Dele:
Hvordan syntetiseres et elastisk materiale?
Å syntetisere a elastisk materiale, Først må man ha kunnskap om hvilken type polymerer de utgjør; siden ellers ville utarbeidelsen av en plast eller en fiber bli formulert. Å vite dette, polymerene som bør vurderes er de som heter elastomerer.
Derefter fyller elastomerer de elastiske materialene; Men hva er de? Hvordan er de forskjellig fra andre polymerer? Hvordan vet du om det syntetiserte materialet egentlig har elastiske egenskaper?
Et av de enkleste eksemplene på et elastisk materiale finnes i elastikkbåndene (eller strømpebåndene) som knytter aviser, blomster eller en brett med regninger. Hvis de strekkes, vil det bli observert at de deformeres i lengderetningen, og deretter tilbake til sin opprinnelige form.
Men hvis materialet er permanent deformert, så er det ikke elastisk, men plast. Det finnes flere fysiske parametere som gjør at du kan diskriminere mellom disse materialene, for eksempel Youngs modul, elastisitetsgrense og glassovergangstemperaturen (Tg)..
I tillegg til disse fysiske egenskapene må kjemisk elastiske materialer også oppfylle visse molekylære kriterier for å oppføre seg som sådan.
Fra dette oppstår et bredt spekter av muligheter, blandinger og syntese, utsatt for et utall av variabler; alt dette for å konvergere på den "enkle" egenskapen for elastisitet.
index
- 1 Råmateriale
- 1.1 Molekylære egenskaper
- 2 Syntese av elastomerer
- 2.1 Vulkanisering
- 2.2 Andre fysiske og kjemiske behandlinger
- 3 Syntese av elastiske bånd
- 4 referanser
Råmateriale
Som nevnt i begynnelsen er de elastiske materialene laget av elastomerer. Sistnevnte krever i sin tur andre mindre polymerer eller "molekylære deler"; det vil si at elastomerer også fortjener sine egne syntetiske stoffer fra prepolymerer.
Hvert tilfelle krever en grundig studie av prosessvariablene, betingelsene og hvorfor med disse polymerene resulterer den resulterende elastomer "arbeider" og derfor det elastiske materiale.
Uten å gå inn i detaljer, har vi en rekke polymerer som brukes til dette formålet:
-polyisocyanat
-Polyol polyester
-Etylen og propylen-kopolymerer (dvs. blandinger av polyetylener og polypropylener)
-polyisobutylen
-polysulfider
-polysiloksan
I tillegg til mange andre. Disse reagerer med hverandre gjennom forskjellige polymerisasjonsmekanismer, blant annet: kondensasjon, tillegg eller via frie radikaler.
Derfor innebærer hver syntese behovet for å mestre kinetikken av reaksjonen, for å sikre de optimale forholdene for dens utvikling. På samme måte kommer stedet der syntesen skal gjøres, inn i spillet; det vil si reaktoren, dens type og prosessvariablene.
Molekylære egenskaper
Hva har alle polymerene brukt til syntese av elastomerer til felles? Egenskapene til den første vil gjøre synergi (hele er større enn summen av dens deler) med den andre.
Til å begynne med må de ha asymmetriske strukturer, og derfor være så heterogene som mulig. Deres molekylære strukturer må nødvendigvis være lineære og fleksible; det vil si at rotasjonen av enkeltbindingene ikke skal forårsake steriske frastøtninger mellom substituentgruppene.
Også polymeren bør ikke være veldig polar, da ellers vil dens intermolekylære interaksjoner bli sterkere og vise større stivhet.
Derfor må polymerene ha: asymmetriske, ikke-polare og fleksible enheter. Hvis de har alle disse molekylære egenskaper, representerer de et potensielt utgangspunkt for å skaffe en elastomer.
Syntese av elastomerer
Etter å ha valgt råmaterialet og alle prosessvariablene, fortsetter vi med syntese av elastomerer. Når det er syntetisert, og etter en etterfølgende serie fysiske og kjemiske behandlinger, er det elastiske materialet opprettet.
