КАКО СЕ СИНТЕТИШЕ ЕЛАСТИЧНИ МАТЕРИЈАЛ? - ХЕМИЈА - 2025

Да би се синтетизовао еластични материјал , прво треба имати знање о томе из које врсте полимера се састоји; јер би се у супротном формулисала разрада пластике или влакана. Знајући то, полимери које треба размотрити су они који се називају еластомерима.

Дакле, еластомери чине еластичне материјале; Али шта су они? По чему се разликују од других полимера? Како можете знати да ли синтетизовани материјал заиста има еластична својства?

Извор: Пкхере

Један од најједноставнијих примера еластичног материјала су еластичне траке (или гумене траке) које везују новине, цвеће или гомилу новчаница. Ако се истежу, приметиће се да се деформишу уздужно, а затим враћају у првобитни облик.

Али, ако је материјал трајно деформисан, онда није еластичан, већ пластичан. Постоји неколико физичких параметара који омогућавају разликовање између ових материјала, као што је њихов Иоунгов модул, тачка приноса и температура стакла (Тг).

Поред ових физичких квалитета, хемијски еластични материјали такође морају испуњавати одређене молекуларне критеријуме да би се понашали као такви.

Одатле произилази широк спектар могућности, смеша и синтеза, подложних бесконачним варијаблама; све то да се конвергира на "једноставну" карактеристику еластичности.

Сировина

Као што је споменуто на почетку, еластични материјали су израђени од еластомера. За последње су потребни и други полимери или мањи „молекуларни комади“; то јест, еластомери такође заслужују сопствену синтезу из пре-полимера.

Сваки случај захтева пажљиво проучавање променљивих процеса, услова и зашто са овим полимерима настали еластомер „делује“, а самим тим и еластични материјал.

Не улазимо у детаље, ево низа полимера који се користе у ту сврху:

-Полиисоцианате

-Полиестер полиестер

-Кополимери етилена и пропилена (тј. Мешавине полиетилена и полипропилена)

-Полиизобутилен

-Полисулфиди

-Полисилоксан

Поред многих других. Они реагују једни са другима кроз различите механизме полимеризације, међу којима су: кондензација, додавање или слободни радикали.

Стога свака синтеза подразумева потребу завладавања кинетиком реакције, како би се гарантовали оптимални услови за њен развој. Исто тако, тамо где се одвија синтеза долази у игру; то јест реактор, његов тип и променљиве процеса.

Молекуларне карактеристике

Шта имају сви полимери који се користе за синтезу еластомера? Својства првог ће се синергирати (целина је већа од зброја његових делова) са својствима другог.

За почетак, они морају имати асиметричне структуре, те стога морају бити што више хетерогене. Њихове молекуларне структуре морају нужно бити линеарне и флексибилне; то јест, ротација појединачних веза не би требало да узрокује стерицне одбојности између супституентних група.

Такође, полимер не сме да буде јако поларни, јер ће у супротном његове међудолекуларне интеракције бити јаче и показаће већу крутост.

Због тога полимери морају имати: асиметричне, неполарне и флексибилне јединице. Ако испуњавају све ове молекуларне карактеристике, тада представљају потенцијалну полазну тачку за добијање еластомера.

Синтеза еластомера

Одабиром сировине и свих варијабли процеса, синтеза еластомера се наставља. Једном синтетизовани и после следећих серија физикалних и хемијских третмана ствара се еластични материјал.

Али, које трансформације морају да доживе одабрани полимери да постану еластомери?

Морају да прођу умрежавање или очвршћивање (умрежавање, на енглеском); то јест, њихови полимерни ланци биће повезани међусобно молекуларним мостовима, који потичу из би или полифункционалних молекула или полимера (способних да формирају две или више јаких ковалентних веза). Слика испод резимира горе наведено:

Извор: Габриел Боливар

Љубичасте линије представљају полимерне ланце или „чвршће“ блокове еластомера; док су црне линије најфлексибилнији део. Свака љубичаста линија може се састојати од различитог полимера, флексибилнијег или крутијег у односу на онај који претходи или који настане.

Какву функцију играју ови молекуларни мостови? То што омогућава еластомер да се котрља на себи (статички режим), да се може одвити под притиском растезања (еластични режим) захваљујући флексибилности својих веза.

Чаробно прољеће (на пример Слинки, из Тоистори-а) се понаша помало слично као и еластомери.

Вулканизација

Међу свим процесима умрежавања, вулканизација је један од најпознатијих. Овде су полимерни ланци међусобно повезани сумпорним мостовима (ССС…).

Враћајући се горњој слици, мостови више не би били црни, већ жути. Овај процес је неопходан у производњи гума.

Додатни физички и хемијски третмани

Једном када су еластомери синтетизовани, следећи кораци су третирање добијеног материјала како би им се пружиле њихове јединствене карактеристике. Сваки материјал има свој третман, међу којима су загревање, ливење или брушење или друго физичко „очвршћивање“.

У овом кораку додају се пигменти и друге хемикалије да би се осигурала његова еластичност. Исто тако, његов Иоунгов модул, Тг и граница еластичности вреднују се као анализа квалитета (поред осталих променљивих).

Овде се тада термин еластомер сахрањује речју „гума“; силиконске гуме, нитрил, природни, уретани, бутадиен-стирен, итд. Гуме су синоним за еластични материјал.

Синтеза еластичних трака

На крају ће бити дат кратак опис процеса синтезе еластичних трака.

Извор полимера за синтезу његових еластомера добија се из природног латекса, тачније са стабла Хевеа брасилиенсис. Ово је млечна, смоласта супстанца која је подвргнута пречишћавању и помешана је са сирћетном киселином и формалдехидом.

Из ове мешавине се добија плоча из које се извлачи вода притиском и даје јој облик блока. Ови блокови се секу у мање комаде у мешалици, где се греју, а додају се пигменти и сумпор за вулканизацију.

Затим се режу и екструдирају како би се добиле шупље шипке, унутар којих ће се заузимати алуминијумски штап са талком.

И на крају, шипке се загревају и уклањају са алуминијумског носача, да би их последњи пут истиснуо ваљком пре него што се сече; Сваким резом се ствара лига, а безброј резова генерише тоне њих.

Референце

1. Википедиа. (2018). Еластичност (физика). Опоравак од: ен.википедиа.орг
2. Одиан Г. (1986) Увод у синтезу еластомера. У: Лал Ј., Марк ЈЕ (едс) Напредак еластичности гуме и гуме. Спрингер, Бостон, МА
3. Мекани алат за роботику. (сф) Еластомери. Опоравак од: софтроботицстоолкит.цом
4. Поглавље 16, 17, 18 -Пластика, Влакна, Еластомери. . Опоравак од: фаб.цба.мит.еду
5. Синтеза еластомера. . Опоравак од: гозипс.уакрон.еду
6. Адвамег, Инц. (2018). Гумица. Опоравак од: мадехов.цом.