Hogyan állítható elő egy rugalmas anyag?

A szintetizálása a rugalmas anyag, Először is tudni kell, hogy milyen típusú polimerek alkotnak; mivel egyébként egy műanyag vagy rost kidolgozása kerül kialakításra. Ennek ismeretében a figyelembe veendő polimerek a nevezett polimerek elasztomerek.

Ezután az elasztomerek alkotják a rugalmas anyagokat; De mik ezek a különbségek a többi polimertől? Hogyan lehet tudni, hogy a szintetizált anyag valóban rugalmas tulajdonságokkal rendelkezik-e??

A rugalmas anyag egyik legegyszerűbb példája az újságokat, virágokat vagy számlákat tartalmazó rugalmas szalagokban (vagy harisnyakötőkben) található. Ha megnyújtják, akkor megfigyelhető, hogy hosszirányban deformálódnak, majd visszatérnek eredeti alakjukhoz.

De ha az anyag tartósan deformálódik, akkor nem rugalmas, hanem műanyag. Számos fizikai paraméter áll rendelkezésre, amelyek lehetővé teszik, hogy megkülönböztessük ezeket az anyagokat, például a Young modulusát, a rugalmassági határértéket és az üvegesedési hőmérsékletet (Tg)..

Ezen fizikai tulajdonságok mellett a kémiailag rugalmas anyagoknak is meg kell felelniük bizonyos molekuláris kritériumoknak.

Ebből eredő lehetőségek, keverékek és szintézisek széles skálája keletkezik, amelyek számos változónak vannak kitéve; mindez a rugalmasság "egyszerű" jellemzőjéhez közeledik.

index

• 1 Nyersanyag
  • 1.1 Molekuláris jellemzők
• 2 Elasztomerek szintézise
  • 2.1 Vulkanizálás
  • 2.2 További fizikai és kémiai kezelések
• 3 Rugalmas szalagok szintézise
• 4 Referenciák

Nyersanyag

Amint az elején említettük, a rugalmas anyagok elasztomerekből készülnek. Ez utóbbi viszont más kisebb polimert vagy "molekuláris részeket" igényel; azaz az elasztomerek saját szintéziseiket is előállítják az előpolimerekből.

Mindegyik esetben a folyamatváltozók alapos tanulmányozása, feltételei és miért van ezekből a polimerekből az elasztomer "működik", és ezért a rugalmas anyag..

A részletekbe való belépés nélkül egy sor polimert használunk erre a célra:

-poliizocianát

-Poliészter poliol

-Etilén és propilén kopolimerek (azaz polietilének és polipropilének keverékei) \ t

-poliizobutilén

-poliszulfidokkal

-polisziloxán

Sok más mellett. Ezek különböző polimerizációs mechanizmusok révén reagálnak egymással, többek között: kondenzáció, hozzáadás vagy szabad gyökök.

Ezért minden egyes szintézis magában foglalja a reakció kinetikájának megismerését, annak érdekében, hogy biztosítsuk a fejlődés optimális feltételeit. Hasonlóképpen a helyszín, ahol a szintézis készül, jön létre; azaz a reaktor, annak típusa és a folyamatváltozók.

Molekuláris jellemzők

Mit tartalmaz az elasztomerek szintéziséhez használt összes polimer? Az első tulajdonságai a szinergiát (az egész nagyobb, mint a részeinek összege) a másodikval.

Először is aszimmetrikus szerkezetekkel kell rendelkezniük, és ezért a lehető leg heterogénebbeknek kell lenniük. A molekuláris szerkezeteiknek szükségszerűen lineárisnak és rugalmasnak kell lenniük; azaz az egyes kötések forgása nem okozhat sztérikus repulziókat a szubsztituenscsoportok között.

Emellett a polimer nem lehet nagyon poláris, mivel ellenkező esetben az intermolekuláris kölcsönhatás erősebb lesz és nagyobb merevséget mutat..

Ezért a polimereknek rendelkezniük kell: aszimmetrikus, nem poláris és rugalmas egységekkel. Ha ezeknek a molekuláris jellemzőknek mindegyikük van, potenciális kiindulási pontot jelentenek az elasztomer előállításához.

Elasztomerek szintézise

Miután kiválasztotta a nyersanyagot és az összes folyamatváltozót, folytatjuk az elasztomerek szintézisét. A szintetizálás után, majd egy későbbi fizikai és kémiai kezelések után létrejön a rugalmas anyag.

