Pentru a sintetiza un material elastic, În primul rând, trebuie să aveți cunoștințe despre ce tip de polimeri îl compun; întrucât, altfel, s-ar formula elaborarea unui plastic sau a unei fibre. Știind acest lucru, polimerii care ar trebui luați în considerare sunt cei numiți elastomeri.
Deci, elastomerii alcătuiesc materiale elastice; Dar ce sunt acestea? Cum se deosebesc de alți polimeri? De unde știi dacă materialul sintetizat are într-adevăr proprietăți elastice??
Unul dintre cele mai simple exemple de material elastic este benzile elastice (sau benzi de cauciuc) care leagă ziare, flori sau un teanc de facturi. Dacă sunt întinse, se va observa că se deformează longitudinal și apoi revin la forma lor originală.
Dar, dacă materialul este deformat permanent, atunci nu este elastic, ci plastic. Există mai mulți parametri fizici care permit discriminarea între aceste materiale, cum ar fi modulul lor Young, limita de elasticitate și temperatura de tranziție a sticlei (Tg)..
În plus față de aceste calități fizice, materialele chimic elastice trebuie să îndeplinească și anumite criterii moleculare pentru a se comporta ca atare..
De aici apare o gamă largă de posibilități, amestecuri și sinteză, supuse unor variabile nesfârșite; toate acestea pentru a converge asupra caracteristicii „simple” a elasticității.
Indice articol
După cum sa menționat la început, materialele elastice sunt fabricate din elastomeri. Acestea din urmă necesită la rândul lor alți polimeri sau „piese moleculare” mai mici; adică elastomerii merită, de asemenea, propria lor sinteză din pre-polimeri.
Fiecare caz necesită un studiu meticulos al variabilelor procesului, condițiile și de ce cu acești polimeri „funcționează” elastomerul rezultat și, prin urmare, materialul elastic..
Fără a intra în detalii, iată o serie de polimeri utilizați în acest scop:
-Poliizocianat
-Poliester poliol
-Copolimeri de etilen propilenă (adică amestecuri de polietilene și polipropilene)
-Poliizobutilenă
-Polisulfuri
-Polisiloxan
Pe lângă multe altele. Acestea reacționează între ele prin diferite mecanisme de polimerizare, printre care se numără: condensarea, adăugarea sau prin intermediul radicalilor liberi.
Prin urmare, fiecare sinteză implică necesitatea de a stăpâni cinetica reacției, pentru a garanta condițiile optime pentru dezvoltarea acesteia. La fel, acolo unde se va face sinteza intră în joc; adică reactorul, tipul său și variabilele procesului.
Ce au în comun toți polimerii utilizați pentru sinteza elastomerilor? Proprietățile primei se vor sinergiza (întregul este mai mare decât suma părților sale) cu cea a celei din urmă..
Pentru început, acestea trebuie să aibă structuri asimetrice și, prin urmare, să fie cât mai eterogene posibil. Structurile lor moleculare trebuie să fie neapărat liniare și flexibile; adică rotația legăturilor simple nu ar trebui să provoace repulsii sterice între grupurile substituente.
De asemenea, polimerul nu trebuie să fie foarte polar, altfel interacțiunile sale intermoleculare vor fi mai puternice și vor prezenta o rigiditate mai mare..
Prin urmare, polimerii trebuie să aibă: unități asimetrice, nepolare și flexibile. Dacă îndeplinesc toate aceste caracteristici moleculare, atunci reprezintă un potențial punct de plecare pentru obținerea unui elastomer.
După selectarea materiei prime și a tuturor variabilelor procesului, sinteza elastomerilor continuă. Odată sintetizat și după o serie ulterioară de tratamente fizice și chimice, se creează materialul elastic.
Dar, ce transformări trebuie să treacă polimerii selectați pentru a deveni elastomeri??
Trebuie să fie supuse reticulării sau întăririi (reticulare, in engleza); adică lanțurile sale polimerice se vor conecta între ele prin punți moleculare, care provin din molecule sau polimeri bi sau polifuncționali (capabili să formeze două sau mai multe legături covalente puternice). Imaginea de mai jos rezumă cele de mai sus:
Liniile violet reprezintă lanțurile polimerice sau blocurile „mai rigide” ale elastomerilor; în timp ce liniile negre sunt porțiunea cea mai flexibilă. Fiecare linie purpurie poate consta dintr-un polimer diferit, mai flexibil sau rigid în raport cu cel care precede sau se desfășoară..
Ce funcție joacă aceste punți moleculare? Acela de a permite elastomerului înfășurat pe sine (modul static), să se desfășoare sub o presiune de întindere (modul elastic) datorită flexibilității legăturilor sale.
Izvorul magic (Slinky, de exemplu, din Toystory) se comportă ușor similar cu modul în care fac elastomerii.
Dintre toate procesele de reticulare, vulcanizarea este una dintre cele mai cunoscute. Aici, lanțurile polimerice sunt interconectate prin punți de sulf (S-S-S ...).
Revenind la imaginea de mai sus, podurile nu ar mai fi negre, ci galbene. Acest proces este esențial în fabricarea anvelopelor.
Odată ce elastomerii au fost sintetizați, pașii următori sunt tratarea materialului rezultat pentru a le oferi caracteristicile lor unice. Fiecare material are propriul tratament, printre care se numără încălzirea, turnarea sau măcinarea sau alte „întăriri” fizice.
În aceste etape, se adaugă pigmenți și alte substanțe chimice pentru a asigura elasticitatea acestuia. La fel, modulul său Young, Tg-ul și limita sa de elasticitate sunt evaluate ca analiză a calității (în plus față de alte variabile)..
Atunci aici termenul de elastomer este îngropat de cuvântul „cauciuc”; cauciucuri siliconice, nitrilice, naturale, uretane, butadien-stiren etc. Cauciucurile sunt sinonime cu material elastic.
În cele din urmă, va fi dată o scurtă descriere a procesului de sinteză a benzilor elastice..
Sursa polimerilor pentru sinteza elastomerilor săi este obținută din latex natural, în special din arborele Hevea brasiliensis. Aceasta este o substanță lăptoasă și rășinoasă, care este supusă purificării și apoi este amestecată cu acid acetic și formaldehidă.
Din acest amestec se obține o placă, din care se extrage apă prin stoarcere și conferindu-i forma unui bloc. Aceste blocuri sunt tăiate în bucăți mai mici într-un mixer, unde sunt încălzite și se adaugă pigmenți și sulf pentru vulcanizare..
Apoi, acestea sunt tăiate și supuse extrudării, pentru a obține tije goale, în interiorul cărora vor ocupa o tijă de aluminiu cu talc drept suport..
Și, în cele din urmă, tijele sunt încălzite și îndepărtate de pe suportul lor din aluminiu, pentru a fi stoarse ultima dată de o rolă înainte de a fi tăiate; fiecare tăietură generează o jartieră, iar nenumărate tăieturi generează tone de ele.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.