Elastik bir malzeme nasıl sentezlenir?



Sentezlemek elastik malzeme, İlk olarak, ne tür polimerleri oluşturdukları hakkında bilgi sahibi olmalı; Aksi takdirde, bir plastiğin veya bir elyafın işlenmesi formüle edilecektir. Bunu bilerek, dikkate alınması gereken polimerler elastomerler.

Sonra, elastomerler elastik malzemeleri oluşturur; Fakat bunlar nelerdir? Diğer polimerlerden nasıl farklıdırlar? Sentezlenen malzemenin gerçekten elastik özelliklerinin olup olmadığını nasıl anlarsınız??

Elastik bir materyalin en basit örneklerinden biri, gazete, çiçek veya bir tomar faturayı bağlayan elastik bantlarda (veya jartiyerlerde) bulunur. Eğer gerilirlerse, boyuna deforme oldukları ve daha sonra orijinal şekillerine döndükleri görülecektir..

Ancak, eğer malzeme kalıcı olarak deforme olmuşsa, elastik değil, plastiktir. Young modülü, elastikiyet sınırınız ve cam geçiş sıcaklığı (Tg) gibi, bu malzemeler arasında ayrım yapmanıza izin veren birkaç fiziksel parametre vardır..

Bu fiziksel özelliklere ek olarak, kimyasal olarak elastik maddelerin de böyle davranmak için belirli moleküler kriterleri karşılaması gerekir.

Bundan, çok çeşitli değişkenlere maruz kalan çok çeşitli olasılıklar, karışımlar ve sentezler ortaya çıkar; Bütün bunlar esnekliğin "basit" karakteristiğine yaklaşacak.

indeks

  • 1 Hammadde
    • 1.1 Moleküler özellikler
  • 2 Elastomerlerin sentezi
    • 2.1 Vulkanizasyon
    • 2.2 Ek fiziksel ve kimyasal işlemler
  • 3 Elastik bantların sentezi
  • 4 Kaynakça

Hammadde

Başlangıçta belirtildiği gibi, elastik malzemeler elastomerlerden yapılmıştır. Sonuncusu sırayla başka küçük polimerler veya "moleküler parçalar" gerektirir; yani, elastomerler ayrıca ön polimerlerin kendi sentezlerini de hak ederler.

Her durum, süreç değişkenleri, koşulları ve neden bu polimerlerle ortaya çıkan elastomerin "çalıştığını" ve bu nedenle elastik malzemeyi titizlikle incelemeyi gerektirir..

Ayrıntılara girmeden, bu amaç için kullanılan bir dizi polimer var:

-poliizosiyanat

-Poliol polyester

-Etilen ve propilen kopolimerleri (yani polietilenler ve polipropilen karışımları)

-poliisobütilen

-polisülfidlerdir

-polisiloksan

Diğerlerine ek olarak. Bunlar birbirleriyle farklı polimerizasyon mekanizmalarıyla tepkimeye girer, bunlar arasında: yoğuşma, ilave veya serbest radikallerle.

Bu nedenle, her bir sentez, gelişiminin optimum koşullarını garanti etmek için reaksiyonun kinetiğine hakim olma ihtiyacını ifade eder. Aynı şekilde, sentezin yapılacağı yer devreye girer; yani, reaktör, tipi ve proses değişkenleri.

Moleküler özellikleri

Elastomerlerin sentezi için kullanılan tüm polimerlerin ortak noktası nedir? Birincinin özellikleri, ikincisiyle sinerji yaratacaktır (bütün, parçaların toplamından büyüktür).

Başlamak için asimetrik yapılara sahip olmaları gerekir ve bu nedenle mümkün olduğunca heterojen olmaları gerekir. Moleküler yapıları mutlaka doğrusal ve esnek olmalıdır; yani, tekli bağların dönmesi, ikame grupları arasında sterik itmelere neden olmamalıdır.

Aynı zamanda, polimer çok polar olmamalıdır, çünkü aksi takdirde moleküller arası etkileşimleri daha güçlü olacak ve daha fazla sertlik gösterecektir..

Bu nedenle, polimerlerin şunlara sahip olması gerekir: asimetrik, polar olmayan ve esnek birimler. Tüm bu moleküler özelliklere sahiplerse, bir elastomer elde etmek için potansiyel bir başlangıç ​​noktasını temsil ederler.

Elastomerlerin sentezi

Hammaddeyi ve tüm proses değişkenlerini seçtikten sonra, elastomerlerin sentezine devam ediyoruz. Sentezlendikten sonra ve bir dizi fiziksel ve kimyasal işlemden sonra, elastik malzeme oluşturulur..

