Як синтезується еластичний матеріал?

Синтезувати a еластичний матеріал, По-перше, необхідно мати знання про те, які полімери вони складають; оскільки, в іншому випадку, буде сформульована розробка пластику або волокна. Знаючи це, полімери, які слід розглядати, є названими еластомери.

Потім еластомери складають еластичні матеріали; Але які вони, як вони відрізняються від інших полімерів, як дізнатися, чи має синтезований матеріал дійсно еластичні властивості?

Один з найпростіших прикладів еластичного матеріалу міститься в еластичних стрічках (або підв'язках), які пов'язують газети, квіти або пачку рахунків. Якщо вони розтягнуті, то буде спостерігатися, що вони деформуються поздовжньо, а потім повертаються до своєї первісної форми.

Але, якщо матеріал постійно деформується, то він не еластичний, а пластичний. Існує кілька фізичних параметрів, які дозволяють розрізняти ці матеріали, такі як модуль Юнга, межу пружності та температуру склування (Tg)..

Крім цих фізичних якостей, хімічно еластичні матеріали також повинні відповідати певним молекулярним критеріям, щоб вести себе як такі.

З цього виникає широкий спектр можливостей, сумішей і синтезів, підданих безлічі змінних; все це збігається на "простій" характеристиці еластичності.

Індекс

• 1 Сировина
  • 1.1 Молекулярні характеристики
• 2 Синтез еластомерів
  • 2.1 Вулканізація
  • 2.2 Додаткові фізичні та хімічні процедури
• 3 Синтез еластичних смуг
• 4 Посилання

Сировина

Як згадувалося на початку, еластичні матеріали виготовляються з еластомерів. Останні в свою чергу вимагають інших менших полімерів або "молекулярних частин"; тобто еластомери також заслуговують власного синтезу з пре-полімерів.

Кожен випадок вимагає ретельного вивчення технологічних змінних, умов і чому з цими полімерами отриманий еластомер "працює" і, отже, еластичний матеріал.

Не вдаючись у деталі, ми маємо ряд полімерів, які використовуються для цієї мети:

-Поліізоціанат

-Поліол поліефір

-Сополімери етилену та пропілену (тобто суміші поліетиленів і поліпропіленів)

-Поліізобутилен

-Полісульфіди

-Полісилоксан

Крім багатьох інших. Вони реагують один з одним за допомогою різних механізмів полімеризації, серед яких є: конденсація, додавання або через вільні радикали.

Тому кожен синтез передбачає необхідність оволодіння кінетикою реакції, щоб гарантувати оптимальні умови її розвитку. Аналогічно, місце, де буде зроблений синтез, вступає в гру; тобто реактор, його тип і змінні процесу.

Молекулярні характеристики

Що спільного мають всі полімери, що використовуються для синтезу еластомерів? Властивості першого зроблять синергію (ціле більше суми її частин) з другою.

По-перше, вони повинні мати асиметричні структури, а отже, бути якомога різноманітнішими. Їх молекулярні структури обов'язково повинні бути лінійними і гнучкими; тобто обертання одинарних зв'язків не повинно викликати стеричних відштовхувань між групами заступників.

Також полімер не повинен бути дуже полярним, оскільки в іншому випадку його міжмолекулярні взаємодії будуть більш сильними і показують більшу жорсткість.

Тому полімери повинні мати: асиметричні, неполярні і гнучкі блоки. Якщо вони мають всі ці молекулярні характеристики, то вони є потенційною відправною точкою для отримання еластомеру.

Синтез еластомерів

Вибравши сировину і всі технологічні змінні, ми продовжуємо синтез еластомерів. Після синтезу і після наступної серії фізичних і хімічних обробок створюється еластичний матеріал.

Але які перетворення повинні проходити вибрані полімери, стають еластомерами?

Вони повинні проходити поперечне зшивання або затвердіння (зшивання, англійською мовою); їхні полімерні ланцюги будуть з'єднані один з одним молекулярними мостами, які походять з бі- або поліфункціональних молекул або полімерів (здатних утворювати дві або більше сильних ковалентних зв'язків). Наведене нижче зображення підсумовує вищесказане:

Фіолетові лінії являють собою полімерні ланцюги або "жорсткіші" блоки еластомерів; в той час як чорні лінії є найбільш гнучким. Кожна фіолетова лінія може складатися з іншого полімеру, більш гнучкого або жорсткого, ніж попередня або попередня.

Яку функцію виконують ці молекулярні мости? Те, що дозволяє еластомеру котитися на себе (статичний режим), може бути розгорнуто під тиском розтягування (пружний режим) завдяки гнучкості його ланок.

Магічна весна (Slinky, наприклад, Toystory) поводиться трохи схоже на те, як роблять еластомери.

Вулканізація

Серед всіх процесів зшивання, вулканізація є одним з найбільш відомих. Тут полімерні ланцюги з'єднані між собою мостами сірки (S-S-S ...)..

Повертаючись до зображення вище, мости більше не будуть чорними, а жовтими. Цей процес є важливим у виробництві шин.

Додаткові фізичні та хімічні процедури

Синтезовані еластомери, наступні етапи складаються з обробки отриманого матеріалу для надання їм своїх унікальних характеристик. Кожен матеріал має власну обробку, серед якої є нагрівання, формування або шліфування, або інша фізична "затверділа".

На цих етапах додаються пігменти та інші хімічні речовини, що забезпечують їх еластичність. Крім того, їх модуль Юнга, їх Tg і межа їх пружності оцінюються як аналіз якості (на додаток до інших змінних).

Тут термін «еластомер» похований під словом «каучук»; силіконові каучуки, нітрил, природні, уретани, бутадієн-стирол і т.д. Каучуки є синонімом еластичного матеріалу.

Синтез еластичних смуг

Для завершення буде дано короткий опис процесу синтезу еластичних смуг.

Джерело полімерів для синтезу їх еластомерів отримують з природного латексу, конкретно з дерева Hevea brasiliensis. Це молочна і смолиста речовина, яке піддають очищенню і потім змішують з оцтовою кислотою і формальдегідом.

З цієї суміші отримують плиту, з якої витягують воду, стискаючи її і надаючи їй форму блоку. Ці блоки розрізають на дрібні шматки в змішувачі, де їх нагрівають, а пігменти і сірку додають для вулканізації.

Потім вони розрізаються і піддаються екструзії, для отримання порожнистих стрижнів, всередині яких вони будуть займати стрижень з алюмінію з тальком в якості опори.

І, нарешті, прутки нагріваються і виводяться з алюмінієвої опори, щоб бути останньою вичавленим валиком перед різанням; кожен суд виробляє лігу, і незліченні скорочення генерують тонни з них.

Список літератури

1. Вікіпедія. (2018). Еластичність (фізика). Отримано з: en.wikipedia.org
2. Odian G. (1986) Вступ до синтезу еластомерів. В: Lal J., Mark J.E. (eds) Досягнення еластомерів і гумової еластичності. Springer, Boston, MA
3. Інструментарій м'якої робототехніки. (s.f.). Еластомери. Отримано з: softroboticstoolkit.com
4. Глава 16, 17, 18-Пластмаси, Волокна, Еластомери. [PDF] Отримано з: fab.cba.mit.edu
5. Синтез еластомера. [PDF] Отримано з: gozips.uakron.edu
6. Advameg, Inc. (2018). Гумка Отримано з: madehow.com.