Πώς συντίθεται ένα ελαστικό υλικό;

Για να συνθέσετε ένα ελαστικό υλικό, Πρώτον, κάποιος πρέπει να έχει γνώση για το είδος των πολυμερών που συνθέτουν. δεδομένου ότι, διαφορετικά, η διατύπωση ενός πλαστικού ή μιας ίνας θα διατυπώνεται. Γνωρίζοντας αυτό, τα πολυμερή που πρέπει να ληφθούν υπόψη είναι αυτά που ονομάζονται ελαστομερή.

Στη συνέχεια, τα ελαστομερή αποτελούν τα ελαστικά υλικά. Πως είναι διαφορετικά από άλλα πολυμερή; Πώς να ξέρετε αν το συνθετικό υλικό έχει πραγματικά ελαστικές ιδιότητες?

Ένα από τα απλούστερα παραδείγματα ενός ελαστικού υλικού βρίσκεται στις ελαστικές λωρίδες (ή γόβες) που δένουν εφημερίδες, λουλούδια ή τσαμπιά. Αν είναι τεντωμένες, θα παρατηρηθεί ότι παραμορφώνονται κατά μήκος και στη συνέχεια επιστρέφουν στο αρχικό τους σχήμα.

Αλλά, αν το υλικό παραμορφώνεται μόνιμα, τότε δεν είναι ελαστικό, αλλά πλαστικό. Υπάρχουν πολλές φυσικές παράμετροι που σας επιτρέπουν να διακρίνετε μεταξύ αυτών των υλικών, όπως το μέτρο του Young σας, το όριο ελαστικότητάς σας και τη θερμοκρασία μετάπτωσης γυαλιού (Tg)..

Εκτός από αυτές τις φυσικές ιδιότητες, τα χημικά ελαστικά υλικά πρέπει επίσης να πληρούν ορισμένα μοριακά κριτήρια για να συμπεριφέρονται ως τέτοια.

Από αυτό προκύπτει ένα ευρύ φάσμα δυνατοτήτων, μιγμάτων και συνθέσεων, που υποβάλλονται σε μια πληθώρα μεταβλητών. όλα αυτά για να συγκλίνουν στο "απλό" χαρακτηριστικό της ελαστικότητας.

Ευρετήριο

• 1 Πρώτη ύλη
  • 1.1 Μοριακά χαρακτηριστικά
• 2 Σύνθεση ελαστομερών
  • 2.1 Βουλκανισμός
  • 2.2 Πρόσθετες φυσικές και χημικές επεξεργασίες
• 3 Σύνθεση ελαστικών ταινιών
• 4 Αναφορές

Πρώτες ύλες

Όπως αναφέρθηκε στην αρχή, τα ελαστικά υλικά κατασκευάζονται από ελαστομερή. Οι τελευταίες με τη σειρά τους απαιτούν άλλα μικρότερα πολυμερή ή "μοριακά μέρη". δηλαδή, τα ελαστομερή αξίζουν επίσης τις δικές τους συνθέσεις από προ-πολυμερή.

Κάθε περίπτωση απαιτεί μια σχολαστική μελέτη των μεταβλητών της διεργασίας, των συνθηκών και γιατί με αυτά τα πολυμερή το προκύπτον ελαστομερές "λειτουργεί" και επομένως το ελαστικό υλικό.

Χωρίς λεπτομέρειες, έχουμε μια σειρά από πολυμερή που χρησιμοποιούνται για το σκοπό αυτό:

-Πολυϊσοκυανικό

-Πολυεστέρας πολυόλης

-Συμπολυμερή αιθυλενίου και προπυλενίου (δηλαδή μείγματα πολυαιθυλενίων και πολυπροπυλενίων)

-Πολυϊσοβουτυλένιο

-Πολυσουλφίδια

-Πολυσιλοξάνιο

Εκτός από πολλούς άλλους. Αυτά αντιδρούν μεταξύ τους μέσω διαφορετικών μηχανισμών πολυμερισμού, μεταξύ των οποίων είναι: συμπύκνωση, προσθήκη ή μέσω ελευθέρων ριζών.

