AKO SA SYNTETIZUJE ELASTICKÝ MATERIÁL? - CHÉMIA - 2026

Aby sa syntetizoval elastický materiál , musí sa najprv zistiť, z akého typu polymérov je vyrobený; pretože inak by sa vytvorilo spracovanie plastu alebo vlákna. Pri vedomí tohto stavu sa za polyméry považujú polyméry nazývané elastoméry.

Elastoméry tak tvoria elastické materiály; Ako sa líšia od ostatných polymérov? Ako viete, či syntetizovaný materiál má skutočne elastické vlastnosti?

Zdroj: Pxhere

Jedným z najjednoduchších príkladov elastického materiálu sú elastické pásy (alebo gumené pásy), ktoré spájajú noviny, kvety alebo hromadu účtov. Ak sú natiahnuté, bude pozorované, že sa deformujú pozdĺžne a potom sa vrátia do svojho pôvodného tvaru.

Ak je však materiál trvalo zdeformovaný, nie je elastický, ale plastový. Existuje niekoľko fyzikálnych parametrov, ktoré umožňujú rozlíšenie medzi týmito materiálmi, ako napríklad ich Youngov modul, ich medza klzu a teplota skleného prechodu (Tg).

Okrem týchto fyzikálnych vlastností musia chemicky elastické materiály spĺňať určité molekulárne kritériá, aby sa mohli správať ako také.

Odtiaľ pochádza široká škála možností, zmesí a syntéz, ktoré sú predmetom nekonečných premenných; To všetko sa zbližuje s „jednoduchou“ charakteristikou elasticity.

Surový materiál

Ako bolo uvedené na začiatku, elastické materiály sú vyrobené z elastomérov. Posledne menované vyžadujú ďalšie polyméry alebo menšie "molekulárne kúsky"; to znamená, že elastoméry si tiež zaslúžia vlastnú syntézu z predpolymérov.

Každý prípad si vyžaduje starostlivé preštudovanie procesných premenných, podmienok a prečo výsledný elastomér, a teda aj elastický materiál, s týmito polymérmi „funguje“.

Bez podrobností tu uvádzame sériu polymérov, ktoré sa používajú na tento účel:

-Polyisocyanate

-Polyolový polyester

- polyméry etylénu a propylénu (t. J. Zmesi polyetylénu a polypropylénu)

-Polyisobutylene

-Polysulfides

-Polysiloxane

Okrem mnohých ďalších. Tieto reagujú navzájom pomocou rôznych polymerizačných mechanizmov, medzi ktoré patria: kondenzácia, adícia alebo prostredníctvom voľných radikálov.

Každá syntéza preto vyžaduje zvládnutie kinetiky reakcie, aby sa zaručili optimálne podmienky pre jej vývoj. Rovnako platí, že ak dôjde k syntéze; to znamená, reaktor, jeho typ a premenné procesu.

Molekulové charakteristiky

Čo majú spoločné všetky polyméry použité na syntézu elastomérov? Vlastnosti prvého prvku sa budú synergovať (celok je väčší ako súčet jeho častí) s vlastnosťami druhého prvku.

Na začiatok musia mať asymetrické štruktúry, a preto musia byť čo najheterogénnejšie. Ich molekulárne štruktúry musia byť nevyhnutne lineárne a flexibilné; to znamená, že rotácia jednoduchých väzieb by nemala spôsobovať stérické odpory medzi skupinami substituentov.

Polymér tiež nesmie byť veľmi polárny, inak jeho intermolekulárne interakcie budú silnejšie a budú vykazovať väčšiu tuhosť.

Preto musia mať polyméry: asymetrické, nepolárne a flexibilné jednotky. Ak spĺňajú všetky tieto molekulárne vlastnosti, potom predstavujú potenciálny východiskový bod na získanie elastoméru.

Syntéza elastomérov

Po výbere suroviny a všetkých procesných premenných pokračuje syntéza elastomérov. Po syntéze a po následnej sérii fyzikálnych a chemických úprav sa vytvorí elastický materiál.

Ale aké transformácie sa musia vybrané polyméry stať elastomérmi?

