Как се синтезира еластичен материал?



Да се ​​синтезира a еластичен материал, Първо, човек трябва да познава какъв тип полимери съставят; тъй като в противен случай ще се формулира изработването на пластмаса или влакно. Знаейки това, полимерите, които трябва да се разглеждат, са тези, които са посочени еластомери.

След това еластомерите съставляват еластичните материали; Но какви са те, как се различават от другите полимери, как да се знае дали синтезираният материал наистина има еластични свойства?

Един от най-простите примери за еластичен материал се намира в еластичните ленти (или жартиери), които свързват вестници, цветя или пачка банкноти. Ако те се опънат, ще се забележи, че те се деформират надлъжно и след това се връщат в първоначалната си форма.

Но ако материалът е постоянно деформиран, той не е еластичен, а пластмасов. Има няколко физически параметри, които ви позволяват да различавате тези материали, като модула на вашия млад, границата на еластичност и температурата на встъкляване (Tg)..

В допълнение към тези физически качества, химически еластичните материали трябва също да отговарят на определени молекулни критерии, за да се държат като такива.

От това възниква широк спектър от възможности, смеси и синтези, подложени на множество променливи; всичко това, за да се сближи на "проста" характеристика на еластичност.

индекс

  • 1 Суровина
    • 1.1 Молекулни характеристики
  • 2 Синтез на еластомери
    • 2.1 Вулканизация
    • 2.2 Допълнителни физични и химични обработки
  • 3 Синтез на еластични ленти
  • 4 Препратки

Суровина

Както беше споменато в началото, еластичните материали са изработени от еластомери. Последното на свой ред изисква други по-малки полимери или "молекулярни части"; еластомери също заслужават собствения си синтез от пред-полимери.

Всеки случай изисква щателно проучване на променливите на процеса, условията и защо с тези полимери произтичащият еластомер "работи" и, следователно, еластичният материал.

Без да навлизаме в подробности, имаме серия от полимери, използвани за тази цел:

-полиизоцианат

-Полиолов полиестер

-Етиленови и пропиленови съполимери (т.е. смеси от полиетилени и полипропилени)

-пОЛИИЗОбуТИЛеНОВИ

-полисулфиди

-полисилооксан

В допълнение към много други. Те реагират един с друг чрез различни полимеризационни механизми, сред които са: кондензация, добавяне или чрез свободни радикали.

Следователно, всеки синтез предполага необходимостта да се овладее кинетиката на реакцията, за да се гарантират оптималните условия за нейното развитие. По същия начин, мястото, където ще се направи синтез, влиза в игра; реактора, неговия тип и променливите на процеса.

Молекулни характеристики

Какво общо притежават всички полимери, използвани за синтеза на еластомери? Свойствата на първия ще правят синергията (цялото е по-голяма от сумата на нейните части) с втората.

Първо, те трябва да имат асиметрични структури и следователно да бъдат възможно най-разнородни. Техните молекулярни структури трябва непременно да бъдат линейни и гъвкави; това означава, че въртенето на единичните връзки не трябва да причинява стерично отблъскване между заместващите групи.

Също така полимерът не трябва да бъде много полярен, тъй като в противен случай неговите междумолекулни взаимодействия ще бъдат по-силни и ще покажат по-голяма твърдост.

Следователно полимерите трябва да имат: асиметрични, неполярни и гъвкави единици. Ако имат всички тези молекулни характеристики, те представляват потенциална отправна точка за получаване на еластомер.

Синтез на еластомери

След като сме избрали суровината и всички променливи на процеса, продължаваме синтеза на еластомерите. Веднъж синтезирани и след последваща серия от физични и химични обработки, се създава еластичен материал.

Но какви трансформации трябва да преминат избраните полимери, да станат еластомери?

Те трябва да преминат през кръстосано свързване или втвърдяване (омрежване, на английски език); техните полимерни вериги ще бъдат свързани един с друг чрез молекулярни мостове, които идват от би- или полифункционални молекули или полимери (способни да образуват две или повече силни ковалентни връзки). Изображението по-долу обобщава горепосоченото:

Лилавите линии представляват полимерните вериги или "по-твърдите" блокове на еластомерите; докато черните линии са най-гъвкавата част. Всяка пурпурна линия може да се състои от различен полимер, по-гъвкав или твърд от предшестващия или протичащ.

Каква функция изпълняват тези молекулни мостове? Това, което позволява на еластомера да се търкаля върху себе си (статичен режим), може да бъде разгърнато под налягане на еластичност (еластичен режим) благодарение на гъвкавостта на нейните връзки.

Магическият извор (Slinky, например, Toystory) се държи малко по-сходно с това как го правят еластомери.

вулканизация

Сред всички процеси на омрежване, вулканизацията е една от най-известните. Тук полимерните вериги са свързани помежду си чрез мостове от сяра (S-S-S ...).

Връщайки се към изображението по-горе, мостовете вече няма да бъдат черни, а жълти. Този процес е от съществено значение при производството на гуми.

Допълнителни физични и химични обработки

Синтезираните еластомери, следващите стъпки се състоят в третиране на получения материал, за да им се дадат техните уникални характеристики. Всеки материал има своя собствена обработка, сред която са нагряване, формоване или шлайфане, или други физически "излекувани".

В тези стъпки се добавят пигменти и други химикали, които гарантират тяхната еластичност. Също така, модулът на Янг, техния Tg и тяхната граница на еластичност се оценяват като качествен анализ (в допълнение към други променливи).

Тук терминът еластомер е заровен от думата „каучук“; силиконови каучуци, нитрил, естествени, уретани, бутадиен-стирен и др. Гумите са синоним на еластичен материал.

Синтез на еластични ленти

За да завърши, ще бъде дадено кратко описание на процеса на синтез на еластичните ленти.

Източникът на полимери за синтеза на техните еластомери се получава от естествен латекс, по-специално от дървото Hevea brasiliensis. Това е млечно и смолисто вещество, което се подлага на пречистване и след това се смесва с оцетна киселина и формалдехид..

От тази смес се получава плоча, от която се извлича вода чрез изстискване и придаване на блокче. Тези блокове се нарязват на по-малки парчета в миксер, където се нагряват и се добавят пигменти и сяра за вулканизация.

След това се нарязват и подлагат на екструзия, за да се получат кухи пръчки, в които те ще заемат алуминиева пръчка с талк като опора.

И накрая, пръчките се нагряват и отстраняват от алуминиевата им опора, за да бъдат последно притиснати от валяк, преди да бъдат отрязани; всеки съд създава лига и безбройни съкращения генерират тонове от тях.

препратки

  1. Wikipedia. (2018). Еластичност (физика). Изтеглено от: en.wikipedia.org
  2. Odian G. (1986) Въведение в синтеза на еластомери. В: Lal J., Mark J.E. (eds) Напредък в еластомерите и еластичността на каучука. Springer, Boston, MA
  3. Инструмент за мека роботика. (Н.О.). Еластомери. Възстановен от: softroboticstoolkit.com
  4. Глава 16, 17, 18-Пластмаси, влакна, еластомери. [PDF]. Изтеглено от: fab.cba.mit.edu
  5. Синтез на еластомера. [PDF]. Изтеглено от: gozips.uakron.edu
  6. Advameg, Inc. (2018). Гумена лента Взето от: madehow.com.