Επομένως, κάθε σύνθεση υποδηλώνει την ανάγκη να κυριαρχήσουμε την κινητική της αντίδρασης, προκειμένου να διασφαλίσουμε τις βέλτιστες συνθήκες ανάπτυξης της. Ομοίως, ο τόπος όπου θα γίνει η σύνθεση θα τεθεί σε λειτουργία. δηλαδή τον αντιδραστήρα, τον τύπο του και τις μεταβλητές της διαδικασίας.

Μοριακά χαρακτηριστικά

Τι κοινά έχουν όλα τα πολυμερή που χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση των ελαστομερών; Οι ιδιότητες του πρώτου θα κάνουν συνέργεια (το σύνολο είναι μεγαλύτερο από το άθροισμα των τμημάτων του) με το δεύτερο.

Καταρχάς, πρέπει να έχουν ασύμμετρες δομές και συνεπώς να είναι εξίσου ετερογενείς. Οι μοριακές τους δομές πρέπει απαραίτητα να είναι γραμμικές και ευέλικτες. δηλαδή, η περιστροφή των απλών δεσμών δεν θα πρέπει να προκαλεί στερικές αντιδράσεις μεταξύ των ομάδων υποκαταστατών.

Επίσης, το πολυμερές δεν πρέπει να είναι πολύ πολικό, διότι διαφορετικά οι διαμοριακές αλληλεπιδράσεις του θα είναι ισχυρότερες και θα παρουσιάζουν μεγαλύτερη ακαμψία.

Επομένως, τα πολυμερή πρέπει να έχουν: ασύμμετρες, μη πολικές και εύκαμπτες μονάδες. Εάν έχουν όλα αυτά τα μοριακά χαρακτηριστικά, τότε αντιπροσωπεύουν ένα πιθανό σημείο εκκίνησης για την απόκτηση ενός ελαστομερούς.

Σύνθεση ελαστομερών

Έχοντας επιλέξει την πρώτη ύλη και όλες τις μεταβλητές της διαδικασίας, συνεχίζουμε με τη σύνθεση των ελαστομερών. Μετά τη σύνθεση και μετά από μια σειρά φυσικών και χημικών επεξεργασιών, δημιουργείται το ελαστικό υλικό.

Αλλά ποιοι μετασχηματισμοί πρέπει να υποστούν τα επιλεγμένα πολυμερή για να γίνουν ελαστομερή?

Πρέπει να υφίστανται διασταυρούμενη σύνδεση ή σκλήρυνση (διασύνδεση, στα αγγλικά); δηλαδή οι πολυμερείς αλυσίδες τους θα συνδέονται μεταξύ τους με μοριακές γέφυρες, οι οποίες προέρχονται από δι ή πολυλειτουργικά μόρια ή πολυμερή (ικανά να σχηματίζουν δύο ή περισσότερους ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς). Η παρακάτω εικόνα συνοψίζει τα παραπάνω:

Οι μοβ γραμμές αντιπροσωπεύουν τις αλυσίδες πολυμερούς ή τα "πιο σκληρά" μπλοκ των ελαστομερών. ενώ οι μαύρες γραμμές είναι το πιο ευέλικτο τμήμα. Κάθε μοβ γραμμή μπορεί να αποτελείται από ένα διαφορετικό πολυμερές, πιο εύκαμπτο ή άκαμπτο από αυτό που προηγείται ή συνεχίζεται.

Ποια λειτουργία εκπληρώνουν αυτές οι μοριακές γέφυρες; Αυτό του επιτρέποντας στο ελαστομερές να κυλίεται μόνο του (στατική λειτουργία), μπορεί να αναπτυχθεί κάτω από πίεση εφελκυσμού (ελαστική λειτουργία) χάρη στην ευκαμψία των συνδέσεών του.

Το μαγικό ελατήριο (Slinky, για παράδειγμα, Toystory) συμπεριφέρεται ελαφρώς παρόμοιο με το πώς κάνουν τα ελαστομερή.

Βουλκανισμός

Μεταξύ όλων των διεργασιών σταυρωτής σύνδεσης, ο βουλκανισμός είναι ένας από τους πιο γνωστούς. Εδώ, οι αλυσίδες του πολυμερούς διασυνδέονται με γέφυρες θείου (S-S-S ...).