Musia sa podrobiť zosieťovaniu alebo vytvrdzovaniu (zosieťovanie, v angličtine); to znamená, že jeho polymérne reťazce sa navzájom spoja molekulárnymi mostíkmi, ktoré pochádzajú z bi alebo polyfunkčných molekúl alebo polymérov (schopné tvoriť dve alebo viac silných kovalentných väzieb). Obrázok nižšie sumarizuje vyššie uvedené:

Zdroj: Gabriel Bolívar

Fialové čiary predstavujú polymérne reťazce alebo „tuhšie“ bloky elastomérov; zatiaľ čo čierne čiary sú najflexibilnejšou časťou. Každá fialová čiara môže pozostávať z iného polyméru, pružnejšieho alebo tuhšieho vzhľadom na ten, ktorý predchádza alebo pokračuje.

Akú funkciu hrajú tieto molekulárne mosty? Je to umožnenie toho, aby sa elastomér valcoval na seba (statický režim), aby sa mohol rozvinúť pod napínacím tlakom (elastický režim) vďaka pružnosti svojich väzieb.

Kúzelná pružina (napríklad Slinky, od spoločnosti Toystory) sa správa mierne podobne ako elastoméry.

vulkanizácie

Spomedzi všetkých zosieťovacích procesov je vulkanizácia jedným z najznámejších. Polymérne reťazce sú tu vzájomne prepojené sírovými mostíkmi (SSS…).

Pri návrate na horný obrázok by mosty už neboli čierne, ale žlté. Tento proces je nevyhnutný pri výrobe pneumatík.

Dodatočné fyzikálne a chemické ošetrenie

Akonáhle sú elastoméry syntetizované, ďalším krokom je spracovanie výsledného materiálu, aby sa dostali ich jedinečné vlastnosti. Každý materiál má svoje vlastné spracovanie, medzi ktoré patrí zahrievanie, formovanie alebo brúsenie alebo iné fyzikálne „vytvrdenie“.

V týchto krokoch sa pridávajú pigmenty a ďalšie chemikálie, aby sa zaistila jeho elasticita. Podobne, jeho Youngov modul, jeho Tg a limit jeho elasticity sa hodnotia ako analýza kvality (okrem iných premenných).

V tomto prípade je pojem elastomér pochovaný slovom „guma“; silikónové gumy, nitril, prírodné, uretány, butadién-styrén atď. Kaučuky sú synonymom elastického materiálu.

Syntéza elastických pásov

Nakoniec bude uvedený stručný popis procesu syntézy elastických pásov.

Zdroj polymérov pre syntézu jeho elastomérov je získaný z prírodného latexu, konkrétne zo stromu Hevea brasiliensis. Je to mliečna živicová látka, ktorá sa čistí a potom sa zmieša s kyselinou octovou a formaldehydom.

Z tejto zmesi sa získa doska, z ktorej sa voda vylisuje jej stlačením a získaním tvaru bloku. Tieto bloky sa rozrežú na menšie kúsky v mixéri, kde sa zahrievajú a na vulkanizáciu sa pridávajú pigmenty a síra.

Potom sa odrežú a extrudujú, aby sa získali duté tyče, v ktorých zaberajú hliníkovú tyč s mastencom ako oporu.

Nakoniec sa tyče zahrievajú a odstránia sa z ich hliníkovej podpery, aby sa pred rezaním naposledy stlačili pomocou valca; Každý strih vytvára ligu a nespočetné množstvo strihov ich generuje.

Referencie

1. Wikipedia. (2018). Elasticita (fyzika). Obnovené z: en.wikipedia.org
2. Odian G. (1986) Úvod do syntézy elastomérov. In: Lal J., Mark JE (eds) Pokroky v oblasti elastomérov a gumovej elasticity. Springer, Boston, MA
3. Soft robotická súprava nástrojov. (SF). Elastoméry. Obnovené z: softroboticstoolkit.com
4. Kapitola 16, 17, 18-plasty, vlákna, elastoméry. , Získané z: fab.cba.mit.edu
5. Syntéza elastoméru. , Získané z: gozips.uakron.edu
6. Advameg, Inc. (2018). Gumička. Obnovené z: madehow.com.