Kako se sintetizira elastični materijal?



Sintetizirati a elastični materijal, Prvo, potrebno je imati znanje o tome koje vrste polimera čine; budući da bi se inače formulirala izrada plastike ili vlakna. Znajući to, polimeri koje treba uzeti u obzir su oni koji su imenovani elastomeri.

Zatim elastomeri čine elastične materijale; Ali što su oni, kako se razlikuju od drugih polimera, kako znati da li sintetizirani materijal ima elastična svojstva?

Jedan od najjednostavnijih primjera elastičnog materijala nalazi se u elastičnim trakama (ili podvezicama) koje vežu novine, cvijeće ili svežanj novčanica. Ako se istegnu, uočit će se da se deformiraju uzdužno, a zatim se vraćaju u svoj izvorni oblik.

Ali, ako je materijal trajno deformiran, onda nije elastičan, već plastičan. Postoji nekoliko fizikalnih parametara koji vam omogućuju razlikovanje između tih materijala, kao što su vaš Youngov modul, granica elastičnosti i temperatura staklastog prijelaza (Tg)..

Osim ovih fizičkih svojstava, kemijski elastični materijali moraju također zadovoljiti određene molekularne kriterije kako bi se tako ponašali.

Iz toga proizlazi širok spektar mogućnosti, smjesa i sinteza, podvrgnutih bezbroj varijabli; sve to konvergirati na "jednostavnim" karakteristikama elastičnosti.

indeks

  • 1 Sirovina
    • 1.1 Molekularne značajke
  • 2 Sinteza elastomera
    • 2.1 Vulkanizacija
    • 2.2 Dodatni fizikalni i kemijski tretmani
  • 3 Sinteza elastičnih traka
  • 4 Reference

Sirovina

Kao što je spomenuto na početku, elastični materijali izrađeni su od elastomera. Potonji zahtijevaju druge manje polimere ili "molekularne dijelove"; to jest, elastomeri također zaslužuju vlastite sinteze iz predpolimera.

Svaki slučaj zahtijeva detaljno proučavanje procesnih varijabli, uvjeta i zašto s tim polimerima rezultirajući elastomer "radi" i, stoga, elastični materijal.

Ne ulazeći u detalje, imamo niz polimera koji se koriste u tu svrhu:

-poliizocijanata

-Poliol poliola

-Kopolimeri etilena i propilena (tj. Smjese polietilena i polipropilena)

-Poliizobutilenje

-polisulfidi

-polisiloksana

Osim mnogih drugih. One reagiraju jedna s drugom različitim mehanizmima polimerizacije, među kojima su: kondenzacija, dodavanje ili putem slobodnih radikala.

Stoga svaka sinteza podrazumijeva potrebu da se ovlada kinetikom reakcije, kako bi se zajamčili optimalni uvjeti njegovog razvoja. Isto tako, mjesto gdje će se sinteza stvoriti dolazi u igru; reaktor, njegov tip i procesne varijable.

Molekularne značajke

Što je zajedničko svim polimerima korištenim za sintezu elastomera? Svojstva prvog učinit će sinergiju (cjelina veća od zbroja njezinih dijelova) s drugom.

Za početak, moraju imati asimetrične strukture i stoga biti što heterogenije. Njihove molekularne strukture moraju nužno biti linearne i fleksibilne; to jest, rotacija pojedinačnih veza ne bi trebala uzrokovati steričke odbojnosti između supstituentskih skupina.

Također, polimer ne bi trebao biti vrlo polaran, jer će u protivnom njegove intermolekularne interakcije biti jače i pokazati veću rigidnost.

Stoga polimeri moraju imati: asimetrične, nepolarne i fleksibilne jedinice. Ako imaju sve te molekularne karakteristike, onda predstavljaju potencijalno polazište za dobivanje elastomera.

Sinteza elastomera

Odabirom sirovine i svih varijabli procesa nastavljamo sintezu elastomera. Nakon što se sintetizira i nakon niza fizikalnih i kemijskih tretmana, nastaje elastični materijal.

