At syntetisere en elastisk materiale, For det første skal du have viden om, hvilken type polymerer den udgør; da der ellers ville blive formuleret udarbejdelsen af en plastik eller en fiber. Ved at vide dette, er de polymerer, der skal overvejes, de, der kaldes elastomerer.
Så elastomerer udgør elastiske materialer; Men hvad er de? Hvordan adskiller de sig fra andre polymerer? Hvordan ved du, om det syntetiserede materiale virkelig har elastiske egenskaber??
Et af de enkleste eksempler på et elastisk materiale er de elastiske bånd (eller elastikker), der binder aviser, blomster eller et stykke sedler. Hvis de strækkes, vil det blive observeret, at de deformeres i længderetningen og derefter vender tilbage til deres oprindelige form.
Men hvis materialet er permanent deformeret, er det ikke elastisk, men plastik. Der er flere fysiske parametre, der gør det muligt at skelne mellem disse materialer, såsom deres Youngs modul, deres elasticitetsgrænse og glasovergangstemperaturen (Tg)..
Ud over disse fysiske kvaliteter skal kemisk elastiske materialer også opfylde visse molekylære kriterier for at opføre sig som sådan..
Herfra opstår en bred vifte af muligheder, blandinger og syntese, underlagt uendelige variabler; alt dette for at konvergere på den "enkle" egenskab ved elasticitet.
Artikelindeks
Som nævnt i starten er elastiske materialer lavet af elastomerer. Sidstnævnte kræver igen andre polymerer eller mindre "molekylære stykker"; elastomerer fortjener også deres egen syntese fra præpolymerer.
Hvert tilfælde kræver en grundig undersøgelse af procesvariablerne, betingelserne og hvorfor den resulterende elastomer "fungerer" med disse polymerer og derfor det elastiske materiale..
Uden at gå i detaljer er her en række polymerer anvendt til dette formål:
-Polyisocyanat
-Polyester polyol
-Ethylenpropylencopolymerer (dvs. blandinger af polyethylener og polypropylener)
-Polyisobutylen
-Polysulfider
-Polysiloxan
Ud over mange andre. Disse reagerer med hinanden gennem forskellige polymerisationsmekanismer, blandt hvilke er: kondens, tilsætning eller via frie radikaler.
Derfor indebærer hver syntese behovet for at mestre reaktionens kinetik for at garantere de optimale betingelser for dens udvikling. Ligeledes hvor syntese vil blive spillet kommer i spil; det vil sige reaktoren, dens type og procesvariablerne.
Hvad har alle de anvendte polymerer til syntese af elastomerer til fælles? Egenskaberne for den førstnævnte synergiseres (hele er større end summen af dens dele) med sidstnævnte..
Til at begynde med skal de have asymmetriske strukturer og derfor være så heterogene som muligt. Deres molekylære strukturer skal nødvendigvis være lineære og fleksible; dvs. rotationen af enkeltbindingerne bør ikke forårsage steriske frastød mellem substituentgrupperne.
Polymeren må også ikke være særlig polær, ellers vil dens intermolekylære interaktioner være stærkere, og den vil vise større stivhed..
Derfor skal polymerer have: asymmetriske, ikke-polære og fleksible enheder. Hvis de opfylder alle disse molekylære egenskaber, repræsenterer de et potentielt udgangspunkt for at opnå en elastomer.
Efter at have valgt råmaterialet og alle procesvariablerne fortsætter syntesen af elastomererne. Når det er syntetiseret og efter en efterfølgende række fysiske og kemiske behandlinger, oprettes det elastiske materiale.
Men hvilke transformationer skal de valgte polymerer gennemgå for at blive elastomerer??
De skal gennemgå tværbinding eller hærdning (tværbinding, på engelsk); det vil sige, at dens polymere kæder forbinder med hinanden ved molekylære broer, der kommer fra bi- eller polyfunktionelle molekyler eller polymerer (i stand til at danne to eller flere stærke kovalente bindinger). Billedet nedenfor opsummerer ovenstående:
De lilla linjer repræsenterer polymerkæderne eller de "stivere" elastomererblokke; mens de sorte linjer er den mest fleksible del. Hver lilla linje kan bestå af en anden polymer, mere fleksibel eller stiv i forhold til den, der går forud for eller fortsætter..
Hvilken funktion spiller disse molekylære broer? At lade elastomeren vikles på sig selv (statisk tilstand), udfolde sig under et strækningstryk (elastisk tilstand) takket være fleksibiliteten i dens led.
Den magiske fjeder (Slinky, for eksempel fra Toystory) opfører sig lidt som elastomerer.
Blandt alle tværbindingsprocesser er vulkanisering en af de mest kendte. Her er polymerkæderne sammenkoblet af svovlbroer (SS-S ...).
Når vi vender tilbage til billedet ovenfor, ville broerne ikke længere være sorte, men gule. Denne proces er vigtig ved fremstilling af dæk.
Når elastomererne er blevet syntetiseret, er de næste trin at behandle det resulterende materiale for at give dem deres unikke egenskaber. Hvert materiale har sin egen behandling, blandt hvilke opvarmning, støbning eller formaling eller anden fysisk "hærdning".
I disse trin tilsættes pigmenter og andre kemiske stoffer for at sikre dets elasticitet. Ligeledes vurderes dets Youngs modul, dets Tg og dets elasticitetsgrænse som kvalitetsanalyse (ud over andre variabler)..
Det er her, hvor udtrykket elastomer begraves med ordet 'gummi'; silikongummi, nitril, naturlig, urethaner, butadien-styren osv. Gummi er synonymt med elastisk materiale.
Endelig gives en kort beskrivelse af elastikbåndssynteseprocessen..
Kilden til polymerer til syntese af dens elastomerer opnås fra naturlig latex, specifikt fra Hevea brasiliensis-træet. Dette er et mælkeagtigt og harpiksagtigt stof, der gennemgår rensning og derefter blandes med eddikesyre og formaldehyd.
Fra denne blanding opnås en plade, hvorfra vand ekstraheres ved at presse den og give den form af en blok. Disse blokke skæres i mindre stykker i en mixer, hvor de opvarmes, og pigmenter og svovl tilsættes til vulkanisering..
Derefter skæres de og udsættes for ekstrudering for at opnå hule stænger, hvori de vil optage en aluminiumstang med talkum som støtte..
Og endelig opvarmes stængerne og fjernes fra deres aluminiumsstøtte for at blive presset en sidste gang af en rulle, inden de skæres; hvert snit genererer et strømpebånd, og utallige snit genererer tonsvis af dem.
Endnu ingen kommentarer