Ako sa syntetizuje elastický materiál?

Syntéza a elastický materiál, Po prvé, človek musí mať vedomosti o tom, aký typ polymérov tvoria; pretože inak by sa pripravovalo spracovanie plastu alebo vlákna. S vedomím, že polyméry, ktoré by mali byť brané do úvahy, sú uvedené elastoméry.

Elastoméry potom tvoria elastické materiály; Ako sa však odlišujú od iných polymérov Ako zistiť, či syntetizovaný materiál má skutočne elastické vlastnosti?

Jeden z najjednoduchších príkladov elastického materiálu sa nachádza v elastických pásoch (alebo podväzkoch), ktoré spájajú noviny, kvety alebo zväzok účtov. Ak sú napnuté, bude pozorované, že sa pozdĺžne deformujú a potom sa vrátia do svojho pôvodného tvaru.

Ale ak je materiál trvalo deformovaný, potom nie je elastický, ale plastový. Existuje niekoľko fyzikálnych parametrov, ktoré vám umožňujú rozlišovať medzi týmito materiálmi, ako je modul pružnosti, limit pružnosti a teplota skleného prechodu (Tg)..

Okrem týchto fyzikálnych vlastností musia chemicky elastické materiály tiež spĺňať určité molekulárne kritériá, aby sa mohli správať ako také.

Z toho vzniká široká škála možností, zmesí a syntéz, ktoré sú vystavené nespočetným množstvám premenných; to všetko na zblíženie "jednoduchej" charakteristiky elasticity.

index

• 1 Surovina
  • 1.1 Molekulárne charakteristiky
• 2 Syntéza elastomérov
  • 2.1 Vulkanizácia
  • 2.2 Ďalšie fyzikálne a chemické úpravy
• 3 Syntéza elastických pásov
• 4 Odkazy

Surovina

Ako bolo uvedené na začiatku, elastické materiály sú vyrobené z elastomérov. Posledne uvedené vyžadujú ďalšie menšie polyméry alebo "molekulárne časti"; to znamená, že elastoméry si tiež zaslúžia vlastnú syntézu z pred-polymérov.

Každý prípad si vyžaduje dôkladné preštudovanie premenných procesu, podmienok a prečo s týmito polymérmi výsledný elastomér "funguje" a teda elastický materiál.

Bez toho, aby sme šli do detailov, máme na tento účel sériu polymérov:

-polyisokyanát

-Polyolový polyester

-Kopolyméry etylénu a propylénu (tj zmesi polyetylénov a polypropylénov) \ t

-polyizobutylén

-polysulfidy

-polysiloxan

Okrem mnohých ďalších. Tieto reagujú navzájom prostredníctvom rôznych mechanizmov polymerizácie, medzi ktoré patria: kondenzácia, adícia alebo prostredníctvom voľných radikálov.

Preto každá syntéza predpokladá potrebu zvládnuť kinetiku reakcie, aby sa zaručili optimálne podmienky jej vývoja. Podobne, miesto, kde bude vykonaná syntéza, vstúpi do hry; reaktor, jeho typ a premenné procesu.

Molekulárne charakteristiky

Čo majú spoločné všetky polyméry používané na syntézu elastomérov? Vlastnosti prvého súčinnosti (celok je väčší ako súčet jeho častí) s druhým.

Na začiatok musia mať asymetrické štruktúry, a preto musia byť čo najhomogénnejšie. Ich molekulárne štruktúry musia byť nevyhnutne lineárne a flexibilné; to znamená, že rotácia jednotlivých väzieb by nemala spôsobiť sterické repulzie medzi skupinami substituentov.

Tiež by polymér nemal byť veľmi polárny, pretože inak jeho intermolekulové interakcie budú silnejšie a vykazujú väčšiu tuhosť.

Preto polyméry musia mať: asymetrické, nepolárne a ohybné jednotky. Ak majú všetky tieto molekulárne charakteristiky, potom predstavujú potenciálny východiskový bod pre získanie elastoméru.

Syntéza elastomérov

Po výbere suroviny a všetkých premenných procesu pokračujeme v syntéze elastomérov. Po syntéze a po následnej sérii fyzikálnych a chemických úprav sa vytvorí elastický materiál.

