Как синтезируется эластичный материал?



Синтезировать эластичный материал, Во-первых, нужно знать, из какого типа полимеров они состоят; поскольку, в противном случае, разработка пластмассы или волокна была бы сформулирована. Зная это, полимеры, которые следует учитывать, это те, которые названы эластомеры.

Затем эластомеры составляют эластичные материалы; Но чем они являются? Чем они отличаются от других полимеров? Как узнать, действительно ли синтезированный материал обладает упругими свойствами??

Один из самых простых примеров эластичного материала находится в резинках (или подвязках), которые связывают газеты, цветы или пачку банкнот. Если они растянуты, будет видно, что они продольно деформируются, а затем возвращаются к своей первоначальной форме.

Но если материал постоянно деформируется, то он не упругий, а пластичный. Существует несколько физических параметров, которые позволяют вам различать эти материалы, такие как модуль Юнга, предел упругости и температура стеклования (Tg)..

В дополнение к этим физическим качествам химически эластичные материалы должны также соответствовать определенным молекулярным критериям, чтобы вести себя как таковые.

Из этого вытекает широкий спектр возможностей, смесей и синтезов, подверженных множеству переменных; все это сходится на «простой» характеристике упругости.

индекс

  • 1 сырье
    • 1.1 Молекулярные характеристики
  • 2 Синтез эластомеров
    • 2.1 Вулканизация
    • 2.2 Дополнительные физические и химические обработки
  • 3 Синтез эластичных полос
  • 4 Ссылки

Сырье

Как уже упоминалось в начале, эластичные материалы изготовлены из эластомеров. Последние, в свою очередь, требуют других более мелких полимеров или «молекулярных частей»; то есть эластомеры также заслуживают своего собственного синтеза из форполимеров.

Каждый случай требует тщательного изучения переменных процесса, условий и того, почему с этими полимерами «работает» полученный эластомер и, следовательно, упругий материал..

Не вдаваясь в подробности, у нас есть серия полимеров, используемых для этой цели:

-полиизоцианат

-Полиол полиэстер

-Этиленовые и пропиленовые сополимеры (то есть смеси полиэтиленов и полипропиленов)

-полиизобутилен

-полисульфидов

-полисилоксан

В дополнение ко многим другим. Они реагируют друг с другом через различные механизмы полимеризации, среди которых: конденсация, присоединение или свободные радикалы..

Следовательно, каждый синтез предполагает необходимость овладения кинетикой реакции, чтобы гарантировать оптимальные условия ее развития. Аналогично, место, где будет сделан синтез, вступает в игру; то есть реактор, его тип и переменные процесса.

Молекулярные характеристики

Что общего у всех полимеров, используемых для синтеза эластомеров? Свойства первого сделают синергию (целое больше, чем сумма его частей) со вторым.

Начнем с того, что они должны иметь асимметричные структуры и, следовательно, быть как можно более разнородными. Их молекулярные структуры обязательно должны быть линейными и гибкими; то есть вращение одинарных связей не должно вызывать стерические отталкивания между группами заместителей.

Кроме того, полимер не должен быть очень полярным, так как в противном случае его межмолекулярные взаимодействия будут сильнее и будут демонстрировать большую жесткость..

Следовательно, полимеры должны иметь: асимметричные, неполярные и гибкие звенья. Если они имеют все эти молекулярные характеристики, то они представляют собой потенциальную отправную точку для получения эластомера.

Синтез эластомеров

После выбора сырья и всех переменных процесса мы продолжаем синтез эластомеров. После синтеза и после ряда физических и химических обработок создается эластичный материал..

Но какие преобразования должны претерпеть выбранные полимеры, чтобы стать эластомерами?

Они должны пройти сшивание или отверждение (сшивание, на английском); то есть их полимерные цепи будут связаны друг с другом молекулярными мостиками, которые происходят из двух или полифункциональных молекул или полимеров (способных образовывать две или более сильные ковалентные связи). Изображение ниже суммирует сказанное выше:

Фиолетовые линии представляют полимерные цепи или «более жесткие» блоки эластомеров; в то время как черные линии - самая гибкая часть. Каждая фиолетовая линия может состоять из другого полимера, более гибкого или жесткого, чем предыдущий или продолжающийся..

Какую функцию выполняют эти молекулярные мосты? Это позволяет эластомеру катиться на себе (статический режим), может быть развернут под растягивающим давлением (эластичный режим) благодаря гибкости его связей.

Волшебный источник (Slinky, например, Toystory) ведет себя немного похоже на поведение эластомеров..

вулканизация

Среди всех процессов сшивания вулканизация является одной из самых известных. Здесь полимерные цепи связаны мостиками серы (S-S-S ...).

Возвращаясь к изображению выше, мосты больше не будут черными, а желтыми. Этот процесс имеет важное значение в производстве шин.

Дополнительные физические и химические обработки

Синтезированные эластомеры, следующие шаги состоят из обработки полученного материала, чтобы придать им уникальные характеристики. Каждый материал имеет свою собственную обработку, среди которых нагревание, формование или шлифование, или другое физическое «отверждение»..

На этих этапах добавляются пигменты и другие химические вещества, которые обеспечивают их эластичность. Кроме того, модуль Юнга, их Tg и предел их эластичности оцениваются как анализ качества (в дополнение к другим переменным).

Именно здесь термин эластомер похоронен словом «каучук»; силиконовые каучуки, нитрилы, натуральные, уретаны, бутадиен-стирол и др. Каучуки являются синонимом эластичного материала.

Синтез эластичных полос

В завершение будет дано краткое описание процесса синтеза эластичных лент..

Источник полимеров для синтеза их эластомеров получен из натурального латекса, в частности, из дерева Hevea brasiliensis. Это молочно-смолистое вещество, которое подвергается очистке, а затем смешивается с уксусной кислотой и формальдегидом.

Из этой смеси получается плита, из которой извлекается вода, сжимая ее и придавая ей форму блока. Эти блоки нарезаются на более мелкие кусочки в смесителе, где они нагреваются и добавляются пигменты и сера для вулканизации..

Затем их нарезают и подвергают экструзии, чтобы получить полые стержни, внутри которых они будут занимать алюминиевый стержень с тальком в качестве опоры.

И, наконец, стержни нагреваются и удаляются с их алюминиевой опоры, чтобы в последний раз их сжали валиком перед разрезанием; каждый суд генерирует лигу, а бесчисленные сокращения порождают тонны.

ссылки

  1. Wikipedia. (2018). Эластичность (физика). Получено с: en.wikipedia.org
  2. Одиан Г. (1986) Введение в синтез эластомеров. В: Lal J., Mark J.E. (ред.) Достижения в области эластомеров и эластичности резины. Спрингер, Бостон, Массачусетс
  3. Мягкий робототехнический инструментарий. (Н.Д.). Эластомеры. Получено от: softroboticstoolkit.com
  4. Глава 16, 17, 18 - Пластмассы, волокна, эластомеры. [PDF]. Получено от: fab.cba.mit.edu
  5. Синтез эластомеров. [PDF]. Получено с: gozips.uakron.edu
  6. Advameg, Inc. (2018). Резинка Получено с: madehow.com.