Bachelite, sintesi e usi

La bachelite è tra le più importanti resine fenoliche ottenuta nel 1907 quando il chimico statunitense di origine belga Leo Baekeland mise a punto un metodo per ottenere la bachelite che fu il primo polimero la cui produzione industriale prese avvio negli anni venti. Il suo primo utilizzo commerciale avvenne nel 1908 quando si realizzarono boccole isolanti per la Weston Electrical Instrument Corporation.

Fino ad allora, oltre ai polimeri naturali, quali, ad esempio, cellulosa, proteine e acidi nucleici, gli unici composti polimerici erano stati ottenuti da modificazioni di quelli esistenti in natura come, nel caso della celluloide. La bachelite, che inaugurò l’età dei polimeri, fu ottenuta a partire dal fenolo e dalla formaldeide usando, come riempitivo, la farina di legno.

La bachelite, per la sua proprietà di essere modellata e stampata rapidamente aveva il vantaggio nei processi di produzione in massa in cui venivano prodotte molte unità identiche una dopo l’altra e per i suoi bassi costi di produzione soppiantò così la celluloide.

Proprietà della bachelite

È un polimero termoindurente e, a seguito di riscaldamento, si rammollisce e, pertanto può essere messa nello stampo per ottenere la forma desiderata. Dopo il raffreddamento avviene la solidificazione e durante questo processo avviene la reticolazione che è responsabile della formazione di legami che non possono essere rotti a seguito di un successivo riscaldamento. Pertanto, quando si espone la bachelite al calore, indipendentemente dalla temperatura, la fusione non avrà luogo.

Mostra stabilità dimensionale, scarsissima flessibilità, elevata durezza superficiale e resistenza, bassa infiammabilità, resistenza al calore e scarsa conducibilità elettrica.  È resistente all’azione di agenti chimici, ai solventi e alla corrosione

Dopo il processo iniziale di termoformatura la bachelite è altamente resistente alla corrosione, al calore e allo scorrimento meccanico. Di conseguenza, è perfetta per componenti che richiedono elevate proprietà di resistenza al peso, tolleranze ristrette ed esposizione al calore.

Sintesi

La sintesi della bachelite avviene per policondensazione a partire dai monomeri fenolo e formaldeide.

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Primo e secondo stadio

La reazione può avvenire sia in ambiente acido in presenza di un catalizzatore come acido cloridrico o di un acido di Lewis come cloruro di zinco o cloruro di alluminio, che in ambiente basico.

Nel primo stadio della reazione in ambiente acido il fenolo, contenente il gruppo -OH che è un attivante, attacca il gruppo carbonilico della formaldeide con formazione del 2-idrossimetilfenolo noto come alcol salicilico.

Nel secondo stadio della reazione avviene la policondensazione del 2-idrossimetilfenolo con espulsione di molecole di acqua e formazione di un polimero lineare detto novolacca che è un polimero termoplastico.

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reticolazione

Se il rapporto formaldeide: fenolo è minore di 1 la reazione non procede ulteriormente.
Con un rapporto aldeide: fenolo superiore a 1, nell’ultimo stadio, la novolacca reagisce con una soluzione alcalina calda di formaldeide per dare la bachelite polimerica reticolata.

Usi

Grazie alle sue proprietà la bachelite fu usata dalle industrie elettriche e automobilistiche, per tutte le parti non conduttrici di radio e altri apparecchi elettrici, supporti per qualsiasi tipo di componente elettrico, calotte di spinterogeni per automobili e altri isolanti. Fu utilizzata in sostituzione dell’avorio per realizzare palle da biliardo.

Nella vita quotidiana fu usata in gioielleria: i braccialetti in bachelite furono inseriti dalla stilista Coco Chanel nelle sue collezioni di bigiotteria. Nel corso degli anni ’30 fu usata nelle

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bracciali di Coco Chanel

fiches da poker e per realizzare pezzi degli scacchi e nel 1933 fu lanciato Bayko, il giocattolo da costruzione britannico per bambini, le cui molte parti utilizzavano la bachelite, inventato da Charles Plimpton , uno dei primi ingegneri della plastica e imprenditore di Liverpool.

Fu utilizzata in diverse apparecchiature belliche durante la seconda guerra mondiale, compresi i telefoni da campo, gli occhiali di protezione del pilota e perfino nei bottoni delle uniformi britanniche. Successivamente fu superata da altri polimeri più performanti ma, attualmente, è stato riscoperto il suo uso sotto forma di polvere e utilizzata per realizzare apparecchiature elettriche e manufatti.

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