Kaip sintetinama elastinga medžiaga? Proceso santrauka

Elastinės medžiagos yra kažkas, kas yra mūsų kasdieniame gyvenime. Jų yra viskam, pavyzdžiui, elastinėms juostoms maišams susieti, guminėms apyrankėms, balionams, padangoms ...

Tada pažiūrėkime, kaip sintetinama elastinga medžiaga, paaiškinant, kokie yra jo komponentai, polimerai, be to, nurodant jų molekulines savybes ir kai kuriuos indeksus, į kuriuos atsižvelgiama pramonėje.

• Susijęs straipsnis: "11 cheminių reakcijų tipų"

Kas yra elastingi polimerai?

Elastingos medžiagos, žinomos kaip elastingi polimerai, yra tos, kurios gali būti deformuotas, veikiant jėgą, kol ji veikia. Kai tik elastinis daiktas nebebus veikiamas šios jėgos, jis grįš į savo pradinę formą. Priešingu atveju, jei medžiaga yra visam laikui deformuota, kalbėtume ne apie kažką elastingo, bet apie plastikinę medžiagą.

Elastingos medžiagos žmonėms buvo žinomos nuo neatmenamų laikų, nes jos egzistuoja gamtoje. Nors polimerų natūraliai yra tokiuose daiktuose kaip guma, žmogus matė poreikį kai kuriuos iš jų sukurti sintetiniu būdu, tai yra laboratorijoje.

Keletas elastingų medžiagų pavyzdžių, išskyrus jau minėtą, turime elastines juostas maisto maišeliams, balionams, guminėms apyrankėms, lateksui uždaryti ...

Kas yra polimerai?

Polimerai yra makromolekulės, susidariusios sujungus vieno ar daugiau paprastų vienetų kovalentinius ryšius, kurie būtų monomerai. Paprastai šios makromolekulės yra organinės, tai yra, jų struktūroje yra anglies atomų. Šios grandinės paprastai yra ilgos, jas sieja Van der Waalso jėgos, vandenilio jungtys ir hidrofobinė sąveika.

Vienas iš polimerų klasifikavimo būdų yra jų mechaninis atsakas į padidėjusią temperatūrą. Štai kodėl yra dviejų tipų polimerai.

1. Termoplastiniai polimerai

Termoplastiniai polimerai suminkštėja veikiant aukštai temperatūrai, net tirpsta. Kai temperatūra yra žema, jie sukietėja. Šie procesai yra visiškai grįžtami ir gali būti kartojami dar ir dar.

Tačiau, jei pasiekiama labai aukšta temperatūra, gali įvykti negrįžtamas skilimas, nes Molekulinės vibracijos tarp medžiagos monomerų yra tokios smarkios, kad gali nutraukti jų ryšius kovalentinis.

Šios medžiagos paprastai gaminamos vienu metu naudojant aukštą temperatūrą ir slėgį. Kai temperatūra pakyla, susilpnėja antrinių ryšių stiprumas, palengvinantis santykinį grandinių, sudarančių polimerą, judėjimą.

Dauguma linijinių ir šakotų struktūrų polimerų su lanksčiomis grandinėmis yra termoplastiniai, minkšti ir plastiški.

2. Termoreaktyvūs polimerai

Termoreaktyvūs polimerai yra tie, kurie išlieka kieti, nepaisant to, kiek jiems taikoma temperatūra.

Kai jie pradeda veikti šilumą, tarp gretimų molekulių grandinių vyksta kovalentinės kryžminės sąsajos. Dėl to judesiai tarp polimerų monomerų yra riboti, užkertant kelią jų vibracijai ir sukimui. Tačiau jei temperatūra yra per aukšta, kryžminiai ryšiai nutrūksta ir vyksta polimero skaidymas.

Termoreaktyvūs polimerai paprastai yra kietesni, palyginti su termoplastikais. Keletas šio tipo polimerų pavyzdžių yra epoksidinės, vulkanizuotos gumos ir fenolio poliesterio dervos.

Kaip sintetinamos elastingos medžiagos?

Elastingos medžiagos yra pagamintos iš elastomerų, kurie paprastai yra termoplastiniai polimerai, o tai suteikia jiems pagrindines savybes: lengvas, bet ne nuolatinis elastingumas ir deformacija.

Yra daugybė medžiagų, leidžiančių pagaminti elastingą medžiagą. Kai kurie polimerai, naudojami sintetinėms medžiagoms sintetinti, yra: poliolis-poliesteris, poliizocianatas, etileno ir propileno, poliizobutileno, polisulfidų ir polisiloksano kopolimerai, tik keli daugelis.

Sumaišius šias medžiagas, jos reaguoja tarpusavyje per skirtingus polimerizacijos mechanizmus., tarp kurių yra kondensatas, papildymas arba laisvųjų radikalų kelias.

Elastomerų molekulinės charakteristikos

Tam tikrų polimerų derinys galiausiai sukuria elastomerą arba elastingą medžiagą jų derinys sukuria tam tikrą sinergiją, todėl gaunama kažkas didesnė už paprastą jo dalių sumą.

