Um a zu synthetisieren elastisches Material, Zunächst müssen Sie wissen, aus welcher Art von Polymeren es besteht. da sonst die Ausarbeitung eines Kunststoffs oder einer Faser formuliert würde. In diesem Wissen sollten folgende Polymere in Betracht gezogen werden Elastomere.
Elastomere bilden also elastische Materialien; Aber was sind sie? Wie unterscheiden sie sich von anderen Polymeren? Woher wissen Sie, ob das synthetisierte Material wirklich elastische Eigenschaften hat??
Eines der einfachsten Beispiele für ein elastisches Material sind die Gummibänder (oder Gummibänder), mit denen Zeitungen, Blumen oder ein Bündel Geldscheine gebunden werden. Wenn sie gedehnt werden, wird beobachtet, dass sie sich in Längsrichtung verformen und dann zu ihrer ursprünglichen Form zurückkehren.
Wenn das Material jedoch dauerhaft verformt ist, ist es nicht elastisch, sondern plastisch. Es gibt verschiedene physikalische Parameter, die eine Unterscheidung zwischen diesen Materialien ermöglichen, wie z. B. ihren Elastizitätsmodul, ihre Elastizitätsgrenze und die Glasübergangstemperatur (Tg)..
Zusätzlich zu diesen physikalischen Eigenschaften müssen chemisch elastische Materialien auch bestimmte molekulare Kriterien erfüllen, um sich als solche zu verhalten..
Daraus ergibt sich eine breite Palette von Möglichkeiten, Gemischen und Synthesen, die endlosen Variablen unterliegen; all dies, um auf die "einfache" Eigenschaft der Elastizität zu konvergieren.
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Wie eingangs erwähnt, bestehen elastische Materialien aus Elastomeren. Letztere erfordern wiederum andere Polymere oder kleinere "Molekülstücke"; Das heißt, Elastomere verdienen auch ihre eigene Synthese aus Präpolymeren.
Jeder Fall erfordert eine sorgfältige Untersuchung der Prozessvariablen, der Bedingungen und warum bei diesen Polymeren das resultierende Elastomer "funktioniert" und daher das elastische Material..
Ohne auf Details einzugehen, finden Sie hier eine Reihe von Polymeren, die für diesen Zweck verwendet werden:
-Polyisocyanat
-Polyesterpolyol
-Ethylenpropylencopolymere (d. H. Mischungen von Polyethylenen und Polypropylenen)
-Polyisobutylen
-Polysulfide
-Polysiloxan
Neben vielen anderen. Diese reagieren miteinander durch verschiedene Polymerisationsmechanismen, darunter: Kondensation, Addition oder über freie Radikale.
Daher impliziert jede Synthese die Notwendigkeit, die Kinetik der Reaktion zu beherrschen, um die optimalen Bedingungen für ihre Entwicklung zu gewährleisten. Ebenso kommt der Ort ins Spiel, an dem die Synthese durchgeführt wird; das heißt, der Reaktor, sein Typ und die Prozessvariablen.
Was haben alle zur Synthese von Elastomeren verwendeten Polymere gemeinsam? Die Eigenschaften des ersteren werden mit denen des letzteren synergieren (das Ganze ist größer als die Summe seiner Teile)..
Sie müssen zunächst asymmetrische Strukturen aufweisen und daher so heterogen wie möglich sein. Ihre molekularen Strukturen müssen notwendigerweise linear und flexibel sein; Das heißt, die Rotation der Einfachbindungen sollte keine sterischen Abstoßungen zwischen den Substituentengruppen verursachen.
Außerdem darf das Polymer nicht sehr polar sein, da sonst seine intermolekularen Wechselwirkungen stärker sind und es eine größere Steifheit zeigt..
Daher müssen Polymere Folgendes aufweisen: asymmetrische, unpolare und flexible Einheiten. Wenn sie alle diese molekularen Eigenschaften erfüllen, stellen sie einen möglichen Ausgangspunkt für die Gewinnung eines Elastomers dar.