Ale aké transformácie musia vybrané polyméry podstúpiť, aby sa stali elastomérmi?

Musia podstúpiť zosieťovanie alebo vytvrdzovanie (zosieťovania, v angličtine); to znamená, že ich polymérne reťazce budú navzájom spojené molekulárnymi mostíkmi, ktoré pochádzajú z bi alebo polyfunkčných molekúl alebo polymérov (schopných tvoriť dve alebo viac silných kovalentných väzieb). Nižšie uvedený obrázok sumarizuje vyššie uvedené:

Fialové čiary predstavujú polymérne reťazce alebo "tuhšie" bloky elastomérov; zatiaľ čo čierne čiary sú najpružnejšie. Každá fialová čiara sa môže skladať z odlišného polyméru, pružnejšieho alebo tuhšieho ako ten, ktorý bol predchádzajúci alebo pokračujúci.

Akú funkciu plnia tieto molekulárne mosty? To, že sa elastomér môže navinúť na seba (statický režim), môže byť vďaka pružnosti jeho spojov nasadený pod tlakom napínania (pružný režim)..

Kúzelný prameň (napríklad Slinky, Toystory) sa chová mierne podobne ako elastoméry.

vulkanizácie

Zo všetkých zosieťovacích procesov je vulkanizácia jedným z najznámejších. Tu sú polymérne reťazce vzájomne prepojené mostami síry (S-S-S ...).

Keď sa vrátime k obrázku vyššie, mosty už nebudú čierne, ale žlté. Tento proces je nevyhnutný pri výrobe pneumatík.

Ďalšie fyzikálne a chemické úpravy

Syntetizované elastoméry, ďalšie kroky spočívajú v spracovaní výsledného materiálu, čím sa získajú ich jedinečné vlastnosti. Každý materiál má svoje vlastné spracovanie, medzi ktoré patrí ohrev, tvarovanie alebo brúsenie, alebo iné fyzikálne "vytvrdzované".

V týchto krokoch sa pridávajú pigmenty a iné chemikálie, ktoré zabezpečujú ich elasticitu. Taktiež ich Youngov modul, ich Tg a ich limit pružnosti sú hodnotené ako analýza kvality (okrem iných premenných)..

V tomto prípade je termín elastomér pochovaný pod pojmom „guma“; silikónové kaučuky, nitril, prírodné, uretány, butadién-styrén atď. Kaučuky sú synonymom elastického materiálu.

Syntéza elastických pásov

Na dokončenie sa uvedie stručný opis procesu syntézy elastických pásov.

Zdroj polymérov na syntézu ich elastomérov sa získava z prírodného latexu, konkrétne zo stromu Hevea brasiliensis. Ide o mliečne a živicovú látku, ktorá sa čistí a potom zmieša s kyselinou octovou a formaldehydom.

Z tejto zmesi sa získa doska, z ktorej sa voda vytláča stláčaním a dáva jej tvar bloku. Tieto bloky sú narezané na menšie kúsky v mixéri, kde sú ohrievané a pigmenty a síra sú pridávané na vulkanizáciu.

Potom sa rozrežú a podrobia extrúzii, aby sa získali duté tyče, v ktorých zaberajú tyč z hliníka s mastencom ako podperou..

A nakoniec, tyče sú zohriate a odstránené z ich hliníkovej podpery, aby boli naposledy stlačené valčekom pred rezaním; každý súd generuje ligu a nespočetné množstvo ich generuje tony.

referencie

1. Wikipedia. (2018). Pružnosť (fyzika). Zdroj: en.wikipedia.org
2. Odian G. (1986) Úvod do syntézy elastomérov. In: Lal J., Mark J.E. (eds) Pokroky v elastoméroch a gumovej elasticity. Springer, Boston, MA
3. Soft robotická sada nástrojov. (N. D.). Elastoméry. Zdroj: softroboticstoolkit.com
4. Kapitola 16, 17, 18 - Plasty, Vlákna, Elastoméry. [PDF]. Zdroj: fab.cba.mit.edu
5. Syntéza elastomérov. [PDF]. Zdroj: gozips.uakron.edu
6. Advameg, Inc. (2018). Gumička Zdroj: madehow.com.