para o anel fenólico ocorrem nessas posições.

Tridimensionalidade da rede

Lembrando as hibridizações químicas, o carbono das pontes de metileno é sp ³; 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:

Segmento da estrutura tridimensional da baquelita. Fonte: Wikimedia Commons.

Por outro lado, quando as substituições ocorrem apenas nas posições -orto, é obtida uma cadeia polimérica. Mas, conforme o polímero cresce através das 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 os pedaços de baquelite consideravelmente mais pesados ​​em comparação com outros plásticos do mesmo tamanho.

-Quando friccionado e com o aumento da temperatura, exala um odor característico de formaldeído (reconhecimento organoléptico).

-Uma vez moldado, e por se tratar de um plástico termofixo, mantém sua forma e resiste aos efeitos corrosivos de certos solventes, aumentos de temperatura e arranhões.

-É um péssimo condutor de calor e eletricidade.

-Emita 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, é necessário primeiro 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 de polimerização via condensação (porque água, uma pequena molécula) é liberada.

A mistura é então aquecida com agitação e na presença de um ácido (HCl, ZnCl ₂, H ₃ PO ₄, etc.) ou (NH básica ₃) catalisador. 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, acompanhada além do material de enchimento (já mencionado na seção anterior), o que irá favorecer um determinado tipo de textura e cores desejáveis.

Formulários

Pranchas de madeira de plástico. Fonte: VarunRajendran na Wikipedia em inglês

A baquelite é o plástico por excelência da primeira metade e meados do século XX. Telefones, cabines de comando, peças de xadrez, puxadores 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 em sistemas elétricos de rádios, lâmpadas, aviões e todo tipo de dispositivos indispensáveis ​​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 placas compostas para revestir os pisos (imagem de cima) e os espaços domésticos.

Referências

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2. Isa Mary. (5 de abril de 2018). Arqueologia e a idade da baquelite dos plásticos no lixão de brody. Couve. Recuperado de: campusarch.msu.edu
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5. Wikipedia. (2019). Baquelite. Recuperado de: en.wikipedia.org
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7. NYU Tandon. (05 de dezembro de 2017). Luzes, câmera, baquelite! O Escritório de Assuntos Estudantis hospeda uma noite de cinema divertida e informativa. Recuperado de: engineering.nyu.edu