Nach Auswahl des Rohmaterials und aller Prozessvariablen wird die Synthese der Elastomere fortgesetzt. Nach der Synthese und nach einer anschließenden Reihe physikalischer und chemischer Behandlungen wird das elastische Material erzeugt.
Aber welche Umwandlungen müssen die ausgewählten Polymere durchlaufen, um Elastomere zu werden??
Sie müssen vernetzt oder ausgehärtet werden (Vernetzung, auf Englisch); Das heißt, seine Polymerketten verbinden sich durch molekulare Brücken, die von zwei- oder polyfunktionellen Molekülen oder Polymeren stammen (die zwei oder mehr starke kovalente Bindungen bilden können). Das Bild unten fasst das Obige zusammen:
Die violetten Linien repräsentieren die Polymerketten oder die "steiferen" Elastomerblöcke; während die schwarzen Linien der flexibelste Teil sind. Jede violette Linie kann aus einem anderen Polymer bestehen, das flexibler oder starrer ist als das vorhergehende oder fortschreitende..
Welche Funktion spielen diese molekularen Brücken? Das Elastomer, das auf sich selbst gewickelt ist (statischer Modus), kann sich dank der Flexibilität seiner Glieder unter einem Streckdruck entfalten (elastischer Modus).
Die magische Quelle (Slinky zum Beispiel von Toystory) verhält sich etwas ähnlich wie Elastomere.
Unter allen Vernetzungsprozessen ist die Vulkanisation eine der bekanntesten. Hier sind die Polymerketten durch Schwefelbrücken (S-S-S…) miteinander verbunden..
Zurück zum obigen Bild: Die Brücken wären nicht mehr schwarz, sondern gelb. Dieser Prozess ist bei der Herstellung von Reifen von wesentlicher Bedeutung.
Sobald die Elastomere synthetisiert wurden, besteht der nächste Schritt darin, das resultierende Material zu behandeln, um ihnen ihre einzigartigen Eigenschaften zu verleihen. Jedes Material hat seine eigene Behandlung, darunter Erhitzen, Formen oder Schleifen oder andere physikalische "Aushärtung"..
In diesen Schritten werden Pigmente und andere chemische Substanzen hinzugefügt, um ihre Elastizität sicherzustellen. Ebenso werden der Elastizitätsmodul, die Tg und die Elastizitätsgrenze als Qualitätsanalyse (zusätzlich zu anderen Variablen) ausgewertet..
Hier wird dann der Begriff Elastomer durch das Wort "Gummi" begraben; Silikonkautschuke, Nitril, Naturkautschuke, Urethane, Butadien-Styrol usw. Gummi sind gleichbedeutend mit elastischem Material.
Abschließend wird eine kurze Beschreibung des Elastizitätsbandsynthesevorgangs gegeben..
Die Quelle für Polymere zur Synthese seiner Elastomere wird aus Naturlatex gewonnen, insbesondere aus dem Hevea brasiliensis-Baum. Dies ist eine milchige und harzige Substanz, die gereinigt und dann mit Essigsäure und Formaldehyd gemischt wird.
Aus dieser Mischung wird eine Platte erhalten, aus der Wasser durch Zusammendrücken und Form eines Blocks extrahiert wird. Diese Blöcke werden in einem Mischer in kleinere Stücke geschnitten, wo sie erhitzt werden und Pigmente und Schwefel zur Vulkanisation zugesetzt werden..
Dann werden sie geschnitten und einer Extrusion unterzogen, um Hohlstäbe zu erhalten, in denen sie einen Aluminiumstab mit Talk als Träger einnehmen..
Und schließlich werden die Stangen erhitzt und von ihrem Aluminiumträger entfernt, um ein letztes Mal von einer Walze zusammengedrückt zu werden, bevor sie geschnitten werden. Jeder Schnitt erzeugt ein Strumpfband, und unzählige Schnitte erzeugen Tonnen davon.
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