публичный образовательный интернет-портал

Бакелит. Карьера первой промышленной пластмассы

07/12/2020
Лео Бакеланд в лаборатории

В 1907 году произошло эпохальное открытие - как это часто бывает в истории науки и техники - на этот раз касалось развития пластмасс, история которых насчитывала более четырех десятилетий в те дни (Parkesine 1862, Celluloid 1868, Galalith Словарь 1897 г.).

В начале 20-го века никоим образом не было решено, кто прославится изобретением термостойкого и устойчивого к растворителям фенолформальдегид-пластика, который, кроме того, отлично подходит для электроизоляции и промышленного использования. Потому что, с одной стороны, ученые проводили химические эксперименты со смесями фенола или других веществ с формальдегидом и публиковали свои результаты в течение тридцати лет, даже если они не осознавали технических преимуществ своих веществ или не могли эффективно их использовать. . С другой стороны, многие химики пытались найти в развивающейся электротехнической промышленности более экономичный изоляционный материал, чем был дефицитный и, следовательно, дорогой шеллак - экстравагантный натуральный продукт, сделанный из смолистого секрета восточно-индийского вида вшей.

Так что родилась идея связать эксперименты с фенольной смолой с требованиями электротехнической промышленности - это был лишь вопрос времени. Действительно - несколько мастеров занялись проблемой, но только один известен как изобретатель бакелита, это Лео Хендрик БАЕКЕЛАНД, эмигрировавший в США, который в 1907 году подал заявку на знаменитый «Патент на тепло и давление» и совершенно нескромно назвал свою пластику в честь себя.

Вещество, изначально задумывавшееся как заменитель шеллака, оказалось удивительным универсальным даром. Он превосходил другие вещества по многим параметрам и использовался в различных областях, поэтому компания BAEKELAND использовала маркетинговый слоган «Материал тысячи применений». Уже в 20-х годах первый синтетический пластик был незаменим в большинстве отраслей промышленности. - Началась пластиковая эра.

Хронология

1872 г. Адольф фон БАЙЕР (известный синтезом индиго, лауреат Нобелевской премии 1905 г., nobel.se) описал ожесточенную реакцию между фенолом и формальдегидом, в результате которой образовалось смолоподобное вещество, которое, казалось, было недоступно для химического анализа и которое он пренебрежительно назвал «Шмиером». "(мазок, слизь).

1891 г. Немецкий химик Вернер КЛЕЕБЕРГ, ученик BAEYER, экспериментировал с фенолоформальдегидной реакцией BAEYER с использованием соляной кислоты в качестве катализатора. В результате получилось вещество, похожее на слизь BAEYER, но оно было нерастворимым, неплавким и химически инертным. КЛИБЕРГ не следил за этим проектом, не замечая его шансов, потому что он искал материал, который мог бы кристаллизоваться.

1899 г. Артур СМИТ получил британский патент на твердый фенолформальдегидный продукт, полученный в результате реакции с растворителями метиловым и амиловым спиртом. Ему потребовалось несколько дней для затвердевания при 100 ° C, и он деформировался во время этого процесса - плохие условия для успеха.

1902 Намереваясь получить заменитель шеллака, Карл Генрих МЕЙЕР, химик из немецкого городка Цвикау, сконденсировал первую в мире синтетическую смолу - из фенола и формальдегида с добавлением кислоты. В том же году был подан патент сотрудником MEYERS, бизнесменом Луи БЛЮМЕР, который производил этот продукт на своем химическом заводе в Цвиккау и продавал его как «Laccain». Растворенная в других агентах плавкая смола использовалась в качестве лака и клея. Позже BAEKELAND назвал этот вид смол «Новолак».

1902 г. Австрийский химик Адольф ЛУФТ, который, в отличие от КЛЕБЕРГА, чувствовал коммерческий потенциал своего вещества, также смешанного с фенолом и формальдегидом, но с целью создания твердого пластика, подобного целлулоиду. Но янтарный материал, который он получил, добавив камфору, оказался хрупким для технического использования.

1905 Генри STORY отказался от растворителя и катализатора и создал смесь фенола и формальдегида в соотношении 2: 1, которую он приготовил за 8-10 часов до затвердевания при 80 ° C. Это правда, что в результате получился нерастворимый и неплавкий материал, но затвердевший процесс был нерегулярным и неполным.

1904/1907 Британский инженер-электрик Джеймс СВИНБЕРН не был разочарован всеми этими провалами, поскольку он осознавал потенциал фенольных смол как термостойких электрических изоляторов и искал возможность улучшить "замороженное пиво" KLEEBERG (SWINBURNE). ) с 1904 года. В каустической соде он в конце концов нашел подходящий растворитель и хотел применить свой способ для получения патента. Во время презентации в британском патентном ведомстве он был шокирован информацией о том, что буквально накануне его ждал американский конкурент - Лео БЕКЕЛАНД.

