Kaip sintezuojama elastinė medžiaga?

Sintetinti a elastinga medžiaga, Pirma, reikia žinoti, kokio tipo polimerus jie sudaro; nes kitaip būtų suformuluotas plastiko ar pluošto kūrimas. Tai žinodami, polimerai, kuriuos reikia apsvarstyti, yra tie, kurie pavadinti elastomerai.

Tada elastomerai sudaro elastines medžiagas; Bet kaip jie skiriasi nuo kitų polimerų? Kaip sužinoti, ar sintezuota medžiaga iš tikrųjų turi elastingų savybių?

Vienas iš paprasčiausių elastinės medžiagos pavyzdžių randamas elastingose ​​juostose (arba puspriekabėse), kurios susieja laikraščius, gėles ar sąskaitas. Jei jie yra ištempti, pastebėsite, kad jie deformuojasi išilgai, o tada grįžta į pradinę formą.

Bet jei medžiaga yra nuolat deformuota, tai nėra elastinga, bet plastikinė. Yra keletas fizinių parametrų, leidžiančių atskirti šias medžiagas, pvz., „Young“ modulį, elastingumo ribą ir stiklėjimo temperatūrą (Tg)..

Be šių fizinių savybių, chemiškai elastingos medžiagos taip pat turi atitikti tam tikrus molekulinius kriterijus, kad veiktų kaip toks.

Iš to atsiranda daugybė galimybių, mišinių ir sintezių, veikiantys daugybę kintamųjų; visa tai susilieja su „paprastu“ elastingumo požymiu.

Indeksas

• 1 Žaliava
  • 1.1 Molekulinės charakteristikos
• 2 Elastomerų sintezė
  • 2.1 Vulkanizavimas
  • 2.2 Papildomas fizinis ir cheminis apdorojimas
• 3 Elastinių juostų sintezė
• 4 Nuorodos

Žaliava

Kaip minėta pradžioje, elastinės medžiagos yra pagamintos iš elastomerų. Pastarasis reikalauja ir kitų mažesnių polimerų arba „molekulinių dalių“; tai yra, elastomerai taip pat nusipelno savo sintezių iš anksto polimerų.

Kiekvienas atvejis reikalauja kruopščiai išnagrinėti procesų kintamuosius, sąlygas ir kodėl su šiais polimerais gautas elastomeras „veikia“, taigi ir elastinė medžiaga.

Neskiriant detalių, turime keletą polimerų, naudojamų šiam tikslui:

-Polisocianatas

-Poliolio poliolis

-Etileno ir propileno kopolimerai (ty polietilenų ir polipropilenų mišiniai) \ t

-Poliizobutilenas

-Polisulfidai

-Polisiloksanas

Be daugelio kitų. Jie tarpusavyje reaguoja įvairiais polimerizacijos mechanizmais, tarp jų: ​​kondensacija, pridėjimas arba laisvieji radikalai.

Todėl kiekviena sintezė reiškia poreikį įsisavinti reakcijos kinetiką, siekiant užtikrinti optimalias jo vystymosi sąlygas. Taip pat pradedama sintezės vieta; tai yra reaktorius, jo tipas ir proceso kintamieji.

Molekulinės charakteristikos

Ką turi visi polimerai, naudojami elastomerų sintezei? Pirmųjų savybių dėka sinergija (visa tai bus didesnė už jos dalių sumą) su antruoju.

Pirmiausia, jie turi turėti asimetrines struktūras, todėl turi būti kiek įmanoma nevienalytės. Jų molekulinės struktūros nebūtinai turi būti tiesios ir lanksčios; tai reiškia, kad atskirų jungčių sukimas neturėtų sukelti sterilių atotrūkių tarp pakaitinių grupių.

Be to, polimeras neturėtų būti labai polinis, nes priešingu atveju jos intermolekulinės sąveikos bus stipresnės ir parodys didesnį standumą.

Todėl polimerai turi būti: asimetriški, ne poliniai ir lankstūs vienetai. Jei jie turi visas šias molekulines charakteristikas, jie yra potencialus pradinis taškas elastomerui gauti.

Elastomerų sintezė

Pasirinkę žaliavą ir visus procesų kintamuosius, tęsiame elastomerų sintezę. Sintetinant ir po vėlesnių fizinių ir cheminių procedūrų serijos sukuriama elastinė medžiaga.

