KAIP SUSINTETINTA ELASTINGA MEDŽIAGA? - CHEMIJA - 2025

Norėdami susintetinti elastingą medžiagą , pirmiausia turite žinoti apie tai, iš kokio tipo polimerų ji yra sudaryta; nes priešingu atveju būtų suformuluotas plastiko ar pluošto išdirbimas. Žinant tai, polimerai, kuriuos reikia laikyti, yra vadinami elastomerais.

Taigi, elastomerai sudaro elastingas medžiagas; Bet kas jie yra? Kuo jie skiriasi nuo kitų polimerų? Kaip žinoti, ar sintezuota medžiaga iš tikrųjų turi elastines savybes?

Šaltinis: Pxhere

Vienas iš paprasčiausių elastingos medžiagos pavyzdžių yra elastinės juostos (arba guminės juostos), kurios susieja laikraščius, gėles ar važtaraštį. Jei jie bus ištempti, bus pastebėta, kad jie deformuosis išilgai, o vėliau grįš į savo pradinę formą.

Bet jei medžiaga visam laikui deformuota, ji nėra elastinga, o plastikinė. Yra keletas fizikinių parametrų, leidžiančių atskirti šias medžiagas, pavyzdžiui, jų Youngo modulis, jų išeigos taškas ir stiklo pereinamojo laikotarpio temperatūra (Tg).

Be šių fizinių savybių, chemiškai elastingos medžiagos taip pat turi atitikti tam tikrus molekulinius kriterijus.

Čia atsiranda daugybė galimybių, mišinių ir sintezės, atsižvelgiant į begalinius kintamuosius; visa tai suartina su „paprasčiausiu“ elastingumo bruožu.

Žaliava

Kaip minėta pradžioje, elastingos medžiagos yra pagamintos iš elastomerų. Pastariesiems savo ruožtu reikia kitų polimerų ar mažesnių „molekulinių gabalų“; ty elastomerai taip pat nusipelno savo sintezės iš prepolimerų.

Kiekvienu atveju reikia kruopščiai ištirti proceso kintamuosius, sąlygas ir kodėl su šiais polimerais gautas elastomeras „veikia“, taigi ir elastinga medžiaga.

Nesigilinant į detales, čia yra šiam tikslui naudojama polimerų serija:

-Poliizocianatas

-Poliolio poliesteris

-Etileno ir propileno kopolimerai (t. Y. Polietileno ir polipropileno mišiniai)

-Poliizobutilenas

-Polysulfidai

-Polilsiloksanas

Be daugelio kitų. Jie reaguoja tarpusavyje skirtingais polimerizacijos mechanizmais, tarp kurių yra: kondensacija, pridėjimas arba per laisvuosius radikalus.

Todėl kiekviena sintezė reiškia, kad reikia įsisavinti reakcijos kinetiką, kad būtų užtikrintos optimalios jos vystymosi sąlygos. Panašiai, kur vyks sintezė, taip pat bus atsižvelgiama; tai yra reaktorius, jo tipas ir proceso kintamieji.

Molekulinės savybės

Ką bendro turi visi polimerai, naudojami elastomerų sintezei? Pirmųjų savybės sinergizuos (visuma yra didesnė už jo dalių sumą) su pastarųjų savybėmis.

Pirmiausia jie turi turėti asimetriškas struktūras, todėl turi būti kiek įmanoma nevienalytesni. Jų molekulinės struktūros būtinai turi būti linijinės ir lanksčios; y., viengubų jungčių sukimasis neturėtų sukelti sterinių replikų tarp pakaitų grupių.

Taip pat polimeras neturi būti labai poliškas, kitaip jo tarpmolekulinės sąveikos bus stipresnės ir jis parodys didesnį tvirtumą.

Todėl polimerai turi turėti: asimetrinius, nepolinius ir lanksčius vienetus. Jei jie atitinka visas šias molekulines charakteristikas, jie reiškia potencialų pradinį tašką elastomerui gauti.

Elastomerų sintezė

Pasirinkus žaliavą ir visus proceso kintamuosius, elastomerų sintezė tęsiama. Susintetinus ir po to sekančių fizikinių ir cheminių procedūrų, sukuriama elastinga medžiaga.

Tačiau kokias transformacijas turi atlikti pasirinkti polimerai, kad jie taptų elastomerais?