1902/1907 Также БЕКЕЛАНД - помня об отсутствии более рентабельной альтернативы шеллаку - изучил работы БАЙЕРА, КЛИБЕРГА и других его предков и с 1902 года начал варьировать их бурные фенолформальдегидные реакции. Добавив каустическую соду (NaOH) или другое основание, он получил твердое тело, устойчивое к нагреванию и растворителям. Проблему сильного выброса газа он сначала пытался решить с помощью замедления реакции при низких температурах, пока ему не пришла в голову спасительная идея повысить температуру и управлять выпуском газа под давлением. Поэтому в своем гараже в Йонкерсе, штат Нью-Йорк, он разработал «Бакелайзер», герметичный паровой котел, в котором можно точно регулировать давление и температуру. Еще одним важным аспектом работы BAEKELAND было суперразбиение реакции на три этапа. Таким образом, он мог полностью контролировать химические процессы и снабдил промышленность готовым и законченным методом производства. (Словарь бакелит)

1907, 14 июля, БАЕКЕЛАНД подал заявку на свой «Патент на нагрев и давление» (AP 942699, в Германии 1908: DRP 233803), за которым последовали другие с рассматриваемыми фенолформальдегидными смолами в короткие промежутки времени.

1909, 5 февраля. В «Клубе химиков» Нью-Йорка он представил свое изобретение мировой общественности. Он поразил присутствующих журналистов небольшими хитростями, такими как, например, пропитка деревянных палочек, детская игра, потому что лигнин, входящий в состав древесины, по химическому составу напоминает фенол.

1910 г. Компания Bakelite GmbH первой в мире начала промышленное производство фенольных смол; и это в маленьком гнезде по имени Эркнер, прямо перед городскими воротами Берлина. За несколько месяцев до этого BAEKELAND вместе с компанией Rütgers (25 мая) основали все еще существующую компанию (ныне Bakelite AG). В те времена завод Рютгерса в больших объемах консервировал железнодорожные шпалы дегтярным маслом. При его производстве осталось некоторое количество иногда плохо продаваемого побочного продукта фенола. Но с новым процессом производства фенольной смолы BAEKELAND появилась возможность значительно получить прибыль от нежелательных веществ, что сразу было признано менеджерами Rütgers. Кстати: сообщество Эркнера все еще страдает от наследия компании Rütgers и преемницы ГДР. Почва и подземные воды сильно загрязнены фенолом и другими токсичными химическими веществами.

1910 БЕКЕЛАНД основал General Bakelite Company в Перте Амбой, штат Нью-Джерси (10 октября), после того, как его гараж сгорел. Он успешно проявил себя для лицензиатов и партнерств в зарубежных странах.

1911 г. Компания General Bakelite приступила к производству фенольных смол.

1914/18, Первая мировая война. Оборонная промышленность извлекла выгоду из положительных свойств бакелита при производстве устройств зажигания, гильз и винтов самолетов. Когда фенол кончился из-за его использования во взрывчатых веществах, крезиловая кислота и крезоль использовались для производства бакелита.

1920 По оценкам того времени, 43 отрасли промышленности напрямую получали прибыль от бакелита.

1922 г. Бакелит был высоко оценен плагиаторами. БЕКЕЛАНД уделял большое внимание соблюдению своих патентных прав и приводил к судье всех, кто, по его мнению, оскорблял их. Не пощадили и сэра СВИНБЕРНА, который распространял свой фенольный пластик под названием «Damard» (правда: чертовски сложно), несмотря на патенты BAEKELAND. Результатом усилий BAEKELANDS стало слияние Damard Laqueurs, других компаний, которым предъявлены иски (Redmanol Co., Condensite Co.) и собственной General Bakelite Co., принадлежащей BAEKELAND, в новое предприятие, Bakelite Corporation.

1924, 22 сентября. Журнал TIME вышел в свет с фотографией БАКЕЛАНДА на первой полосе. Ниже было написано: «Не горит. Не тает». Отрывок из статьи: «В частности, это композиция, рожденная из огня и тайны, обладающая строгостью и блеском стекла и блеском янтаря с островов. Поэтически, это смола, образованная из равных частей фенола и формальдегида. При наличии подставки под воздействием тепла. Не горит. Не плавится. Используется в стержнях труб, перьевых ручках, бильярдных шарах, телефонных светильниках, кастаньетах, крышках радиаторов и т. д. В жидком виде это лак. Желированный, это клей. Те, кто знаком с его возможностями, утверждают, что через несколько лет он будет воплощен в каждом механическом сооружении современной цивилизации. С того момента, как человек по утрам чистит зубы бакелитовой ручкой зубная щетка, пока он не упадет обратно на свою бакелитовую кровать (вечером), все, к чему он прикасается, что видит, использует, будет сделано из этого материала тысячи применений»

