Jak se syntetizuje elastický materiál?

Syntéza a elastický materiál, Za prvé, člověk musí mít znalosti o tom, jaký typ polymerů tvoří; protože by jinak bylo zpracováno zpracování plastu nebo vlákna. Vzhledem k tomu, polymery, které by měly být vzaty v úvahu, jsou ty, které jsou uvedeny elastomery.

Elastomery pak tvoří elastické materiály; Jak se však liší od jiných polymerů Jak zjistit, zda má syntetizovaný materiál skutečně elastické vlastnosti?

Jeden z nejjednodušších příkladů elastického materiálu se nachází v elastických pásech (nebo podvazcích), které spojují noviny, květiny nebo svazek bankovek. Pokud jsou nataženy, bude pozorováno, že se podélně deformují a pak se vracejí do svého původního tvaru.

Pokud je však materiál trvale deformován, pak není elastický, ale plastový. Existuje několik fyzikálních parametrů, které vám umožňují rozlišovat mezi těmito materiály, jako je modul pružnosti, mez pružnosti a teplota skelného přechodu (Tg)..

Kromě těchto fyzikálních vlastností musí chemicky elastické materiály také splňovat určitá molekulární kritéria, aby se chovaly jako takové.

Z toho vzniká široká škála možností, směsí a syntéz, vystavených nesčetným proměnným; to vše se sblíží na "jednoduché" charakteristice pružnosti.

Index

• 1 Surovina
  • 1.1 Molekulární charakteristiky
• 2 Syntéza elastomerů
  • 2.1 Vulkanizace
  • 2.2 Další fyzikální a chemické ošetření
• 3 Syntéza elastických pásů
• 4 Odkazy

Surovina

Jak bylo zmíněno na začátku, elastické materiály jsou vyrobeny z elastomerů. Ty zase vyžadují další menší polymery nebo "molekulární části"; to znamená, že elastomery si také zaslouží vlastní syntézu z pre-polymerů.

Každý případ vyžaduje pečlivé studium proměnných procesu, podmínek a proč s těmito polymery výsledný elastomer "funguje", a tedy elastický materiál.

Bez toho, abychom šli do detailů, máme pro tento účel řadu polymerů:

-Polyisokyanát

-Polyolový polyester

-Kopolymery ethylenu a propylenu (tj. Směsi polyethylenů a polypropylenů)

-Polyisobutylen

-Polysulfidy

-Polysiloxan

Kromě mnoha dalších. Ty vzájemně reagují prostřednictvím různých polymeračních mechanismů, mezi něž patří: kondenzace, adice nebo volné radikály.

Proto každá syntéza předpokládá potřebu zvládnout kinetiku reakce, aby se zajistily optimální podmínky jejího vývoje. Stejně tak přichází do hry místo, kde bude provedena syntéza; reaktor, jeho typ a proměnné procesu.

Molekulární charakteristiky

Co mají všechny polymery používané pro syntézu elastomerů společného? Vlastnosti první vytvoří synergii (celek je větší než součet jeho částí) s druhým.

Nejprve musí mít asymetrické struktury, a proto musí být co nejhomogennější. Jejich molekulární struktury musí být nutně lineární a flexibilní; to znamená, že rotace jednotlivých vazeb by neměla způsobovat sterické repulze mezi substitučními skupinami.

Polymer by také neměl být velmi polární, protože jeho intermolekulární interakce budou silnější a vykazují větší tuhost.

Proto musí mít polymery asymetrické, nepolární a flexibilní jednotky. Pokud mají všechny tyto molekulární charakteristiky, pak představují potenciální výchozí bod pro získání elastomeru.

Syntéza elastomerů

Po výběru suroviny a všech proměnných procesu pokračujeme v syntéze elastomerů. Po syntéze a po následné sérii fyzikálních a chemických úprav se vytvoří elastický materiál.