Jie turi būti sukryžiavę arba sukietėję (kryžminimas, angliškai); tai yra, jo polimerinės grandinės sujungs viena su kita molekuliniais tilteliais, kurie yra iš dviejų ar daugiafunkcinių molekulių ar polimerų (galinčių sudaryti du ar daugiau stiprių kovalentinių ryšių). Žemiau pateiktoje nuotraukoje apibendrinamas aukščiau pasakytas vaizdas:

Šaltinis: Gabrielis Bolívaras

Purpurinės linijos žymi polimerų grandines arba „standesnius“ elastomerų blokus; tuo tarpu juodos linijos yra lanksčiausia dalis. Kiekviena violetinė linija gali būti sudaryta iš skirtingo polimero, lankstesnio ar tvirtesnio prieš tai vykstančio ar einančio polimero atžvilgiu.

Kokią funkciją atlieka šie molekuliniai tiltai? Tai leidžia elastomerui susisukti ant savęs (statinis režimas), kad jis galėtų atsiskleisti esant tempimo slėgiui (elastinis režimas) dėl savo jungčių lankstumo.

Magiškoji spyruoklė (Slinky, pavyzdžiui, iš „Toystory“) elgiasi šiek tiek panašiai kaip ir elastomerai.

Vulkanizacija

Tarp visų kryžminimo procesų vulkanizacija yra viena iš geriausiai žinomų. Čia polimerų grandinės yra sujungtos sieros tilteliais (SSS…).

Grįžtant prie viršutinio vaizdo, tiltai nebebūtų juodi, o geltoni. Šis procesas yra būtinas gaminant padangas.

Papildomos fizinės ir cheminės procedūros

Susintetinus elastomerus, reikia apdoroti gautą medžiagą ir suteikti jai unikalias savybes. Kiekviena medžiaga turi savo apdorojimą, tarp kurių yra kaitinimas, formavimas ar šlifavimas arba kitas fizinis "kietinimas".

Šiuose etapuose pridedami pigmentai ir kitos cheminės medžiagos, kad būtų užtikrintas jo elastingumas. Taip pat kaip Youngo modulis, Tg ir elastingumo riba vertinami kaip kokybės analizė (be kitų kintamųjų).

Būtent tada terminas elastomeras yra palaidotas žodžiu „guma“; silikono kaučiukai, nitrilas, natūralūs, uretanai, butadieno stirenas ir kt. Gumos yra sinonimai su elastinga medžiaga.

Elastinių juostų sintezė

Galiausiai bus pateiktas trumpas elastinių juostų sintezės proceso aprašymas.

Polimerų šaltinis jo elastomerų sintezei yra gaunamas iš natūralaus latekso, konkrečiai iš Hevea brasiliensis medžio. Tai yra pieniška, dervinė medžiaga, kuri išvaloma ir po to sumaišoma su acto rūgštimi ir formaldehidu.

Iš šio mišinio gaunama plokštė, iš kurios vanduo išgaunamas ją suspaudžiant ir suteikiant bloko formą. Šie blokeliai supjaustomi mažesniais gabalėliais maišytuve, kur jie kaitinami, o vulkanizavimui pridedami pigmentai ir siera.

Tada jie supjaustomi ir išspaudžiami, kad gautų tuščiavidurius strypus, kurių viduje jie užimtų aliuminio strypą su talku kaip atramą.

Galiausiai strypai yra pašildomi ir pašalinami iš jų aliuminio atramos, kurį paskutinį kartą reikia išspausti voleliu prieš pjaustant; Kiekvienas pjūvis sukuria lygą, o daugybė pjūvių sukuria jų toną.

Nuorodos

1. Vikipedija. (2018 m.). Elastingumas (fizika). Atkurta iš: en.wikipedia.org
2. Odianas G. (1986). Įvadas į elastomerų sintezę. In: Lal J., Mark JE (red.) Elastomerų ir gumos elastingumo pokyčiai. „Springer“, Bostonas, MA
3. Minkštas robotikos įrankių rinkinys. (sf). Elastomerai. Atkurta iš: softroboticstoolkit.com
4. 16, 17, 18 skyriai. Plastikai, pluoštai, elastomerai. . Atkurta iš: fab.cba.mit.edu
5. Elastomerų sintezė. . Atkurta iš: gozips.uakron.edu
6. „Advameg, Inc.“ (2018 m.). Guminė juosta. Atkurta iš: madehow.com.