С середины 20-х годов в США за бакелитом ухаживали известные промышленные дизайнеры (Пол ФРАНКЛ, Раймонд ЛОУИ, Норман БЕЛ ГЕДДЕС, Генри ДРЕЙФУСС, Уолтер Дорвин ТИГА и др.) И сделали его воплощением ар-деко с качелями - не всегда функциональными - оптимизировать формы. Однако в Европе известные дизайнеры Баухауса предпочитали классические и драгоценные материалы, такие как дерево, кожа, металл и стекло. Бакелит оставался рентабельным и функциональным материалом без всякого чутья.

1924 г. С ростом производства предлагаемый ассортимент прессовых масс - различных фенольных смол с множеством добавок - все больше и больше сбивал с толку перерабатывающие компании. Вот почему в Германии компании по производству и переработке смол основали технический союз (TV der Hersteller typisierter Pressmassen und Pressstoffe) для надзора за стандартами качества, который был составлен Союзом немецких инженеров-электриков (VDE), Департамент испытаний материалов (Materialprüfungsamt) и Физико-технический государственный институт (Physikalisch-Technische Reichsanstalt).

1927 г. Истек срок действия патентов BAEKELAND на процесс производства бакелита, и с появлением других производителей производство фенольных смол резко возросло. По этой причине BAEKELAND интенсивно продвигал свой продукт. Привлекая значительное внимание, компания Parker выбросила бакелитовый пенал Duofold с 23-го этажа на 5-й авеню, где его забрали - разумеется, целиком.

В конце 20-х годов БАКЕЛАНД заявил, что не может назвать 43 отрасли промышленности, в которых не используется бакелит.

1934 г. В Германии, помимо Bakelite AG, еще шесть компаний производили пресс-массы из фенольных смол, которые перерабатывали около 600 компаний. Бакелит продавался под разными торговыми марками.

В 1936 году компания FORTUNE короновала бакелитского короля пластмасс и писала: «Ваша перьевая ручка, выключатель света, абажуры и оправы для очков, электрические изоляторы всех видов и телефонная трубка - все почти полностью состоит из бакелитового пластика».

Конец 30-х годов Бакелит все больше вступал в конкуренцию с другими пластиками, такими как Каталин, Меламин, Пласкон, Нейлон и др. (словарь), у каждого из которых было решающее преимущество: в отличие от бакелита, который поставлялся только в темных тонах, их можно было легко раскрасить в любой цвет, который вы хотели. Так был проложен путь ко всему безвкусию грядущих десятилетий.

1939 г. БАЕКЕЛАНД продал свою бакелитовую корпорацию компании Union Carbide и ушел из бизнеса.

1939/45 Бакелит снова был вынужден нести военную службу и, как говорят, внес свой вклад в разработку атомной бомбы - так, по крайней мере, сообщает Стефан ГРОУФ, который писал о Манхэттенском проекте как один из первых авторов.

1950 - по сегодняшний день. В повседневной жизни гламур бакелита быстро исчез под кричащими цветами других пластиков - по крайней мере, в США. В Европе это удавалось до начала шестидесятых - в серой Восточной Европе, за железным занавесом, даже дольше. Но, кроме того, бакелит и его родственники действовали тайно и действуют до сих пор: в качестве изоляторов, деталей переключателей, розеток, оберток и связывающих агентов. Даже тепловая оболочка (esa.int) зонда Юпитера, который предоставил данные об атмосфере планеты-гиганта в 1995 году, была сделана из фенольной смолы.

Бакелит в литературе Да, действительно! Вот пример из «Астронавтов (Astronauci)», написанных в 1951 году польским писателем Станиславом ЛЕМОМ (его знаменитый роман «Солярис» дважды экранировался: Андреем Тарковским в 1972 году и Стивеном Содербергом в 2002 году).
Пилот Роберт Смит приземлился на Венере на небольшом разведывательном самолете, чтобы найти безопасное место для посадки базового корабля «Космократор».
«В ярком солнечном свете раскинулся пейзаж с неглубокими холмами и впадинами. Он был сухим, без какой-либо растительности и глубокого шоколадно-коричневого цвета, который только кое-где прерывался более яркими пятнами. (...) Я снова посмотрел на землю, достал из костюма перочинный нож и ударил острием по загадочной субстанции. Несколько раз лезвие отскакивало. Но потом я нашел место, где поверхность была покрыта небольшими дырочками, как полированная окаменевшая губка. Мне удалось сломать от довольно большого куска. Я взял его в руку. Он был бледно-коричневый и светлый, легкий, как бакелит. Бакелит! "...