Jaké transformace však musí vybrané polymery podstoupit, aby se staly elastomery?

Musí podstoupit zesíťování nebo vytvrzování (zesítění, v angličtině); to znamená, že jejich polymerní řetězce budou vzájemně spojeny molekulárními můstky, které pocházejí z bi nebo polyfunkčních molekul nebo polymerů (schopných vytvořit dvě nebo více silných kovalentních vazeb). Níže uvedený obrázek shrnuje výše uvedené:

Fialové čáry představují polymerní řetězce nebo "tužší" bloky elastomerů; zatímco černé čáry jsou nejflexibilnější částí. Každá fialová čára může sestávat z jiného polymeru, pružnějšího nebo tuhšího než ten, který předcházel nebo postupoval.

Jakou funkci tyto molekulární můstky plní? Díky tomu, že se elastomer může navíjet na sebe (statický režim), může být díky pružnosti jeho spojů nasazen pod natahovacím tlakem (pružný režim)..

Magický pramen (například Slinky, Toystory) se chová mírně podobně, jako to dělají elastomery.

Vulkanizace

Ze všech způsobů zesítění je vulkanizace jedním z nejznámějších. Zde jsou polymerní řetězce propojeny můstky síry (S-S-S ...).

Když se vrátíme k obrázku výše, mosty už nebudou černé, ale žluté. Tento proces je nezbytný při výrobě pneumatik.

Další fyzikální a chemické ošetření

Syntetizované elastomery, další kroky spočívají v úpravě výsledného materiálu, což jim dává jejich jedinečné vlastnosti. Každý materiál má své vlastní zpracování, mezi které patří vytápění, tváření nebo broušení, nebo jiné fyzické "vytvrzené"..

V těchto krocích se přidávají pigmenty a další chemikálie, které zajišťují jejich elasticitu. Také jejich Youngův modul, jejich Tg a jejich mez pružnosti jsou vyhodnoceny jako analýza kvality (kromě jiných proměnných).

Toto je místo, kde termín elastomer je pohřben slovem 'guma'; silikonové pryže, nitril, přírodní, urethany, butadien-styren atd. Kaučuky jsou synonymem elastického materiálu.

Syntéza elastických pásů

Pro dokončení bude uveden stručný popis procesu syntézy elastických pásů.

Zdroj polymerů pro syntézu jejich elastomerů se získává z přírodního latexu, konkrétně ze stromu Hevea brasiliensis. Jedná se o mléčnou a pryskyřičnou látku, která se čistí a poté smísí s kyselinou octovou a formaldehydem.

Z této směsi se získá deska, ze které se voda vytlačí vytlačením a získá se tvar bloku. Tyto bloky jsou rozřezány na menší kousky v mixéru, kde jsou ohřívány a pigmenty a síra jsou přidávány pro vulkanizaci.

Pak se řezají a podrobují extruzi, aby se získaly duté tyče, v nichž budou zabírat tyč z hliníku s mastkem jako podpěrou..

A konečně, tyčinky jsou zahřívány a vyjímány z jejich hliníkového nosiče, aby byly naposledy stlačeny válečkem před řezem; každý soud vytváří ligu a nespočet kusů z nich vytváří tuny.

Odkazy

1. Wikipedia. (2018). Elasticita (fyzika). Zdroj: en.wikipedia.org
2. Odian G. (1986) Úvod do syntézy elastomerů. In: Lal J., Mark J.E. (eds) Pokroky v elastomerech a gumové pružnosti. Springer, Boston, MA
3. Soft robotická sada nástrojů. (s.f.). Elastomery. Zdroj: softroboticstoolkit.com
4. Kapitola 16, 17, 18 - Plasty, Vlákna, Elastomery. [PDF] Zdroj: fab.cba.mit.edu
5. Syntéza elastomerů. [PDF] Zdroj: gozips.uakron.edu
6. Advameg, Inc. (2018). Gumička Zdroj: madehow.com.