De milyen átalakulásokat kell végezni a kiválasztott polimerek elasztomerekké?

Keresztkötésen vagy kikeményedésen kell átesniük (keresztkötések, angol nyelven); azaz polimer láncaikat molekuláris hidakkal kötik össze, amelyek két- vagy többfunkciós molekulákból vagy polimerekből származnak (amelyek képesek két vagy több erős kovalens kötést képezni). Az alábbi kép összefoglalja a fentieket:

A lila vonalak a polimer láncokat vagy az elasztomerek "merevebb" blokkjait képviselik; míg a fekete vonalak a legrugalmasabb rész. Mindegyik lila vonal egy másik polimerből állhat, amelyek rugalmasabbak vagy merevebbek, mint a megelőző vagy eljáró polimerek.

Milyen funkciót látnak el ezek a molekuláris hidak? Ahhoz, hogy az elasztomert önmagában lehessen húzni (statikus üzemmód), a rugalmasságának köszönhetően rugalmas nyomatékkal (elasztikus üzemmódban) alkalmazható..

A varázslatos rugó (Slinky, például Toystory) kissé hasonlóan viselkedik, mint az elasztomerek.

vulkanizálás

A térhálósítási folyamatok közül a vulkanizálás az egyik legismertebb. Itt a polimer láncok kénhidakkal (S-S-S ...) vannak összekapcsolva..

Visszatérve a fenti képhez, a hidak már nem lesznek feketeak, hanem sárgaek. Ez a folyamat elengedhetetlen a gumiabroncsok gyártásához.

További fizikai és kémiai kezelések

Szintetizált elasztomerek, a következő lépések a kapott anyag kezelésére szolgálnak, hogy egyedi tulajdonságaikat kapjuk. Minden anyagnak saját kezelése van, többek között a fűtés, fröccsöntés vagy őrlés, vagy más fizikai "kikeményedett".

Ezekben a lépésekben hozzáadjuk a pigmenteket és más vegyi anyagokat, amelyek biztosítják azok rugalmasságát. A fiatalok modulusát, Tg-jét és rugalmassági határértékét minőségi elemzésként értékelik (más változók mellett).

Itt az elasztomer kifejezés a „gumi” szóval van eltemetve; szilikon kaucsuk, nitril, természetes, uretán, butadién-sztirol, stb. A gumik a rugalmas anyag szinonimái.

Rugalmas szalagok szintézise

Végezetül röviden ismertetjük a rugalmas szalagok szintézisének folyamatát.

Az elasztomerjeik szintézisére szolgáló polimerek forrását természetes latexből, különösen a Hevea brasiliensis fából nyerik. Ez egy tejszerű és gyantás anyag, amelyet tisztításnak vetünk alá, majd ecetsavval és formaldehiddel összekeverünk..

Ebből a keverékből egy lapot kapunk, amelyből vízzel extraháljuk, és ezáltal blokk alakúvá válik. Ezeket a blokkokat kisebb darabokra vágjuk egy keverőben, ahol melegítjük, és a pigmenteket és a ként vulkanizálás céljából hozzáadjuk.

Ezután levágják és extrudálják őket, hogy üreges rudakat kapjanak, amelyek belsejében alumínium rúdat foglalnak el, talkummal..

Végül, a rudakat melegítik és eltávolítják az alumínium támasztékból, hogy a vágás előtt egy utolsó húzóerőt préseljenek a görgők; mindegyik bíróság egy bajnokságot hoz létre, és számtalan darabot hoznak létre tonna.

referenciák

1. Wikipedia. (2018). Rugalmasság (fizika). Lap forrása: en.wikipedia.org
2. Odian G. (1986) Bevezetés az elasztomerek szintézisébe. In: Lal J., Mark J.E. (eds) Előrehaladás az elasztomerekben és a gumi rugalmasságában. Springer, Boston, MA
3. Puha robotika eszközkészlet. (N.d.). Elasztomerek. A lap eredeti címe: softroboticstoolkit.com
4. 16., 17., 18. fejezet - Műanyagok, rostok, elasztomerek. [PDF]. Lap forrása: fab.cba.mit.edu
5. Elasztomer szintézis. [PDF]. A lap eredeti címe: gozips.uakron.edu
6. Advameg, Inc. (2018). Gumi zenekar Visszahívva: madehow.com.