Kako se sintetizira elastični material?



Sintetizirati a elastični material, Najprej moramo poznati, katere vrste polimerov sestavljajo; ker bi se sicer oblikovala plastika ali vlakno. Zavedajoč se tega, so polimeri, ki jih je treba upoštevati, imenovani elastomeri.

Nato elastomeri tvorijo elastične materiale; Toda kaj so? Kako se razlikujejo od drugih polimerov? Kako vedeti, ali ima sintetizirana snov res elastične lastnosti?

Eden od najpreprostejših primerov elastičnega materiala najdemo v elastičnih trakovih (ali podvezicah), ki vežejo časopise, cvetje ali sveženj računov. Če se raztegnejo, bomo opazili, da se deformirajo vzdolžno in se nato vrnejo v prvotno obliko.

Če pa je material trajno deformiran, potem ni elastičen, temveč plastičen. Obstaja več fizičnih parametrov, ki omogočajo razlikovanje med temi materiali, kot so modul Younga, vaša meja elastičnosti in temperatura steklastega prehoda (Tg)..

Poleg teh fizikalnih lastnosti morajo tudi kemično elastični materiali ustrezati določenim molekularnim kriterijem, da se obnašajo kot taki.

Iz tega izhaja širok spekter možnosti, zmesi in sintez, podvrženih neštetim spremenljivkam; vse to za zbliževanje na "preprostih" značilnost elastičnosti.

Indeks

  • 1 Surovina
    • 1.1 Molekularne značilnosti
  • 2 Sinteza elastomerov
    • 2.1 Vulkanizacija
    • 2.2 Dodatne fizikalne in kemijske obdelave
  • 3 Sinteza elastičnih trakov
  • 4 Reference

Surovina

Kot smo omenili na začetku, so elastični materiali izdelani iz elastomerov. Slednje pa zahtevajo druge manjše polimere ali "molekularne dele"; to pomeni, da elastomeri prav tako zaslužijo svoje sinteze iz predpolimerov.

Vsak primer zahteva natančno preučevanje spremenljivk procesa, pogojev in zakaj s temi polimeri nastane elastomer "in" zato elastični material..

Ne da bi se spuščali v podrobnosti, imamo v ta namen vrsto polimerov:

-Poliizocianat

-Poliol iz poliola

-Kopolimeri etilena in propilena (tj. Mešanice polietilenov in polipropilenov)

-Poliizobutilen

-Polisulfidi

-Polisiloksan

Poleg mnogih drugih. Ti medsebojno reagirajo z različnimi polimerizacijskimi mehanizmi, med katerimi so: kondenzacija, adicija ali prosti radikali.

Zato vsaka sinteza pomeni potrebo po obvladovanju kinetike reakcije, da bi zagotovili optimalne pogoje njenega razvoja. Prav tako je v igri mesto, kjer bo potekala sinteza; to je reaktor, njegov tip in procesne spremenljivke.

Molekularne značilnosti

Kaj imajo skupnega vsi polimeri, uporabljeni za sintezo elastomerov? Lastnosti prvega bodo sinergijo (celota večje od vsote njenih delov) z drugo.

Najprej morajo imeti asimetrične strukture, zato morajo biti čim bolj heterogene. Njihove molekularne strukture morajo biti nujno linearne in prilagodljive; to pomeni, da rotacija posameznih vezi ne bi smela povzročiti steričnih repulzij med substitucijskimi skupinami.

Tudi polimer ne bi smel biti zelo polaren, saj bodo drugače njegove intermolekularne interakcije močnejše in bodo pokazale večjo togost.

Zato morajo polimeri imeti: asimetrične, nepolarne in prilagodljive enote. Če imajo vse te molekularne značilnosti, predstavljajo potencialno izhodišče za pridobitev elastomera.

Sinteza elastomerov

Z izbiro surovine in vseh spremenljivk procesa nadaljujemo s sintezo elastomerov. Ko je enkrat sintetiziran, in po naknadni seriji fizikalnih in kemičnih obdelav se ustvari elastični material.

