Kā tiek sintezēts elastīgs materiāls?

Lai sintezētu a elastīgs materiāls, Pirmkārt, ir jāzina, kādus polimērus tie veido; tā kā pretējā gadījumā tiktu izstrādāta plastmasas vai šķiedras izstrāde. To zinot, polimēri, kas jāņem vērā, ir tie, kas nosaukti elastomēri.

Tad elastomēri veido elastīgos materiālus; Bet kā tie atšķiras no citiem polimēriem? Kā zināt, vai sintezētajam materiālam ir elastīgas īpašības?

Viens no vienkāršākajiem elastīga materiāla piemēriem ir atrodams elastīgajās joslās (vai zeķturi), kas sasaista avīzes, ziedus vai rēķinus. Ja tie ir izstiepti, tiks novērots, ka tie deformējas gareniski un pēc tam atgriežas sākotnējā formā.

Bet, ja materiāls ir pastāvīgi deformēts, tad tas nav elastīgs, bet plastmasas. Pastāv vairāki fiziskie parametri, kas ļauj diskriminēt šos materiālus, piemēram, jūsu Young moduli, elastības robežu un stikla pārejas temperatūru (Tg)..

Papildus šīm fizikālajām īpašībām ķīmiskajiem elastīgajiem materiāliem jāatbilst arī noteiktiem molekulāriem kritērijiem, lai rīkotos kā tādi.

No tā rodas dažādas iespējas, maisījumi un sintēzes, kas pakļautas neskaitāmiem mainīgajiem lielumiem; tas viss saplūst ar "vienkāršo" elastības raksturojumu.

Indekss

• 1 Izejvielas
  • 1.1. Molekulārās īpašības
• 2 Elastomēru sintēze
  • 2.1 Vulkanizācija
  • 2.2. Papildu fizikālās un ķīmiskās procedūras
• 3 Elastīgo joslu sintēze
• 4 Atsauces

Izejvielas

Kā minēts sākumā, elastīgie materiāli ir izgatavoti no elastomēriem. Pēdējais savukārt prasa citus mazākus polimērus vai "molekulāras daļas"; tas nozīmē, ka arī elastomēri ir pelnījuši savu sintēzi no polimēriem.

Katram gadījumam ir nepieciešama rūpīga procesa mainīgo izpēte, nosacījumi un kāpēc ar šiem polimēriem iegūtais elastomērs "darbojas" un līdz ar to arī elastīgais materiāls..

Neskatoties uz detaļām, mums ir virkne polimēru, ko izmanto šim nolūkam:

-Poliizocianāts

-Poliola poliols

-Etilēna un propilēna kopolimēri (ti, polietilēnu un polipropilēnu maisījumi) \ t

-Poliizobutilēns

-Polisulfīdi

-Polisiloksāns

Papildus daudziem citiem. Tie reaģē viens ar otru, izmantojot dažādus polimerizācijas mehānismus, starp kuriem ir: kondensācija, pievienošana vai brīvie radikāļi.

Tādēļ katra sintēze nozīmē nepieciešamību apgūt reakcijas kinētiku, lai garantētu optimālus tās attīstības apstākļus. Tāpat notiek vieta, kur tiks veikta sintēze; tas ir, reaktors, tā tips un procesa mainīgie.

Molekulārās īpašības

Kādi ir kopējie elastomēru sintēzes polimēri? Pirmās īpašības padarīs sinerģiju (viss ir lielāks par tā daļu summu) ar otro.

Vispirms tām jābūt asimetriskām struktūrām, un tāpēc tām jābūt pēc iespējas neviendabīgām. To molekulārajām struktūrām noteikti jābūt lineārām un elastīgām; tas nozīmē, ka atsevišķu saišu rotācijai nevajadzētu izraisīt sterilu atgrūšanu starp aizstājēju grupām.

Arī polimērs nedrīkst būt ļoti polārs, jo pretējā gadījumā tā starpmolekulārā mijiedarbība būs spēcīgāka un parādīs lielāku stingrību.

Tāpēc polimēriem jābūt: asimetriskiem, nepolāriem un elastīgiem blokiem. Ja tiem ir visas šīs molekulārās īpašības, tad tie ir potenciāls sākuma punkts elastomēra iegūšanai.

Elastomēru sintēze

Izvēloties izejmateriālu un visus procesa mainīgos, turpinām elastomēru sintēzi. Pēc sintezēšanas un pēc turpmākās fizikālās un ķīmiskās apstrādes sērijas tiek radīts elastīgais materiāls.

