탄성 물질은 어떻게 합성됩니까? 프로세스 요약
탄성 소재는 일상 생활에 존재하는 것입니다. 가방을 묶는 고무 밴드, 고무 팔찌, 풍선, 타이어와 같은 모든 것을 위한 것이 있습니다.
그때 탄성 물질이 어떻게 합성되는지 봅시다, 분자 특성과 업계에서 고려되는 일부 지수를 나타내는 것 외에도 구성 요소, 폴리머가 무엇인지 설명합니다.
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탄성 폴리머 란 무엇입니까?
탄성 중합체로 알려진 탄성 재료는 가해지는 동안 힘을 가하면 변형될 수 있음. 탄성 물체가 더 이상 이 힘을 받지 않으면 원래 모양으로 돌아갑니다. 그렇지 않고 재료가 영구적으로 변형되면 탄성이 아니라 플라스틱 재료에 대해 이야기할 것입니다.
탄성 물질은 자연에 존재하기 때문에 태곳적부터 인간에게 알려져 왔습니다. 그러나 고분자는 고무와 같은 물체에 자연적으로 존재하지만, 인간은 그것들 중 일부를 종합적으로, 즉 실험실에서 만들어야 할 필요성을 보았습니다..
이미 언급한 것 외에도 탄성 재료의 몇 가지 예에는 음식 가방, 풍선, 고무 팔찌, 라텍스를 닫는 탄성 밴드가 있습니다.
폴리머 란 무엇입니까?
폴리머는 하나 이상의 단순 단위의 공유 결합 결합에 의해 형성된 거대 분자, 이는 단량체가 될 것입니다. 일반적으로 이러한 거대 분자는 유기적입니다. 즉, 구조에 탄소 원자가 포함되어 있습니다. 이러한 사슬은 일반적으로 길고 반 데르 발스 힘, 수소 결합 및 소수성 상호 작용에 의해 연결됩니다.
폴리머를 분류하는 한 가지 방법은 고온에 대한 기계적 반응을 기반으로 합니다. 그렇기 때문에 폴리머에는 두 가지 유형이 있습니다.
1. 열가소성 폴리머
열가소성 폴리머 고온에 노출되면 부드럽게, 녹기까지 한다. 온도가 낮으면 딱딱해집니다. 이러한 프로세스는 완전히 되돌릴 수 있으며 계속해서 반복될 수 있습니다.
그러나 매우 높은 온도에 도달하면 돌이킬 수 없는 열화가 발생할 수 있습니다. 물질의 단위체 사이의 분자 진동은 너무 격렬하여 결합을 끊을 수 있습니다. 공유.
이러한 재료는 일반적으로 고온과 고압을 동시에 가하여 제조됩니다. 온도가 상승하면 2차 결합의 강도가 약해집니다., 폴리머를 구성하는 사슬의 상대적인 움직임을 촉진합니다.
대부분의 선형 폴리머와 유연한 사슬을 가진 분지 구조를 가진 폴리머는 부드럽고 연성인 열가소성입니다.
2. 열경화성 폴리머
열경화성 폴리머는 아무리 온도를 올려도 딱딱하게 남아있는 것들.
열에 노출되기 시작하면 인접한 분자 사슬 사이에서 공유 가교가 발생합니다. 이로 인해 폴리머 모노머 사이의 움직임이 제한되어 진동과 회전이 방지됩니다. 그러나 온도가 지나치게 높으면 가교가 끊어지고 고분자 열화가 발생한다.
열경화성 폴리머는 일반적으로 열가소성 수지에 비해 더 단단합니다. 이러한 유형의 중합체의 일부 예는 에폭시, 가황 고무 및 페놀 폴리에스테르 수지에 있습니다.
탄성 재료는 어떻게 합성됩니까?
탄성 재료는 일반적으로 열가소성 폴리머인 엘라스토머로 만들어지며 이는 다음과 같은 주요 특성을 제공합니다. 쉽지만 영구적이지 않은 탄성 및 변형.
탄성 물질을 만드는 것을 가능하게 하는 많은 물질이 있습니다. 탄성체를 합성하는 데 사용되는 일부 중합체는 다음과 같습니다. 폴리올-폴리에스터, 폴리이소시아네이트, 에틸렌과 프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리설파이드 및 폴리실록산의 공중합체 많은.
이러한 물질이 혼합되면 다른 중합 메커니즘을 통해 서로 반응합니다., 그 중 축합, 추가 또는 자유 라디칼 경로가 있습니다.
엘라스토머의 분자 특성
특정 폴리머의 조합이 궁극적으로 엘라스토머 또는 탄성 재료를 생성하려면 다음이 필요합니다. 그것들의 조합은 일종의 시너지 효과를 만들어 그 부분의 단순한 합보다 더 큰 것을 만듭니다.