Fakat seçilen polimerlerin elastomer olmak için hangi dönüşümleri yapması gerekir??

Çapraz bağlanma veya sertleşme geçirmeleri gerekir (çapraz bağlama, İngilizce); yani, polimer zincirleri birbirine bi veya çok fonksiyonlu moleküllerden veya polimerlerden gelen (iki veya daha fazla güçlü kovalent bağ oluşturabilen) moleküler köprülerle birbirine bağlanacaktır. Aşağıdaki resim yukarıda belirtilenleri özetlemektedir:

Mor çizgiler, elastomerlerin polimer zincirlerini veya "daha sert" bloklarını temsil eder; siyah çizgiler ise en esnek kısımdır. Her bir mor çizgi önceki veya bir sonraki işlemden daha esnek veya sert olan farklı bir polimerden oluşabilir..

Bu moleküler köprüler hangi işlevi yerine getirir? Elastomerin kendi üzerine yuvarlanmasına izin veren (statik mod), bağlantılarının esnekliği sayesinde bir germe basıncı altında (elastik mod) yerleştirilebilir.

Sihirli yay (örneğin Slinky, örneğin Toystory), elastomerlerin yaptığı gibi biraz benzer davranır.

vulkanizasyon

Tüm çapraz bağlama işlemlerinde, vulkanizasyon en iyi bilinenlerden biridir. Burada, polimer zincirleri kükürt köprüleri ile birbirine bağlanır (S-S-S ...).

Yukarıdaki resme dönersek, köprüler artık siyah değil sarı olurdu. Lastiklerin imalatında bu işlem çok önemlidir..

Ek fiziksel ve kimyasal işlemler

Sentezlenmiş elastomerler, bir sonraki aşama, elde edilen malzemenin kendilerine özgün özelliklerini vermek için işlemden geçirilmesinden oluşur. Her malzemenin kendi işlemi vardır; bunlar arasında ısıtma, kalıplama veya öğütme veya diğer fiziksel "kür".

Bu aşamalarda, elastikiyetini sağlayan pigmentler ve diğer kimyasallar eklenir. Ayrıca, Young modülü, Tg ve elastikiyet sınırları, kalite analizi olarak değerlendirilir (diğer değişkenlere ek olarak).

Burası elastomer teriminin 'lastik' kelimesiyle gömüldüğü yerdir; silikon kauçuklar, nitril, doğal, üretanlar, bütadien-stiren vb. Lastikler elastik malzeme ile eş anlamlıdır.

Elastik bantların sentezi

Bitirmek için, elastik bantların sentez işleminin kısa bir açıklaması yapılacaktır..

Elastomerlerinin sentezi için polimerlerin kaynağı, doğal lateksten, özellikle Hevea brasiliensis ağacından elde edilir. Bu, saflaştırmaya tabi tutulmuş ve daha sonra asetik asit ve formaldehit ile karıştırılan sütlü ve reçineli bir maddedir..

Bu karışımdan, suyu sıkarak ve bir blok şekli vererek suyun çıkarıldığı bir levha elde edilir. Bu bloklar, bir karıştırıcıda daha küçük parçalara bölünür, ısıtılır ve vulkanizasyon için pigmentler ve kükürt ilave edilir..

Ardından, içi boş destek çubukları elde etmek için kesilir ve ekstrüzyona tabi tutulurlar, içinde destek olarak talk ile alüminyum bir çubuk işgal edecekler.

Ve son olarak, çubuklar kesilmeden önce bir merdane tarafından sıkılan bir son olacak şekilde ısıtılır ve alüminyum desteklerinden çıkarılır; Her mahkeme bir lig oluşturur ve sayısız kesintiler bunlardan ton üretir.

referanslar

  1. Vikipedi. (2018). Esneklik (fizik). Alınan: en.wikipedia.org
  2. Odian G. (1986) Elastomerlerin Sentezine Giriş. In: Lal J., Mark J.E. (ed) Elastomer ve Kauçuk Esneklikte Gelişmeler. Springer, Boston, MA
  3. Yumuşak robotik araç takımı. (N.D.). Elastomerler. Alınan: softroboticstoolkit.com
  4. Bölüm 16, 17, 18-Plastikler, Elyaflar, Elastomerler. [PDF]. Alınan: fab.cba.mit.edu
  5. Elastomer sentezi. [PDF]. Alınan kaynak: gozips.uakron.edu
  6. Advameg, Inc. (2018). Lastik bant Alınan: madehow.com.