Како се синтетише еластични материјал? Резиме процеса

Еластични материјали су нешто што је присутно у нашем свакодневном животу. Има их за све, попут еластичних трака за везивање торби, гумених наруквица, балона, гума ...

Онда да видимо како се синтетише еластични материјал, објашњавајући које су његове компоненте полимери, поред указивања на њихове молекуларне особине и неке индексе који се узимају у обзир у индустрији.

• Повезани чланак: "11 врста хемијских реакција"

Шта су еластични полимери?

Еластични материјали, познати као еластични полимери, су они који може се деформисати применом силе док се примењује. Чим еластични предмет више не буде подвргнут овој сили, вратиће се у свој првобитни облик. У супротном, ако је материјал трајно деформисан, не бисмо говорили о нечему еластичном, већ о пластичном материјалу.

Еластични материјали познати су људима од памтивека, будући да постоје у природи. Међутим, иако су полимери природно присутни у предметима попут гуме, људско биће је увидело потребу да неке од њих створи синтетички, то јест у лабораторији.

Неки примери еластичних материјала, осим већ поменутог, имамо и еластичне траке за затварање врећа са храном, балона, гумених наруквица, латекса ...

Шта су полимери?

Полимери су макромолекуле настале спајањем ковалентних веза једне или више једноставних целина, који би били мономери. Обично су ове макромолекуле органске, односно садрже атоме угљеника у својој структури. Ови ланци су обично дуги и повезани су Ван дер Ваалсовим силама, водоничним везама и хидрофобним интеракцијама.

Један од начина класификације полимера заснован је на њиховом механичком одзиву на повишене температуре. Због тога постоје две врсте полимера.

1. Термопластични полимери

Термопластични полимери омекшати када су изложени високим температурама, чак и да се топи. Када је температура ниска, они се стврдну. Ови процеси су потпуно реверзибилни и могу се поновити изнова и изнова.

Међутим, ако се постигне врло висока температура, може доћи до неповратне деградације, јер Молекуларне вибрације између мономера супстанце су толико насилне да могу прекинути своје везе ковалентни.

Ови материјали се обично производе уз истовремену примену високе температуре и притиска. Када се температура повећава, снага секундарних веза слаби, олакшавајући релативно кретање ланаца који чине полимер.

Већина линеарних полимера и оних са разгранатим структурама, са флексибилним ланцима, су термопласти, који су мекани и дуктилни.

2. Термосет полимери

Термосет полимери су оне које остају тврде без обзира на то колико им се температура примењује.

Када почну да буду подвргнути топлоти, јављају се ковалентне везе између суседних молекуларних ланаца. Због тога су кретања између полимерних мономера ограничена, спречавајући њихове вибрације и ротацију. Међутим, ако је температура прекомерно висока, попречне везе се прекидају и долази до разградње полимера.

Термосет полимери су углавном тврђи у поређењу са термопластиком. Неки примери полимера ове врсте су у епоксидној, вулканизованој гуми и фенолним полиестерским смолама.

Како се синтетишу еластични материјали?

Еластични материјали израђени су од еластомера, који су углавном термопластични полимери, што им даје њихове главне карактеристике: лака, али не и трајна еластичност и деформација.

Постоји много супстанци које омогућавају израду еластичног материјала. Неки од полимера који се користе за синтезу еластичних маса су: полиол-полиестер, полиизоцијанат, кополимери етилена и пропилена, полиизобутилена, полисулфида и полисилоксана, само да кажем неколико многи.

Када се ове супстанце помешају, међусобно реагују различитим механизмима полимеризације., међу којима су кондензација, додавање или пут слободних радикала.

Молекуларне карактеристике еластомера

Да би комбинација одређених полимера на крају створила еластомер или еластични материјал, неопходно је да њихова комбинација чини неку врсту синергије, што резултира нечим већим од једноставног збира његових делова.