첫 번째 요구 사항은 비대칭 구조를 가져야 한다는 것입니다. 따라서 가능한 한 다릅니다. 분자 수준에서의 구조는 선형적이고 유연해야 합니다. 분자 사슬이 결합을 끊지 않고 진동할 수 있는 열가소성 중합체.
두 번째 요구 사항은 폴리머가 극성이 아니라는 것, 즉 하나 또는 다른 기호에 대해 너무 많은 전하를 띠지 않는다는 것, 이것이 사실이라면 분자간 상호 작용이 더 강해지고 인력으로 인해 더 큰 강성이 있기 때문입니다(음의 자석이 있는 양의 자석에서 발생하는 것처럼).
세 번째 요구 사항은 이러한 폴리머가 유연해야 한다는 것입니다., 어떤 유형의 힘이 가해질 때 약간의 변형을 허용합니다. 이러한 폴리머가 이 세 가지 요구 사항을 충족하면 엘라스토머 합성을 위한 완벽한 상황이 생성됩니다.
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엘라스토머 합성
엘라스토머가 되는 폴리머는 일련의 물리적 및 화학적 공정을 거쳐야 합니다.
1. 가교
이 과정에서 분자 사슬은 다리를 통해 서로 결합됩니다., 둘 이상의 강력한 공유 결합을 형성할 수 있습니다.
이러한 분자 다리를 사용하면 엘라스토머가 정지 또는 정지 모드에 있을 때 스스로 굴러갈 수 있습니다. 어떤 유형의 스트레칭을 받을 때 이러한 링크의 유연성 덕분에 탄성 모드가 될 수 있습니다.
2. 가황
크로스오버 안에서 찾아볼 수 있는 과정이지만, 좀 더 자세한 설명을 따로 언급하는 것도 흥미롭다.
가황은 엘라스토머를 얻는 가장 잘 알려진 공정 중 하나입니다. 이 과정에서, 고분자 사슬은 유황 다리(S-S-S ...)로 연결됩니다..
3. 엘라스토머를 얻은 후
엘라스토머가 이미 합성된 경우 다음 단계는 엘라스토머에 특정 특성을 부여하기 위해 다른 처리를 하는 것으로 구성됩니다.
각각의 재료는 다른 용도로 사용되기 때문에 다양한 치료를 받게 됩니다., 그 중 가열, 성형 또는 기타 유형의 물리적 경화, 즉 모양을 부여하는 것을 찾을 수 있습니다.
안료가 첨가되는 공정의 이 단계에 있습니다. 탄성을 보장하는 다른 화학 물질을 통합하는 것 외에도 생성되는 탄성 물체에 색상을 부여합니다. 또한 이 단계에서 세 가지 기본 측면을 평가하여 다음을 보장합니다. 탄성 재료의 품질: 영률, 유리 전이 온도(Tg) 및 한계 탄력.
영률 는 힘이 가해지는 방향에 따라 탄성 물질이 어떻게 거동하는지를 나타내는 지수입니다.
Tg는 유리질 물질에서 열역학적 유사변환이 일어나는 온도입니다.. 폴리머는 해당 온도에서 밀도, 강성 및 경도를 감소시킵니다. 이것은 유리 및 비정질 무기 재료에서 볼 수 있습니다.
항복점은 최대 응력을 나타냅니다. 탄성 재료가 돌이킬 수 없는 변형 없이 지지할 수 있다는 것입니다.
이러한 지수를 확인하고 엘라스토머가 기능적임을 확인한 후 이것은 일반적으로 실리콘, 니트릴, 우레탄, 부타디엔-스티렌 등 모든 종류의 고무라고 불리는 때입니다.
약간의 신축성 있는 소재
다음으로 우리는 몇 가지 탄성 재료와 그 재료를 볼 것입니다.
1. 폴리에스터
폴리에스터는 제조된 섬유이며 긴 사슬을 가진 합성 기원의 폴리머로 구성됩니다. 이 폴리머에서 화합물의 약 85%는 테레프랄산 에스테르입니다..
2. 나일론
나일론은 폴리아미드 그룹에 속하는 인공 고분자입니다. 디아민과 같은 산의 중축합에 의해 생성됩니다. 가장 잘 알려진 것은 PA6.6입니다.
3. 라이크라
라이크라는 매우 탄력 있고 저항력이 있는 물질로 알려진 합성 섬유입니다. 약 95%의 세그먼트화된 폴리우레탄으로 구성된 우레탄-우레아 공중합체입니다.. 그 정교화에서 이 섬유의 주요 구조를 구성하는 예비 중합체와 같은 매우 다양한 원료가 혼합됩니다.
참고 문헌 참조.
- 그들은 G를 싫어합니다. (1986) 엘라스토머 합성 소개. In: Lal J., Mark J.E. (ed) 엘라스토머 및 고무 탄성의 발전. 스프링거, 보스턴, MA