Ali kakve transformacije moraju proći odabrani polimeri da postanu elastomeri?

Moraju se podvrgnuti unakrsnom povezivanju ili stvrdnjavanju (za umreživanje, na engleskom); to jest, njihovi polimerni lanci će biti međusobno povezani molekularnim mostovima, koji dolaze iz bi ili polifunkcionalnih molekula ili polimera (sposobnih da formiraju dvije ili više jakih kovalentnih veza). Donja slika sažima gore navedeno:

Ljubičaste linije predstavljaju polimerne lance ili "kruće" blokove elastomera; dok su crne linije najfleksibilniji dio. Svaka ljubičasta linija može se sastojati od različitog polimera, fleksibilnijeg ili krutijeg od onog prethodnog ili postupnog.

Koje funkcije ispunjavaju ti molekularni mostovi? Dopuštanje valjanja elastomera (statički način rada), može se koristiti pod pritiskom rastezanja (elastični način) zahvaljujući fleksibilnosti njegovih veza.

Čarobno proljeće (slinky, na primjer, Toystory) ponaša se malo slično onome kako to rade elastomeri.

vulkanizacija

Među svim procesima umrežavanja, vulkanizacija je jedna od najpoznatijih. Ovdje su polimerni lanci međusobno povezani mostovima od sumpora (S-S-S ...).

Vraćajući se na gornju sliku, mostovi više ne bi bili crni, već žuti. Ovaj proces je bitan u proizvodnji guma.

Dodatni fizikalni i kemijski tretmani

Sintetizirani elastomeri, sljedeći koraci sastoje se od obrade dobivenog materijala da im se daju njihove jedinstvene karakteristike. Svaki materijal ima vlastiti tretman, među kojima su grijanje, oblikovanje ili brušenje, ili drugi fizički "izliječeni".

U ove korake dodaju se pigmenti i druge kemikalije koje osiguravaju njihovu elastičnost. Također, njihov Youngov modul, njihov Tg i granica njihove elastičnosti vrednuju se kao analiza kvalitete (uz ostale varijable).

Ovdje je izraz elastomer zakopan riječju "guma"; silikonske gume, nitril, prirodni, uretani, butadien-stiren, itd. Gume su sinonim za elastični materijal.

Sinteza elastičnih traka

Za kraj, dat će se kratak opis procesa sinteze elastičnih traka.

Izvor polimera za sintezu njihovih elastomera dobiva se iz prirodnog lateksa, posebno iz stabla Hevea brasiliensis. To je mliječna i smolasta supstanca koja se pročišćava i miješa s octenom kiselinom i formaldehidom.

Iz ove mješavine dobiva se ploča iz koje se izlučuje voda stiskanjem i dobivanjem blokovskog oblika. Ti se blokovi u mješalici, gdje se zagrijavaju, izrežu na manje komade i dodaju se pigmenti i sumpor za vulkanizaciju.

Zatim se izrežu i podvrgnu ekstruziji, kako bi se dobile šuplje šipke, u kojima će kao štapić zauzeti šipku od aluminija s talkom..

I konačno, štapovi se zagrijavaju i uklanjaju iz aluminijske potpore kako bi se zadnji put stisnuli valjkom prije rezanja; svaki sud stvara ligu, a bezbrojni rezovi stvaraju tone od njih.

reference

  1. Wikipedia. (2018.). Elastičnost (fizika). Preuzeto s: en.wikipedia.org
  2. Odian G. (1986) Uvod u sintezu elastomera. U: Lal J., Mark J.E. (eds) Napredak u elastomerima i elastičnosti gume. Springer, Boston, MA
  3. Mekani alat za robotiku. (N. D.). Elastomeri. Preuzeto s: softroboticstoolkit.com
  4. Poglavlje 16, 17, 18-Plastika, vlakna, elastomeri. [PDF]. Preuzeto s: fab.cba.mit.edu
  5. Sinteza elastomera. [PDF]. Preuzeto s: gozips.uakron.edu
  6. Advameg, Inc. (2018). Gumena traka Preuzeto s: madehow.com.