Qu’est-ce que la bakélite ?
La bakélite est la résine thermodurcissable la plus produite et la première résine synthétique fabriquée par l’homme.
Elle est également connue sous les noms de résine phénolique et de résine phénol-formaldéhyde. La bakélite a été découverte pour la première fois par Bayer en Allemagne en 1872 dans une réaction entre le phénol et le formaldéhyde.
Elle a ensuite été industrialisée par Bakeland en 1907 et s’est répandue dans le monde entier.
Utilisations de la bakélite
La bakélite présente une résistance élevée à la chaleur, aux acides et aux huiles et a de nombreuses applications. On la retrouve dans les applications spécifiques suivantes :
1. Matériaux de moulage
Les matériaux de moulage sont le plus souvent utilisés pour les pièces d’équipement électrique, les articles de consommation courante, les pièces automobiles et les pièces d’équipement de télécommunication étant les principales applications.
2. Produits stratifiés
La majorité des produits laminés servent aux circuits imprimés utilisés dans les appareils ménagers et les équipements électroniques.
3. Moulage en coquille
Le moulage en coquille est un procédé de moulage des métaux, principalement utilisé pour le moulage de pièces automobiles. La matière première des moules utilisés dans ce procédé est un mélange de sable de silice et de bakélite appelé sable de résine.
4. Adhésifs pour le travail du bois
Les adhésifs pour le travail du bois sont souvent utilisés dans la fabrication de contreplaqués, de panneaux durs et de panneaux de particules. Les autres applications comprennent les meules, les abrasifs, les garnitures de freins, les vernis isolants et les peintures.
Les peintures fabriquées à partir de bakélite peuvent résister à des environnements difficiles, car elles sont résistantes aux produits chimiques et à la rouille. De plus, lorsqu’elle est utilisée comme liant pour les moules en sable des imprimantes 3D, elle les rend plus solides, ce qui permet d’imprimer des dimensions plus précises.
Caractéristiques de la bakélite
Les matières plastiques peuvent être divisées en résines thermoplastiques et thermodurcissables, la bakélite appartenant à cette dernière catégorie. Les résines thermodurcissables sont formées par le durcissement par réaction de matières premières liquides sous l’effet de la chaleur.
Une fois moulées, elles ne reviennent pas à l’état liquide lorsqu’elles sont réchauffées, ce qui permet de fabriquer des produits moulés très résistants à la chaleur. Depuis la fin des années 2000, la bakélite a toujours occupé la première place en termes de volume de production nationale parmi les résines thermodurcissables.
Les avantages de la bakélite comprennent l’isolation électrique, la résistance à la chaleur, la résistance aux flammes, l’adhérence, la résistance aux produits chimiques, la résistance aux acides et l’isolation thermique. En particulier, sa grande résistance à la chaleur est sa plus grande caractéristique, de sorte que de nombreux produits sont fabriqués en appliquant cette performance.
En revanche, ses inconvénients sont sa sensibilité aux alcalis et sa faible résistance aux chocs. La résistance aux chocs peut donc être améliorée par l’ajout d’un agent renforçant.
Autres informations sur la bakélite
Comment la bakélite est-elle produite ?
La bakélite est produite par polymérisation du phénol et du formaldéhyde. En fonction du catalyseur utilisé, deux types de précurseurs de la bakélite sont synthétisés : le novolac et le resol.
À partir de ces précurseurs, la bakélite est produite en ajoutant un agent de réticulation pour faire progresser la réaction.
1. Novolac
Un mélange de phénol et de formaldéhyde est mis en réaction à un niveau égal ou supérieur au point d’ébullition pendant 1,5 à 3 heures en utilisant de l’acide chlorhydrique ou de l’acide oxalique comme catalyseur acide. Les réactions d’addition et de condensation se répètent, produisant un polymère linéaire dans lequel le phénol est relié à des groupes CH2.
Après la réaction, l’eau et le phénol non réagi sont éliminés, le produit est retiré de la cuve de réaction, refroidi et solidifié, puis broyé pour obtenir le novolac. En faisant réagir celui-ci avec l’agent de durcissement hexaméthylènetétramine, la réticulation intermoléculaire du novolac permet d’obtenir une bakélite insoluble et thermodurcissable.
2. Resol
La formation se fait suite à la réaction à 80-100°C pendant 1,5-3 heures d’un excès de formaldéhyde sur phénol, en utilisant un catalyseur alcalin. Il en résulte un mélange de monométhylphénol, de diméthylphénol et de triméthylphénol, qui se condense pour former le resol.
Une réaction supplémentaire à chaud et sous pression entraîne la réticulation des parties diméthylphénol et triméthylphénol pour former de la bakélite insoluble et thermodurcissable. La réaction des resols avec un catalyseur alcalin, le phénol et les resols de formaldéhyde a généralement lieu au cours de la transformation des produits moulés en bakélite.