Leo Baekeland i wynalezienie bakelitu

Do 1899 roku wynalazek papieru fotograficznego Velox uczynił już Leo Baekelanda bogatym człowiekiem. W swojej posiadłości Snug Rock w Yonkers w stanie Nowy Jork prowadził domowe laboratorium, w którym on i jego asystent, Nathaniel Thurlow, angażowali się w różnorodne projekty.

Podobnie jak inni naukowcy tamtych czasów, Baekeland i Thurlow zrozumieli potencjał żywic fenolowo-formaldehydowych. Literatura chemiczna obejmowała raporty napisane dziesiątki lat wcześniej przez niemieckiego chemika Adolfa von Baeyera i jego ucznia Wernera Kleeberga. Von Baeyer poinformował, że kiedy zmieszał fenol, powszechnie stosowany środek dezynfekujący, z formaldehydem, utworzył twardy, nierozpuszczalny materiał, który zrujnował jego wyposażenie laboratoryjne, ponieważ raz utworzony nie można go było usunąć. Kleeburg opisał podobne doświadczenie, opisując wytwarzaną przez siebie substancję jako twardą, bezpostaciową masę, nadającą się do parzenia i nierozpuszczalną, a przez to mało użyteczną.

W 1902 roku niemiecki chemik Adolf Luft opatentował żywicę wytworzoną przez modyfikację składu Kleeburga w nadziei, że będzie w stanie konkurować handlowo z celuloidem. Co najmniej siedmiu innych naukowców próbowało kombinacji fenolu i formaldehydu, próbując stworzyć opłacalny handlowo związek do formowania tworzyw sztucznych. Nikt jednak nie był w stanie stworzyć użytecznego produktu.

Mając nadzieję, że uda się wykorzystać niedobory naturalnie występującego szelaku – używanego do izolowania kabli elektrycznych we wczesnych latach XX wieku – Baekeland i Thurlow, a także kilku innych badaczy, eksperymentowali z rozpuszczalnymi żywicami. (Szelak był wytwarzany z żywicy wydzielanej przez robaka z Azji Wschodniej; został zebrany przez pracochłonny proces zeskrobywania stwardniałych osadów z drzew, które zamieszkiwały te owady). W końcu opracowali fenoloformaldehyd szelak zwany Novolakiem, ale nie był to sukces komercyjny. Wczesnym latem 1907 roku Baekeland zmienił swoje zainteresowanie z próby stworzenia powłoki do drewna na próbę wzmocnienia drewna poprzez impregnację żywicy syntetycznej.

18 czerwca 1907 roku Baekeland otworzył nowe laboratorium notatnik (obecnie w Archives Center of the Smithsonian’s National Museum of American History) dokumentujący wyniki testów, w których zastosował mieszaninę fenolu i formaldehydu do różnych kawałków drewna. Wpis dokonany następnego dnia głosi:

Wszystkie te testy przeprowadzono w stężonym poziomym warniku, a aparat był dość szczelny. Jednak powierzchnia bloków drewna nie wydaje się twarda, mimo że wyciekła niewielka część gumy, która wyciekła jest bardzo trudny. Zacząłem myśleć, że formaldehyd odparowuje, zanim będzie mógł działać i że właściwym sposobem byłoby zaimpregnowanie lepką cieczą, którą uzyskuje się przez gotowanie razem CH2O + C6H5OH bez środka katalitycznego. to jest możliwe Nie mogę podgrzać w szczelnych rurkach porcję tej cieczy, aby ustalić, czy następuje dalsze oddzielanie H2O, czy jest to po prostu roztwór twardej gumy z nadmiarem fenolu, a następnie przez proste odparowanie na wolnym powietrzu będę mógł aby osiągnąć hartowanie, podczas gdy nie uda mi się w zamkniętych, szczelnych rurach.

Ogrzałem również otwartą rurę ubitą mieszaniną włókna azbestowego i płynu.

Również uszczelniona rura ubita mieszaniną włókien azbestowych i cieczy. Wszystko rozgrzewało się przez 4 godziny w temperaturze 140 ° C -159 ° C.

Notatnikowy opis ostatniego eksperymentu tego dnia brzmi:

Azbest + A w szczelnie zamkniętej tubie. Stwierdziłem, że rurka pękła być może w nieregularnym rozszerzaniu, ale reakcje wydają się być zadowalające, ponieważ powstały sztyft był bardzo twardy, a poniżej miejsca, w którym znajdowała się niezmieszana ciecz A, był koniec (?) Zestalonej materii żółtawej i twardej i całkowicie podobnej do produkt uzyskany przez proste ogrzewanie samego A w szczelnie zamkniętej probówce. Wygląda to obiecująco i warto będzie określić, w jakim stopniu ta masa, którą nazywam D, jest w stanie wytworzyć formowane materiały samodzielnie lub w połączeniu z innymi materiałami stałymi, na przykład azbestem, kazeiną, tlenkiem cynku (sic), skrobią , różne nieorganiczne proszki i czerń do lamp, dzięki czemu zastępują celuloid i twardą gumę.

Dzień później Baekeland wymienił cztery różne produkty, oznaczone jako A, B, C i D. Substancja D była „ nierozpuszczalny we wszystkich rozpuszczalnikach, nie mięknie. Nazywam go bakalitem (sic) i jest otrzymywany przez ogrzewanie A lub B lub C w zamkniętych naczyniach. ” Baekeland zdecydował później, że „C” i „D” są równoważne.

Kluczem do osiągnięcia końcowego produktu „C” z „A” lub „B” były maszyny, które we wcześniejszych etapach poddawały działaniu ciepła i ciśnienia. Baekeland nazwał te maszyny „bakelizatorami”.”

Baekeland po raz pierwszy publicznie ogłosił swój wynalazek 8 lutego 1909 r., podczas wykładu przed nowojorską sekcją Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego. Poprzednie reakcje spowodowały powolne procesy i kruche produkty, powiedział a potem kontynuował: „… używając niewielkich ilości zasad, udało mi się przygotować stały produkt kondensacji początkowej, którego właściwości znacznie upraszczają wszystkie operacje formowania…”

Baekeland ” pierwszy patent w tej dziedzinie został udzielony w 1906 roku; w sumie uzyskał ponad 400 patentów związanych z produkcją i zastosowaniami bakelitu. Rozpoczął pół-komercyjną produkcję w swoim laboratorium, aw 1910 r., Kiedy dzienna produkcja osiągnęła 180 litrów (większość z tego na izolatory elektryczne), założył amerykańską firmę, aby produkować i sprzedawać swój nowy materiał przemysłowy. Do 1930 roku Bakelite Corporation zajmowała 128-akrową fabrykę w Bound Brook w stanie New Jersey.

Powrót do góry