Први захтев је да имају асиметричне структуре и, према томе, да су што различитији. Њихове структуре на молекуларном нивоу морају бити линеарне и флексибилне, што омогућава, као што смо већ поменули термопластични полимери, да ланци молекула могу вибрирати без прекида веза.

Као други захтев је да полимер није превише поларан, односно да нема превише наелектрисања једног или другог знакаБудући да је то случај, интермолекуларне интеракције ће бити јаче и биће више крутости због привлачења (као код позитивног магнета са негативним).

Трећи захтев је да су ови полимери флексибилни, који признају одређену деформацију када се на њих примени нека врста силе. Ако ови полимери испуњавају ова три захтева, створиће се савршена ситуација за синтезу еластомера.

• Можда ћете бити заинтересовани: "9 општих својстава материје"

Синтеза еластомера

Полимери који ће резултирати еластомером морају бити подвргнути низу физичких и хемијских процеса.

1. Умрежавање

У овом процесу постиже се да су молекуларни ланци међусобно уједињени помоћу мостова, који су способни да формирају две или више јаких ковалентних веза.

Ови молекуларни мостови омогућавају еластомеру да се котрља сам у миру или у статичном режиму, док би, подвргнут некој врсти истезања, могао бити у еластичном режиму захваљујући флексибилности ових веза.

2. Вулканизација

Иако је то процес који би се могао наћи у оквиру скретница, занимљиво је одвојено поменути детаљније објашњење.

Вулканизација је један од најпознатијих процеса за добијање еластомера. У овом процесу, полимерни ланци међусобно су повезани сумпорним мостовима (С-С-С ...).

3. Након добијања еластомера

Када су еластомери већ синтетизовани, следећи кораци састоје се од подвргавања различитим третманима како би им се дале одређене карактеристике.

Сваки материјал ће се користити у различите сврхе, због чега ће добити и различите третмане, међу којима се могу наћи грејање, обликовање или друге врсте физичког очвршћавања, односно давање им облика.

У овој фази процеса додају се пигменти да дају боју резултујућем еластичном предмету, уз додатак других хемикалија које ће осигурати његову еластичност. Такође су у овој фази процењена три основна аспекта како би се осигурало да еластични материјал је квалитетан: Иоунгов модул, температура преласка у стакло (Тг) и граница од еластичност.

Иоунг-ов модул је индекс који показује како се еластични материјал понаша у складу са смером у коме се примењује сила.

Тг је температура на којој се у стакластим материјалима јавља термодинамичка псеудотрансформација. Полимер смањује своју густину, крутост и тврдоћу на тој температури. То се може видети у стаклу и аморфним неорганским материјалима.

Тачка течења односи се на максимално напрезање да еластични материјал може да поднесе без да се неповратно деформише.

Проверивши ове индексе и видећи да је еластомер функционалан, тада се обично назива гумом свих врста: силиконом, нитрилом, уретаном, бутадиен-стиреном ...

Неки растезљиви материјали

Даље ћемо видети неке еластичне материјале и од чега су направљени.

1. Полиестер

Полиестер је произведено влакно и састоји се од било ког полимера синтетичког порекла који је дугачког ланца. У овом полимеру око 85% једињења је естар терефлатне киселине.

2. Најлон

Најлон је вештачки полимер, који припада групи полиамида. Настаје поликондензацијом киселине као што је диамин. Најпознатији је ПА6.6.

3. Лицра

Ликра је синтетичко влакно познато по томе што је врло еластична и отпорна супстанца. То је уретан-урее кополимер, састављен од око 95% сегментираних полиуретана. У његовој изради се меша велика разноликост сировина, попут предполимера, који чине главну структуру овог влакна.

Библиографске референце.

• Они мрзе Г. (1986) Увод у синтезу еластомера. У: Лал Ј., Марк Ј.Е. (едс) Напредак у еластомерима и еластичности гуме. Спрингер, Бостон, МА