Men hvilke transformasjoner må de valgte polymerene gjennomgå for å bli elastomerer?
De må gjennomgå tverrbinding eller herding (tverrbinding, på engelsk); det vil si at deres polymerkjeder vil være forbundet med hverandre av molekylære broer, som kommer fra bi eller polyfunksjonelle molekyler eller polymerer (i stand til å danne to eller flere sterke kovalente bindinger). Bildet nedenfor oppsummerer det ovenfor nevnte:
De lilla linjene representerer polymerkjedene eller de "stivere" blokkene av elastomerer; mens de svarte linjene er den mest fleksible delen. Hver lilla linje kan bestå av en annen polymer, mer fleksibel eller stiv enn den som foregår eller fortsetter.
Hvilken funksjon oppfyller disse molekylære broene? Det å la elastomeren rulles på seg selv (statisk modus), kan utløses under et strekktrykk (elastisk modus) takket være fleksibiliteten til sine koblinger.
Den magiske våren (Slinky, for eksempel Toystory) oppfører seg litt som elastomerer gjør.
vulkanisering
Blant alle tverrbindingsprosessene er vulkanisering en av de mest kjente. Her er polykjedene koblet sammen med broer av svovel (S-S-S ...).
Tilbake til bildet over, ville broene ikke lenger være svart, men gul. Denne prosessen er avgjørende for fremstilling av dekk.
Ekstra fysiske og kjemiske behandlinger
Syntetiserte elastomerer, de neste trinnene består i å behandle det resulterende materiale for å gi dem deres unike egenskaper. Hvert materiale har sin egen behandling, blant annet oppvarming, støping eller sliping eller annen fysisk "herdet".
I disse trinnene legges pigmenter og andre kjemikalier som sikrer elastisitet. Også deres Youngs modul, deres Tg, og deres elastisitetsgrense blir vurdert som kvalitetsanalyse (i tillegg til andre variabler).
Det er her begrepet elastomer er begravet av ordet "gummi"; silikongummi, nitril, naturlig, uretaner, butadienstyren etc. Gummierne er synonymt med elastisk materiale.
Syntese av elastiske bånd
For å fullføre, vil en kort beskrivelse av synteseprosessen av elastisk bånd bli gitt.
Kilden til polymerer for syntese av elastomerer er oppnådd fra naturlig latex, spesielt fra Hevea brasiliensis-treet. Dette er en melkeaktig og harpiksholdig substans, som underkastes rensing og deretter blandes med eddiksyre og formaldehyd.
Fra denne blandingen oppnås en flate hvorfra vann ekstraheres ved å klemme det og gi det en blokkform. Disse blokkene er kuttet i mindre stykker i en mikser, hvor de oppvarmes og pigmentene og svovelet blir tilsatt for vulkanisering.
Da blir de kuttet og utsatt for ekstrudering for å oppnå hule stenger, innvendig som de vil okkupere en stang av aluminium med talkum som støtte.
Og til slutt blir stengene oppvarmet og fjernet fra deres aluminiumstøtte, for å være en siste gang klemt av en vals før de klippes; hver domstol genererer en liga, og utallige kutt genererer tonnevis av dem.
referanser
- Wikipedia. (2018). Elastisitet (fysikk). Hentet fra: en.wikipedia.org
- Odian G. (1986) Introduksjon til syntese av elastomer. I: Lal J., Mark J.E. (eds) Fremskritt i elastomer og elastisitet i gummi. Springer, Boston, MA
- Myk robotikk verktøykasse. (N.d.). Elastomerer. Hentet fra: softroboticstoolkit.com
- Kapittel 16, 17, 18-Plast, Fibre, Elastomerer. [PDF]. Hentet fra: fab.cba.mit.edu
- Elastomer syntese. [PDF]. Hentet fra: gozips.uakron.edu
- Advameg, Inc. (2018). Gummi Band Hentet fra: madehow.com.