Elastik bir malzeme nasıl sentezlenir? Süreç özeti

Elastik malzemeler günlük hayatımızda var olan bir şeydir. Çanta bağlamak için lastik bantlar, lastik bilezikler, balonlar, lastikler gibi her şey için varlar ...

Sonra bakalım elastik bir malzeme nasıl sentezleniyor, polimerlerin bileşenlerinin ne olduğunu açıklayarak, moleküler özelliklerini ve endüstride dikkate alınan bazı indeksleri belirtmenin yanı sıra.

• İlgili makale: "11 çeşit kimyasal reaksiyon"

Elastik polimerler nelerdir?

Elastik polimerler olarak bilinen elastik malzemeler, uygulanırken kuvvet uygulanarak deforme olabilir. Elastik nesne artık bu kuvvete maruz kalmaz kalmaz, orijinal şekline geri dönecektir. Aksi takdirde, malzeme kalıcı olarak deforme olmuşsa, elastik bir şeyden değil, plastik bir malzemeden bahsederdik.

Elastik malzemeler, doğada var oldukları için çok eski zamanlardan beri insanlar tarafından bilinmektedir. Bununla birlikte, polimerler kauçuk gibi nesnelerde doğal olarak mevcut olsa da, insanoğlu bunlardan bazılarını sentetik olarak, yani laboratuvarda yaratma ihtiyacını gördü..

Elastik malzemelerin bazı örnekleri, daha önce bahsedilenin dışında, gıda poşetlerini, balonları, lastik bilezikleri, lateksleri kapatmak için lastik bantlarımız var ...

Polimerler nelerdir?

polimerler basit birimlerin bir veya daha fazlasının kovalent bağlarının birleşmesiyle oluşan makromoleküller, bu monomerler olurdu. Normalde bu makromoleküller organiktir, yani yapılarında karbon atomları içerirler. Bu zincirler genellikle uzundur ve Van der Waals kuvvetleri, hidrojen bağları ve hidrofobik etkileşimlerle birbirine bağlanır.

Polimerleri sınıflandırmanın bir yolu, yüksek sıcaklıklara mekanik tepkilerine dayanmaktadır. Bu nedenle iki tip polimer vardır.

1. termoplastik polimerler

termoplastik polimerler yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında yumuşar, hatta erimeye başlıyor. Sıcaklık düşük olduğunda sertleşirler. Bu işlemler tamamen tersine çevrilebilir ve tekrar tekrar tekrar edilebilir.

Bununla birlikte, çok yüksek bir sıcaklığa ulaşılırsa, geri dönüşü olmayan bozulma meydana gelebilir, çünkü Maddenin monomerleri arasındaki moleküler titreşimler o kadar şiddetlidir ki bağlarını kırabilirler. kovalent.

Bu malzemeler normalde yüksek sıcaklık ve basıncın aynı anda uygulanmasıyla üretilir. Sıcaklık arttığında, ikincil bağların gücü zayıflar., polimeri oluşturan zincirlerin göreli hareketini kolaylaştırır.

Lineer polimerlerin çoğu ve esnek zincirli dallı yapılara sahip olanlar, yumuşak ve sünek olan termoplastiklerdir.

2. termoset polimerler

Termoset polimerler kendilerine ne kadar sıcaklık uygulandığına bakılmaksızın sert kalanlar.

Isıya maruz kalmaya başladıklarında, bitişik moleküler zincirler arasında kovalent çapraz bağlar oluşur. Bu nedenle, polimer monomerleri arasındaki hareketler sınırlıdır, titreşimlerini ve dönmelerini engeller. Ancak sıcaklık aşırı yüksekse çapraz bağlar kopar ve polimer bozunması meydana gelir.

Termoset polimerler genellikle termoplastiklere göre daha serttir. Bu tip polimerlerin bazı örnekleri epoksi, vulkanize kauçuk ve fenolik polyester reçineleridir.

Elastik malzemeler nasıl sentezlenir?

Elastik malzemeler, genellikle termoplastik polimerler olan ve onlara temel özelliklerini veren elastomerlerden yapılır: kolay ama kalıcı olmayan esneklik ve deformasyon.

Elastik bir malzeme yapmayı mümkün kılan birçok madde vardır. Elastikleri sentezlemek için kullanılan polimerlerden bazıları şunlardır: poliol-polyester, poliizosiyanat, etilen ve propilen kopolimerleri, poliizobütilen, polisülfidler ve polisiloksan, sadece birkaçını söylemek gerekirse birçok.

Bu maddeler karıştırıldıklarında birbirleriyle farklı polimerizasyon mekanizmalarıyla reaksiyona girerler.yoğuşma, ekleme veya serbest radikal yolu bunların arasında yer alır.

Elastomerlerin moleküler özellikleri

Belirli polimerlerin kombinasyonunun nihai olarak bir elastomer veya elastik malzeme oluşturması için, bunların kombinasyonu, bir tür sinerji yaratır ve bu da, parçalarının basit toplamından daha büyük bir şeyle sonuçlanır.