Toda katere transformacije morajo izbrani polimeri postati elastomeri?

Osebe morajo opraviti navzkrižno povezovanje ali sušenje (zamreženje, v angleščini); to pomeni, da bodo njihove polimerne verige povezane med seboj z molekularnimi mostovi, ki prihajajo iz bi ali polifunkcionalnih molekul ali polimerov (sposobnih tvoriti dve ali več močnih kovalentnih vezi). Spodnja slika povzema zgoraj navedeno:

Vijolične črte predstavljajo polimerne verige ali "trdnejše" bloke elastomerov; Črne črte so najbolj prilagodljiv del. Vsaka vijolična črta je lahko sestavljena iz drugega polimera, ki je prožnejši ali tog, kot predhodni ali nadaljevalni.

Kakšno funkcijo ti molekularni mostovi izpolnjujejo? Omogočanje elastomera na samem (statični način) se lahko zaradi fleksibilnosti njegovih povezav uporabi pod tlakom raztezanja (elastični način)..

Čarobna pomlad (Slinky, na primer Toystory) se obnaša nekoliko podobno kot elastomeri.

Vulkanizacija

Med vsemi procesi navzkrižnega povezovanja je vulkanizacija ena najbolj znanih. Tu so polimerne verige med seboj povezane z mostovi žvepla (S-S-S ...).

Če se vrnemo k zgornji sliki, mostovi ne bodo več črni, temveč rumeni. Ta postopek je bistven za izdelavo pnevmatik.

Dodatne fizikalne in kemične obdelave

Sintetizirani elastomeri, naslednji koraki sestojijo iz obdelave dobljenega materiala, da bi jim dali svoje edinstvene značilnosti. Vsak material ima lastno obdelavo, med katere spadajo ogrevanje, oblikovanje ali brušenje ali druga fizična "sušena".

V teh korakih so dodani pigmenti in druge kemikalije, ki zagotavljajo njihovo elastičnost. Tudi njihov modul Young, njihov Tg in njihova meja elastičnosti so ocenjeni kot analiza kakovosti (poleg drugih spremenljivk)..

Tu izraz „elastomer“ zakoplje beseda „guma“; silikonske gume, nitril, naravni, uretani, butadien-stiren itd. Gume so sinonim za elastični material.

Sinteza elastičnih trakov

Za dokončanje bo podan kratek opis postopka sinteze elastičnih trakov.

Vir polimerov za sintezo njihovih elastomerov dobimo iz naravnega lateksa, posebej iz drevesa Hevea brasiliensis. To je mlečna in smolnata snov, ki se prečisti in nato zmeša z ocetno kislino in formaldehidom..

Iz te mešanice se dobi plošča, iz katere se izloči voda s stiskanjem in obliko bloka. Ti bloki se razrežejo v manjše kose v mešalniku, kjer se segrejejo in dodajo pigmenti in žveplo za vulkanizacijo.

Nato se izrežejo in iztisnejo, da se dobijo votle palice, znotraj katerih bodo kot nosilec zasedli palico iz aluminija s talkom..

In končno, palice se segrejejo in odstranijo iz aluminijaste podpore, da se zadnjič stisnejo z valjčkom, preden se razrežejo; vsako sodišče ustvarja ligo in nešteto kosov jih ustvarja tone.

Reference

  1. Wikipedija. (2018). Elastičnost (fizika). Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org
  2. Odian G. (1986) Uvod v sintezo elastomerov. V: Lal J., Mark J.E. (eds) Napredek pri elastomerih in elastičnosti gume. Springer, Boston, MA
  3. Mehko orodje za robotiko. (s.f.). Elastomeri. Vzpostavljeno iz: softroboticstoolkit.com
  4. Poglavje 16, 17, 18-Plastika, vlakna, elastomeri. [PDF] Vzpostavljeno iz: fab.cba.mit.edu
  5. Sinteza elastomera. [PDF] Vzpostavljeno iz: gozips.uakron.edu
  6. Advameg, Inc. (2018). Gumijasti trak Vzpostavljeno iz: madehow.com.