Kuinka joustava materiaali syntetisoidaan?

Joustava materiaali koostuu elastomeereistä, jotka antavat sille elastisen ominaisuutensa

Puolesta syntetisoi joustava materiaali Sinun on tiedettävä, minkä tyyppiset polymeerit tekevät siitä. Joustavat materiaalit, jotka tunnetaan joustavina polymeereinä, muodostetaan elastomeerit.

Joustavat materiaalit ovat sellaisia, jotka voidaan muodonmuutos soveltamalla voimaa, ja kun se lopettaa levittämisen, ne palaavat alkuperäiseen muotoonsa. Siksi tiedetään, että materiaalilla on joustavia ominaisuuksia.

Yksi yksinkertaisimmista esimerkeistä joustavasta materiaalista löytyy joustavista nauhoista (tai liigaista), jotka sitovat sanomalehtiä, kukkia tai lippujen vaunua. Jos venytetään, havaitaan, että ne muodostuvat pituussuunnassa ja palaavat sitten alkuperäiseen muotoonsa.

Kun materiaali on pysyvästi muodonmuutos, niin se ei ole joustava, vaan muovi. On olemassa useita fyysisiä parametreja, jotka mahdollistavat näiden materiaalien, kuten nuoren moduulin, sen joustavuusrajan ja lasinsiirtymän lämpötilan (TG) erottamisen.

Näiden fysikaalisten ominaisuuksien lisäksi kemiallisesti elastisten materiaalien on myös noudatettava tiettyjä molekyylikriteerejä käyttäytymistä sellaisenaan.

Täältä syntyy laaja valikoima mahdollisuuksia, seoksia ja synteesiä, jollei loputtomia muuttujia, jotka lähentyvät joustavuuden "yksinkertaista" ominaisuutta

Joustavien materiaalien raaka -aine

Joustavat materiaalit on valmistettu elastomeereistä. Jälkimmäinen puolestaan ​​vaatii muita polymeerejä tai "molekyylipaloja", ts. Elastomeerit ansaitsevat myös oman synteesinsa pre -poliismenista.

Jokainen tapaus vaatii perusteellisen tutkimuksen prosessimuuttujista, olosuhteista ja siitä, miksi näiden polymeerien kanssa "tuloksena oleva elastomeeri toimii" ja siten joustava materiaali.

Tähän tarkoitukseen on käytetty joukko polymeerejä:

Voi palvella sinua: sinkkimitraatti: rakenne, ominaisuudet, hankkiminen, käyttö

- Polyisoosionaatti

- Polyesteri -polyoli -polyoli

- Eteeni- ja propeenikopolymeerit (ts. Polyeteeni- ja polypropeeniseokset)

- Polyisobutileeni

- Polysulfuros

- Polysiloksaani

Monien muiden lisäksi. Nämä reagoivat keskenään erilaisten polymerointimekanismien avulla, joiden joukossa ovat: kondensaatio, lisäys tai vapaa radikaali kautta.

Siksi jokainen synteesi merkitsee reaktion kinetiikan hallitsemistarvetta sen kehityksen optimaalisten olosuhteiden takaamiseksi. Samoin synteesi tulee peliin, toisin sanoen reaktoriin, sen tyyppi ja prosessimuuttujat.

Molekyyliominaisuudet

- Elastomeerisynteesiin käytettyjä polymeerejä on joitain yhteisiä asioita. Entisen tahdon synergian ominaisuudet (kokonaisuus on suurempi kuin niiden osien summa) sekuntien ominaisuuksien kanssa.

- Aluksi niillä on oltava epäsymmetriset rakenteet, ja siksi ne ovat mahdollisimman heterogeenisiä. Sen molekyylirakenteiden on välttämättä oltava lineaarisia ja joustavia, ts. Yksinkertaisten sidosten pyörimisen ei pitäisi aiheuttaa steerisiä torjuntoja substituenttien välillä.

- Polymeerin ei pitäisi olla kovin polaarista, koska muuten sen molekyylien väliset vuorovaikutukset ovat vahvempia ja osoittavat suurempaa jäykkyyttä.

- Polymeereillä on oltava: epäsymmetriset, ei polaariset ja joustavat yksiköt. Jos he keräävät kaikki nämä molekyyliominaisuudet, ne edustavat potentiaalista lähtökohtaa elastomeerin saamiseksi.