İlk şart, asimetrik yapılara sahip olmalarıdır. ve bu nedenle, mümkün olduğunca farklı olmaları. Moleküler düzeydeki yapıları, daha önce de belirttiğimiz gibi, lineer ve esnek olmalıdır. Molekül zincirlerinin bağları koparmadan titreşebildiği termoplastik polimerler.

İkinci bir gereklilik olarak, polimerin çok polar olmadığı, yani bir veya diğer işaretin çok fazla yüküne sahip olmadığıBu durumda, moleküller arası etkileşimler daha güçlü olacak ve çekim nedeniyle daha fazla sertlik olacaktır (pozitif bir mıknatısın negatif bir mıknatısta olduğu gibi).

Üçüncü gereklilik, bu polimerlerin esnek olmasıdır., onlara bir tür kuvvet uygulandığında bir miktar deformasyona izin verir. Bu polimerler bu üç gereksinimi karşılarsa, bir elastomerin sentezi için mükemmel durum oluşturulacaktır.

• İlginizi çekebilir: "Maddenin 9 genel özelliği"

elastomerlerin sentezi

Bir elastomer ile sonuçlanacak polimerler bir dizi fiziksel ve kimyasal işleme tabi tutulmalıdır.

1. çapraz bağlama

bu süreçte moleküler zincirlerin birbirine köprüler vasıtasıyla bağlanması sağlanır.iki veya daha fazla güçlü kovalent bağ oluşturabilen.

Bu moleküler köprüler, elastomerin hareketsiz veya statik moddayken kendi üzerinde yuvarlanmasına izin verir. bir tür esnemeye maruz kaldığında, bu bağlantıların esnekliği sayesinde elastik modda olabilir.

2. vulkanizasyon

Her ne kadar geçitler içinde bulunabilecek bir süreç olsa da, daha ayrıntılı bir açıklamayı ayrıca belirtmek ilginçtir.

Vulkanizasyon, en iyi bilinen elastomer üretim proseslerinden biridir. Bu süreçte, polimerik zincirler kükürt köprüleri ile birbirine bağlanır (S-S-S ...).

3. Elastomer elde edildikten sonra

Elastomerler zaten sentezlendiğinde, sonraki adımlar, onlara belirli özellikler kazandırmak için onları farklı işlemlere tabi tutmaktan ibarettir.

Her malzeme farklı bir amaç için kullanılacaktır, bu nedenle çeşitli tedavilere de tabi tutulacaktır., bunların arasında ısıtma, kalıplama veya diğer fiziksel kürleme türleri, yani onlara şekil verme bulunabilir.

Pigmentlerin eklendiği sürecin bu aşamasındadır. elastikiyetini sağlayacak diğer kimyasalları eklemenin yanı sıra ortaya çıkan elastik nesneye renk vermek. Aynı zamanda bu aşamada üç temel hususun değerlendirilmesi de sağlanmaktadır. elastik malzeme kalitelidir: Young modülü, cam geçiş sıcaklığı (Tg) ve esneklik.

Gencin modülü bir kuvvetin uygulandığı yöne göre elastik bir malzemenin nasıl davrandığını gösteren bir indekstir.

Tg, camsı malzemelerde termodinamik bir psödotransformasyonun meydana geldiği sıcaklıktır.. Polimer bu sıcaklıkta yoğunluğunu, sertliğini ve sertliğini azaltır. Bu, cam ve amorf inorganik malzemelerde görülebilir.

Akma noktası maksimum stresi ifade eder elastik bir malzemenin geri dönüşü olmayan bir şekilde deforme olmadan destekleyebileceği.

Bu endeksleri kontrol ettikten ve elastomerin işlevsel olduğunu gördükten sonra, genellikle her türlü kauçuk olarak adlandırılır: silikon, nitril, üretan, bütadien-stiren ...

Bazı esnek malzemeler

Daha sonra bazı elastik malzemeleri ve bunların neyden yapıldığını göreceğiz.

1. Polyester

Polyester, üretilmiş bir elyaftır ve uzun zincirli sentetik kökenli herhangi bir polimerden oluşur. Bu polimerde bileşiğin yaklaşık %85'i bir tereflalik asit esteridir.

2. Naylon

Naylon, poliamid grubuna ait yapay bir polimerdir. Bir diamin gibi bir asidin polikondenzasyonu ile üretilir. En iyi bilinen PA6.6'dır.

3. likra

Lycra, çok elastik ve dayanıklı bir madde olduğu bilinen sentetik bir elyaftır. Yaklaşık %95 oranında parçalı poliüretandan oluşan bir üretan-üre kopolimeridir.. Hazırlanmasında, bu elyafın ana yapısını oluşturan prepolimerler gibi çok çeşitli hammaddeler karıştırılır.

Bibliyografik referanslar.

• G'den nefret ediyorlar. (1986) Elastomerlerin Sentezine Giriş. İçinde: Lal J., Mark J.E. (eds) Elastomerler ve Kauçuk Elastikiyetindeki Gelişmeler. Springer, Boston, MA