Pirmasis reikalavimas yra tas, kad jie turi asimetrines struktūras ir todėl jie kuo įvairesni. Jų struktūra molekuliniu lygiu turi būti linijinė ir lanksti, leidžianti, kaip jau minėjome termoplastiniai polimerai, kad molekulių grandinės gali virpėti nesuardydamos ryšių.

Antrasis reikalavimas yra kad polimeras nėra labai poliarus, tai yra, kad jis neturi per daug vieno ar kito ženklo krūvio, nes jei taip yra, tarpmolekulinės sąveikos bus stipresnės ir bus didesnis standumas dėl traukos (kaip atsitinka, kai teigiamas magnetas yra neigiamas).

Trečias reikalavimas yra tas, kad šie polimerai būtų lankstūs, kurie pripažįsta tam tikrą deformaciją, kai jiems taikoma tam tikra jėga. Jei šie polimerai atitinka šiuos tris reikalavimus, susidarys puiki padėtis elastomero sintezei.

• Galbūt jus domina: "9 bendrosios materijos savybės"

Elastomerų sintezė

Polimerams, dėl kurių susidarys elastomeras, turi būti atliekami keli fiziniai ir cheminiai procesai.

1. Kryžminis ryšys

Šiame procese pasiekiama, kad molekulinės grandinės sujungtos viena su kita tiltų pagalba, galinčios sudaryti dvi ar daugiau stiprių kovalentinių jungčių.

Šie molekuliniai tiltai leidžia elastomerui riedėti ant savęs, kai jis yra ramybės ar statinio režimo, tuo tarpu kai tam tikri tempimo būdai gali būti elastingi, nes šios jungtys yra lanksčios.

2. Vulkanizavimas

Nors tai yra procesas, kurį būtų galima rasti krosoveriuose, įdomu atskirai paminėti išsamesnį paaiškinimą.

Vulkanizavimas yra vienas iš geriausiai žinomų elastomerų gavimo procesų. Šiame procese polimerinės grandinės yra sujungtos sieros tiltais (S-S-S ...).

3. Gavęs elastomerą

Kai elastomerai jau yra susintetinti, tolesni veiksmai susideda iš jų skirtingo apdorojimo, suteikiant jiems tam tikras savybes.

Kiekviena medžiaga bus naudojama skirtingiems tikslams, todėl ji taip pat bus gydoma įvairiai, tarp kurių galima rasti šildymą, liejimą ar kitokį fizinį kietėjimą, tai yra, suteikiant jiems formą.

Šiame proceso etape pridedami pigmentai suteikti gautam elastingam objektui spalvą, be to, įtraukti kitų cheminių medžiagų, kurios užtikrins jo elastingumą. Šiame etape taip pat vertinami trys pagrindiniai aspektai, siekiant užtikrinti, kad elastinga medžiaga yra kokybiška: Jauno modulis, stiklėjimo temperatūra (Tg) ir riba elastingumas.

Jauno modulis yra indeksas, nurodantis, kaip elastinga medžiaga elgiasi pagal jėgos veikimo kryptį.

Tg yra temperatūra, kai stiklinėse medžiagose vyksta termodinaminė pseudotransformacija. Polimeras sumažina savo tankį, standumą ir kietumą toje temperatūroje. Tai matyti iš stiklo ir amorfinių neorganinių medžiagų.

Derliaus taškas reiškia didžiausią įtampą kad elastinga medžiaga gali atremti negrįžtamai nesideformuodama.

Patikrinęs šiuos indeksus ir pamatęs, kad elastomeras yra funkcionalus, tada jis dažniausiai vadinamas visų rūšių kaučiuku: silikonu, nitrilu, uretanu, butadieno-stirenu ...

Kai kurios tamprios medžiagos

Toliau mes pamatysime keletą elastingų medžiagų ir iš ko jos pagamintos.

1. Poliesteris

Poliesteris yra pagamintas pluoštas, kurį sudaro bet kuris sintetinės kilmės polimeras, kuris yra ilgos grandinės. Šiame polimere apie 85% junginio yra tereflalio rūgšties esteris.

2. Nailonas

Nailonas yra dirbtinis polimeras, priklausantis poliamidų grupei. Jis susidaro dėl polikondensacijos rūgštyje, tokioje kaip diaminas. Geriausiai žinomas yra PA6.6.

3. Likra

Likra yra sintetinis pluoštas, žinomas kaip labai elastinga ir atspari medžiaga. Tai yra uretano ir karbamido kopolimeras, sudarytas iš maždaug 95% segmentuotų poliuretanų. Jį ruošiant yra maišomos labai įvairios žaliavos, tokios kaip prepolimerai, kurie sudaro pagrindinę šio pluošto struktūrą.

Bibliografinės nuorodos.

• Nekenčiu G. (1986) Elastomerų sintezės įvadas. In: Lal J., Mark J.E. (red.) Elastomerų ir gumos elastingumo pažanga. Springer, Bostonas, MA