Elastomeerisynteesi

Valitsemalla raaka -aine ja kaikki prosessimuuttujat, se jatkuu elastomeerien synteesillä. Kun syntetisoidaan ja seuraavan fysikaalisten ja kemiallisten käsittelyjen sarjan jälkeen, joustava materiaali luodaan.

Se voi palvella sinua: Mohr -menetelmä: Perusteet, reaktiot, menettely, käyttö

Mutta tullakseen elastomeereiksi, heidän on kärsittävä joitain muutoksia.

Heidän on suoritettava syrjäytyminen tai parannettava (Silloitus, Englanniksi), toisin sanoen niiden polymeeriketjut yhdistyvät toisiinsa molekyylisiltojen avulla, jotka tulevat BI- tai Polyphunctional -polymeereistä tai polymeereistä (jotka kykenevät muodostamaan kaksi tai useampia vahvoja kovalenttisia sidoksia).

Alla oleva kuva on yhteenveto yllä:

Molekyylisiltaa. Lähde: Gabriel Bolívar

Purple -linjat edustavat polymeeriketjuja tai "jäykempiä" elastomeerien lohkoja, kun taas musta on joustavin osa. Jokainen violetti linja voi koostua erilaisesta, joustavammasta tai jäykästä polymeeristä edellisen tai jatka.

Nämä molekyylisiltot sallivat ilmoittautuneen elastomeerin.

Maaginen jous (esimerkiksi slinky, Lelu tarina) Se käyttäytyy hieman samanlaisena kuin elastomeerit.

Vulkanointi

Kaikkien ristikkäisten linkkien prosessien joukossa vulkanointi on yksi tunnetuimmista. Täällä polymeeriketjut on kytketty rikki silloilla (S-S-S ...).

Palaa ylempään kuvaan, sillat eivät enää olisi mustia, vaan keltaisia. Tämä prosessi on välttämätön renkaiden valmistuksessa.

Ylimääräisiä fysikaalisia ja kemiallisia hoitoja

Syntetisoidut elastomeerit, seuraavat vaiheet koostuvat tuloksena olevan materiaalin käsittelystä, jotta heille annetaan yksittäiset ominaisuudet. Jokaisella materiaalilla on oma hoito, joista lämmitys, muovaus tai hiominen tai muu fyysinen "parantunut".

Näissä vaiheissa pigmentit ja muut kemialliset aineet, jotka varmistavat niiden joustavuuden. Samoin sen Youngin moduuli, sen TG ja sen joustavuusraja laatuanalyysinä (muiden muuttujien lisäksi) arvioidaan (muiden muuttujien lisäksi).

Voi palvella sinua: Keraamiset materiaalit: ominaisuudet, tyypit, esimerkit

Juuri täällä termi elastomeeri haudataan sana 'kumi': silikoni, nitriili, luonnolliset, ureenot, butadienia-styreenikappaleet jne. Kumeet ovat synonyymi joustavalle materiaalille.

Elastisten vyöhykkeiden synteesi

Lopuksi annetaan lyhyt kuvaus elastisesta kaistan synteesiprosessista.

Sen elastomeerien synteesin polymeerilähde saadaan luonnollisesta lateksista, erityisesti puusta Hevea brasiliensis. Tämä on maitomaista ja hartsimaista ainetta, joka on puhdistanut ja sekoitetaan sitten etikka- ja formaldehydihapon kanssa.

Tästä seoksesta saadaan laatta, josta vesi uutetaan puristamalla sitä ja antamalla sille lohkon muoto. Nämä lohkot leikataan pienemmiksi paloiksi sekoittimessa, jossa ne lämmitetään, ja pigmentit ja rikki lisätään niiden vulkanisointiin.

Sitten ne leikataan ja altistetaan suulakepuristukseen onttojen sauvojen saamiseksi, joiden sisällä he käyttävät alumiinitankoa talkkien kanssa tukena.

Ja lopuksi, sauvat lämmitetään ja poistetaan alumiinituestaan, jotta he ovat viimeksi puristettu rullalla ennen leikkaamista. Jokainen leikkaus tuottaa liigan, ja lukemattomat leikkaukset tuottavat tonnia niitä.

Viitteet

1. Elastomeerit. Toipunut softroboticstoolkit.com
2. Luku 16, 17, 18-Plastics, kuidut, elastomeerit. Fabista toipunut.CBA.mittaa.Edu
3. Elastomeerisynteesi. Toipunut: Joyips.Uakroni.Edu