Επιστρέφοντας στην παραπάνω εικόνα, οι γέφυρες δεν θα ήταν πλέον μαύρες, αλλά κίτρινες. Αυτή η διαδικασία είναι απαραίτητη για την κατασκευή ελαστικών.

Πρόσθετες φυσικές και χημικές επεξεργασίες

Συνθετικά ελαστομερή, τα επόμενα βήματα συνίστανται στην κατεργασία του προκύπτοντος υλικού για να τους δώσει τα μοναδικά χαρακτηριστικά τους. Κάθε υλικό έχει τη δική του επεξεργασία, μεταξύ των οποίων είναι η θέρμανση, η χύτευση ή η λείανση ή άλλη φυσική "θεραπευτική".

Στα βήματα αυτά προστίθενται χρωστικές ουσίες και άλλες χημικές ουσίες που εξασφαλίζουν την ελαστικότητά τους. Επίσης, το μέτρο του Young, το Tg τους και το όριο ελαστικότητάς τους αξιολογούνται ως ανάλυση ποιότητας (εκτός από άλλες μεταβλητές).

Στο σημείο αυτό ο όρος "ελαστομερές" θάβεται από τη λέξη "καουτσούκ". καουτσούκ σιλικόνης, νιτρίλιο, φυσικά, ουρεθάνες, βουταδιένιο-στυρόλιο, κλπ. Τα ελαστικά είναι συνώνυμα με ελαστικό υλικό.

Σύνθεση ελαστικών ταινιών

Για να ολοκληρωθεί, θα δοθεί μια σύντομη περιγραφή της διαδικασίας σύνθεσης των ελαστικών ζωνών.

Η πηγή πολυμερών για τη σύνθεση των ελαστομερών τους λαμβάνεται από φυσικό λάτεξ, ειδικά από το δέντρο Hevea brasiliensis. Πρόκειται για μια γαλακτώδη και ρητινώδη ουσία, η οποία υποβάλλεται σε καθαρισμό και κατόπιν αναμειγνύεται με οξικό οξύ και φορμαλδεΰδη.

Από αυτό το μίγμα λαμβάνεται μια πλάκα, από την οποία εκχυλίζεται το νερό με την συμπίεση και το σχηματισμό του. Αυτά τα τεμάχια κόβονται σε μικρότερα κομμάτια σε έναν αναμικτήρα, όπου θερμαίνονται και οι χρωστικές ουσίες και το θείο προστίθενται για βουλκανισμό.

Στη συνέχεια, κόβονται και υποβάλλονται σε εξώθηση, για να ληφθούν κοίλες ράβδοι, μέσα στις οποίες θα καταλαμβάνουν μια ράβδο αλουμινίου με τάλκη ως στήριγμα.

Και τελικά, οι ράβδοι θερμαίνονται και αφαιρούνται από το στήριγμα αλουμινίου τους, για τελευταία φορά πιέζονται από έναν κύλινδρο πριν κόψουν. κάθε δικαστήριο παράγει ένα πρωτάθλημα, και αμέτρητες περικοπές παράγουν τους τόνους τους.

Αναφορές

1. Wikipedia. (2018). Ελαστικότητα (φυσική). Ανακτήθηκε από: en.wikipedia.org
2. Odian G. (1986) Εισαγωγή στη σύνθεση ελαστομερών. Στο: Lal J., Mark J.E. (eds) Εξελίξεις στα ελαστομερή και την ελαστικότητα του καουτσούκ. Springer, Βοστώνη, ΜΑ
3. Μαλακό εργαλείο ρομποτικής. (s.f.). Ελαστομερή. Ανακτήθηκε από: softroboticstoolkit.com
4. Κεφάλαιο 16, 17, 18-Πλαστικά, Ίνες, Ελαστομερή. [PDF] Ανακτήθηκε από: fab.cba.mit.edu
5. Σύνθεση ελαστομερούς. [PDF] Ανακτήθηκε από: gozips.uakron.edu
6. Advameg, Inc. (2018). Καουτσούκ Band Ανακτήθηκε από: madehow.com.