Bagaimana bahan elastik disintesis?



Untuk mensintesis a bahan anjal, Pertama, seseorang mesti mengetahui tentang jenis polimer yang mereka buat; kerana, sebaliknya, penghuraian plastik atau serat akan dirumuskan. Mengetahui ini, polimer yang patut dipertimbangkan adalah mereka yang dinamakan elastomer.

Kemudian, elastomer membentuk bahan elastik; Tetapi bagaimana keadaannya? Bagaimana mereka berbeza dengan polimer yang lain? Bagaimana untuk mengetahui jika bahan yang disintesis itu benar-benar mempunyai sifat elastik?

Salah satu contoh yang paling mudah dari bahan anjal didapati dalam band elastik (atau garters) yang mengikat surat khabar, bunga, atau bungkusan bil. Sekiranya mereka diregangkan, ia akan diperhatikan bahawa mereka berubah bentuk secara longitudinal, dan kemudian kembali kepada bentuk asalnya.

Tetapi, jika bahan itu kekal cacat, maka ia tidak elastik, tetapi plastik. Terdapat beberapa parameter fizikal yang membolehkan anda membeza-bezakan antara bahan-bahan ini, seperti modulus Young anda, had keanjalan anda, dan suhu peralihan kaca (Tg)..

Selain sifat fizikal ini, bahan-bahan elastik kimia juga mesti memenuhi kriteria molekul tertentu untuk berkelakuan demikian.

Daripada ini timbul pelbagai kemungkinan, campuran dan sintesis, tertakluk kepada pelbagai pembolehubah; semua ini untuk menumpuk pada ciri "mudah" keanjalan.

Indeks

  • 1 Bahan mentah
    • 1.1 Ciri-ciri molekul
  • 2 Sintesis elastomer
    • 2.1 Vulcanization
    • 2.2 Rawatan fizikal dan kimia tambahan
  • 3 Sintesis band anjal
  • 4 Rujukan

Bahan mentah

Seperti yang disebutkan pada mulanya, bahan elastik diperbuat daripada elastomer. Yang kedua pula memerlukan polimer yang lebih kecil atau "bahagian molekul"; iaitu, elastomer juga merangkumi sintesis mereka sendiri dari pra-polimer.

Setiap kes memerlukan kajian yang teliti tentang pemboleh ubah proses, keadaan dan mengapa dengan polimer ini elastomer yang dihasilkan "berfungsi" dan, oleh itu, bahan elastik.

Tanpa terperinci, kami mempunyai siri polimer yang digunakan untuk tujuan ini:

-Polyisocyanate

-Poliester poliester

-Kopolimer etilena dan propilena (iaitu campuran polietilena dan polipropilena)

-Polyisobutylene

-Polysulphides

-Polysiloxane

Di samping banyak orang lain. Ini bertindak balas antara satu sama lain melalui mekanisme pempolimeran yang berlainan, antaranya ialah: pemeluwapan, penambahan, atau melalui radikal bebas.

Oleh itu, setiap sintesis membayangkan keperluan untuk menguasai kinetik reaksi, untuk menjamin keadaan optimum pembangunannya. Begitu juga, tempat sintesis yang akan dibuat dimainkan; iaitu reaktor, jenisnya dan pembolehubah proses.

Ciri-ciri molekul

Apakah semua polimer yang digunakan untuk sintesis elastomer mempunyai persamaan? Sifat-sifat yang pertama akan membuat sinergi (keseluruhannya lebih besar daripada jumlah bahagiannya) dengan yang kedua.

Untuk bermula, mereka mesti mempunyai struktur asimetik, dan oleh itu, menjadi seperti yang mungkin. Struktur molekul mereka semestinya bersifat linier dan fleksibel; iaitu, putaran ikatan tunggal tidak boleh menyebabkan penolakan sterik di antara kumpulan substituen.

Juga, polimer tidak boleh menjadi sangat kutub, kerana sebaliknya interaksi antara intermolecular akan menjadi lebih kuat dan menunjukkan ketegaran yang lebih tinggi.

Oleh itu, polimer mesti mempunyai: unit asimetri, bukan polar dan fleksibel. Jika mereka mempunyai semua ciri molekul ini, maka ia merupakan titik permulaan yang berpotensi untuk mendapatkan elastomer.

Sintesis elastomer

Setelah memilih bahan baku dan semua pemboleh ubah proses, kita teruskan dengan sintesis elastomer. Setelah disintesis, dan selepas siri rawatan fizikal dan kimia berikutnya, bahan elastik dibuat.