Bet kādi pārveidojumi jāizvēlas, lai kļūtu par elastomēriem?

Viņiem ir jāveic šķērssaistīšana vai konservēšana (saikne, angļu valodā); tas ir, to polimēru ķēdes savstarpēji savienos ar molekulāriem tiltiem, kas nāk no divām vai daudzfunkcionālām molekulām vai polimēriem (kas spēj veidot divas vai vairākas spēcīgas kovalentās saites). Tālāk redzamais attēls apkopo iepriekš minēto:

Purpurkrāsas līnijas attēlo polimēru ķēdes vai elastomēru "stingrākos" blokus; bet melnās līnijas ir elastīgākā daļa. Katra purpura līnija var sastāvēt no cita polimēra, kas ir elastīgāks vai stingrāks par to, kas ir pirms vai turpinās.

Kādas funkcijas pilda šie molekulārie tilti? Tas, ka elastomērs ir iespējams uzvilkt pats (statiskais režīms), var tikt izmantots stiepšanās spiedienā (elastīgais režīms), pateicoties tās elastīgumam..

Burvju pavasaris (Slinky, piemēram, Toystory) uzvedas nedaudz līdzīgi tam, kā to dara elastomēri.

Vulkanizācija

Starp visiem šķērssaistīšanas procesiem vulkanizācija ir viens no pazīstamākajiem. Šeit polimēru ķēdes ir savienotas ar sēra tiltiem (S-S-S ...).

Atgriežoties pie iepriekš redzamā attēla, tilti vairs nebūs melni, bet dzelteni. Šis process ir būtisks riepu ražošanā.

Papildu fizikālās un ķīmiskās procedūras

Sintēzes elastomēri, nākamie soļi ir iegūtā materiāla apstrāde, lai nodrošinātu to unikālās īpašības. Katram materiālam ir sava apstrāde, tai skaitā apkure, formēšana vai slīpēšana, vai cita fizikāla "izārstēta".

Šajos posmos tiek pievienoti pigmenti un citas ķimikālijas, kas nodrošina to elastību. Arī to jauniešu modulis, to Tg un to elastības robeža tiek vērtēta kā kvalitātes analīze (papildus citiem mainīgajiem lielumiem)..

Tas ir, ja termins elastomērs tiek apglabāts ar vārdu „gumija”; silikona gumijas, nitrils, dabīgie, uretāni, butadiēna-stirols utt. Gumijas ir sinonīms elastīgam materiālam.

Elastīgo joslu sintēze

Lai pabeigtu, tiks sniegts īss elastīgo joslu sintēzes procesa apraksts.

Polimēru avots to elastomēru sintēzei tiek iegūts no dabiskā lateksa, īpaši no Hevea brasiliensis koka. Tā ir piena un sveķu viela, ko attīra un pēc tam sajauc ar etiķskābi un formaldehīdu..

No šī maisījuma iegūst plāksni, no kuras ūdeni iegūst, saspiežot to un piešķirot tam bloka formu. Šos blokus sagriež mazākos gabalos maisītājā, kur tos silda, un vulkanizācijai pievieno pigmentus un sēru.

Pēc tam tos sagriež un izspiež, lai iegūtu dobos stieņus, kuru iekšpusē tie aizņems alumīnija stieņu ar talku kā balstu..

Un, visbeidzot, stieņi tiek apsildīti un noņemti no alumīnija balsta, lai pēdējo reizi saspiestu to ar veltni, pirms tos sagriež; katra tiesa rada līgu, un neskaitāmi izcirtņi rada tonnas.

Atsauces

1. Vikipēdija. (2018). Elastība (fizika). Saturs iegūts no: en.wikipedia.org
2. Odian G. (1986) Ievads elastomēru sintēze. In: Lal J., Mark J.E. (eds) Elastomēru un gumijas elastības attīstība. Springer, Boston, MA
3. Mīksts robotikas rīku komplekts. (s.f.). Elastomēri. Saturs iegūts no: softroboticstoolkit.com
4. 16., 17., 18. nodaļa. Plastmasas, šķiedras, elastomēri. [PDF] Saturs iegūts no: fab.cba.mit.edu
5. Elastomēru sintēze. [PDF] Saturs iegūts no: gozips.uakron.edu
6. Advameg, Inc. (2018). Gumijas josla Saturs iegūts no: madehow.com.