Bet kokių transformacijų reikia, kad pasirinktas polimeras taptų elastomerais?

Jie turi atlikti kryžminį ryšį arba kietinti (kryžminimas, anglų kalba); tai yra, jų polimerų grandinės bus tarpusavyje sujungtos molekuliniais tilteliais, kurie yra iš dviejų arba daugiafunkcinių molekulių arba polimerų (galinčių sudaryti dvi arba daugiau stiprių kovalentinių ryšių). Žemiau pateiktas vaizdas apibendrina pirmiau minėtą:

Purpurinės linijos yra polimerų grandinės arba elastomerų „kietesni“ blokai; juodosios linijos yra labiausiai lanksti dalis. Kiekviena purpurinė linija gali būti sudaryta iš skirtingo polimero, kuris yra lankstesnis arba standesnis nei prieš tai.

Kokias funkcijas atlieka šie molekuliniai tiltai? Dėl to, kad elastomeras gali būti suvyniotas pats (statinis režimas), jo lankstumo dėka galima naudoti tempimo slėgį (elastinį režimą)..

Magiškas pavasaris (Slinky, pavyzdžiui, „Toystory“) šiek tiek panašus į tai, kaip veikia elastomerai.

Vulkanizavimas

Tarp visų kryžminio susiejimo procesų vulkanizavimas yra vienas iš geriausiai žinomų. Čia polimerų grandinės yra sujungtos sieros tiltais (S-S-S ...).

Grįžę prie aukščiau esančio vaizdo, tiltai nebebus juodi, bet geltoni. Šis procesas yra būtinas padangų gamyboje.

Papildomas fizinis ir cheminis apdorojimas

Sintetiniai elastomerai, tolesni veiksmai yra gaunamos medžiagos apdorojimas, suteikiant jiems unikalias savybes. Kiekviena medžiaga turi savo gydymą, tarp kurių yra šildymas, liejimas ar šlifavimas, arba kitas fizinis „išgydytas“.

Šiais žingsniais pridedami pigmentai ir kitos cheminės medžiagos, užtikrinančios jų elastingumą. Be to, jų „Young“ modulis, jų Tg ir jų elastingumo riba yra vertinamos kaip kokybės analizė (be kitų kintamųjų).

Tai yra, kai terminas „elastomeras“ palaidotas žodžiu „guma“; silikoninės gumos, nitrilas, natūralus, uretanas, butadieno-stirenas ir kt. Gumos yra sinonimai su elastine medžiaga.

Elastinių juostų sintezė

Baigiant bus pateiktas trumpas elastinių juostų sintezės proceso aprašymas.

Polimerų šaltinis jų elastomerų sintezei gaunamas iš natūralios latekso, ypač iš Hevea brasiliensis medžio. Tai yra pieno ir dervos medžiaga, kuri išvaloma ir sumaišoma su acto rūgštimi ir formaldehidu..

Iš šio mišinio gaunamas plytelė, iš kurios vanduo išgaunamas jį suspaudžiant ir suteikiant jam blokinę formą. Šie blokai supjaustyti į mažesnius gabalus maišyklėje, kur jie yra šildomi, o pigmentai ir sieros - vulkanizavimui.

Tada jie supjaustomi ir išspaudžiami, kad būtų gauti tuščiaviduriai strypai, kurių viduje jie laikys aliuminio strypą su talku kaip atramą.

Galiausiai, strypai yra šildomi ir išimami iš aliuminio atramos, kad jie būtų paskutinį kartą suspausti voleliu prieš pjaustant; kiekvienas teismas generuoja lygą, ir daugybė gabalų sukuria tonų jų.

Nuorodos

1. Vikipedija. (2018). Elastingumas (fizika). Gauta iš: en.wikipedia.org
2. Odian G. (1986) Įvadas į elastomerų sintezę. In: Lal J., Mark J.E. (eds) Elastomerų ir gumos elastingumo pažanga. Springer, Boston, MA
3. Minkštas robotikos įrankių rinkinys. (s.f.). Elastomerai. Gauta iš: softroboticstoolkit.com
4. 16, 17, 18 skyrius. Plastikai, pluoštai, elastomerai. [PDF] Gauta iš: fab.cba.mit.edu
5. Elastomerinė sintezė. [PDF] Gauta iš: gozips.uakron.edu
6. Advameg, Inc. (2018). Gumos juosta Gauta iš: madehow.com.