Tetapi apa transformasi mesti polimer yang dipilih menjalani menjadi elastomer?

Mereka perlu menjalani silang silang atau menyembuhkan (silang, dalam bahasa Inggeris); iaitu rantaian polimer mereka akan disambungkan dengan satu sama lain oleh jambatan molekul, yang terdiri daripada dua molekul atau polimer fungsional (boleh membentuk dua atau lebih kuat kovalen). Imej di bawah meringkaskan perkara di atas berkata:

Garis ungu mewakili rantai polimer atau blok "lebih keras" elastomer; manakala garis hitam adalah bahagian yang paling fleksibel. Setiap garisan ungu mungkin terdiri daripada polimer yang berbeza, lebih fleksibel atau tegar daripada yang sebelumnya atau meneruskan.

Fungsi apa jambatan molekul ini berfungsi? Bahawa membenarkan elastomer dilancarkan pada dirinya sendiri (mod statik), boleh digunakan di bawah tekanan regangan (mod elastis) berkat fleksibiliti pautannya.

Musim bunga ajaib (Slinky, misalnya, Toystory) berkelakuan agak serupa dengan cara elastomer lakukan.

Pemvulkanan

Di antara semua proses penghubung silang, pemvulkanan adalah salah satu yang paling terkenal. Di sini, rantai polimer saling terhubung dengan jambatan sulfur (S-S-S ...).

Kembali ke imej di atas, jambatan tidak lagi menjadi hitam, tetapi kuning. Proses ini penting dalam pembuatan tayar.

Rawatan fizikal dan kimia tambahan

Elastomer tersintesis, langkah seterusnya terdiri daripada merawat bahan yang dihasilkan untuk memberi mereka ciri uniknya. Setiap bahan mempunyai rawatan sendiri, di antaranya adalah pemanasan, pengacuan atau penggilingan, atau "sembuh".

Dalam langkah ini ditambahkan pigmen dan bahan kimia lain yang memastikan keanjalannya. Selain itu, modulus Young mereka, Tg mereka, dan had keanjalan mereka dinilai sebagai analisis kualiti (sebagai tambahan kepada pembolehubah lain).

Di sinilah istilah elastomer dikebumikan dengan perkataan 'getah'; karet silikon, nitril, semula jadi, urethanes, butadiena-stirena, dll. Karet adalah sinonim dengan bahan elastik.

Sintesis band elastik

Untuk menyelesaikan, penerangan ringkas tentang proses sintesis jalur elastik akan diberikan.

Sumber polimer untuk sintesis elastomer mereka diperolehi dari getah asli, khususnya dari pokok Hevea brasiliensis. Ini adalah bahan susu dan resin, yang tertakluk kepada pembersihan dan kemudian dicampur dengan asid asetik dan formaldehid.

Dari campuran ini, satu papak diperolehi, dari mana air diekstrak dengan memerah dan memberikannya bentuk blok. Blok ini dipotong menjadi kepingan yang lebih kecil di dalam pengadun, di mana ia dipanaskan dan pigmen dan sulfur ditambahkan untuk pemvulkanan.

Kemudian, mereka dipotong dan tertakluk kepada penyemperitan, untuk mendapatkan rod kosong, di dalamnya mereka akan menempa rod aluminium dengan talcum sebagai sokongan.

Dan akhirnya, rod dipanaskan dan dikeluarkan dari sokongan aluminium mereka, untuk menjadi kali terakhir diperas oleh roller sebelum dipotong; setiap mahkamah menjana liga, dan potongan yang tidak terhasil menghasilkan tan.

Rujukan

  1. Wikipedia. (2018). Keanjalan (fizik). Diperolehi daripada: en.wikipedia.org
  2. Odian G. (1986) Pengenalan kepada Sintesis Elastomer. In: Lal J., Mark J.E. (eds) Kemajuan dalam Elastomer dan Keanjalan Getah. Springer, Boston, MA
  3. Toolkit robotik lembut. (s.f.). Elastomer. Diperolehi daripada: softroboticstoolkit.com
  4. Bab 16, 17, 18-Plastik, Serat, Elastomer. [PDF] Diperolehi daripada: fab.cba.mit.edu
  5. Sintesis Elastomer. [PDF] Diperolehi daripada: gozips.uakron.edu
  6. Advameg, Inc. (2018). Band Getah Diperolehi daripada: madehow.com.