ELASTIK BIR MALZEME NASIL SENTEZLENIR? - KIMYA - 2025

Elastik bir malzemeyi sentezlemek için öncelikle ne tür polimerlerden oluştuğu hakkında bilgi sahibi olunması gerekir; çünkü aksi takdirde, bir plastik veya fiberin detaylandırılması formüle edilecektir. Bunu bilerek, dikkate alınacak polimerler elastomer olarak adlandırılanlardır.

Dolayısıyla, elastomerler elastik malzemeler oluşturur; Ama bunlar nedir? Diğer polimerlerden nasıl farklılar? Sentezlenen malzemenin gerçekten elastik özelliklere sahip olup olmadığını nasıl anlarsınız?

Kaynak: Pxhere

Bir elastik malzemenin en basit örneklerinden biri, gazeteleri, çiçekleri veya bir tomar banknotu birbirine bağlayan elastik bantlardır (veya lastik bantlardır). Gerilirlerse boylamasına deforme oldukları ve daha sonra orijinal şekline döndükleri görülecektir.

Ancak, malzeme kalıcı olarak deforme olmuşsa, elastik değil plastiktir. Young modülü, akma noktası ve cam geçiş sıcaklığı (Tg) gibi bu malzemeler arasında ayrım yapılmasına izin veren birkaç fiziksel parametre vardır.

Bu fiziksel niteliklere ek olarak, kimyasal olarak elastik malzemeler de bu şekilde davranmak için belirli moleküler kriterleri karşılamalıdır.

Buradan, sonsuz değişkenlere tabi olan çok çeşitli olasılıklar, karışımlar ve sentezler ortaya çıkar; tüm bunlar esnekliğin "basit" özelliği üzerinde birleşmek için.

Hammadde

Başta da belirtildiği gibi elastik malzemeler elastomerlerden yapılmıştır. İkincisi ise diğer polimerleri veya daha küçük "moleküler parçaları" gerektirir; yani, elastomerler ayrıca ön polimerlerden kendi sentezlerini hak eder.

Her durum, işlem değişkenlerinin, koşulların ve bu polimerlerle sonuçta ortaya çıkan elastomerin ve dolayısıyla elastik malzemenin neden "çalıştığının" dikkatli bir incelemesini gerektirir.

Ayrıntılara girmeden, işte bu amaç için kullanılan bir dizi polimer:

-Polyisocyanate

-Poliol polyester

-Etilen ve propilen kopolimerleri (yani polietilen ve polipropilen karışımları)

-Polyisobutylene

-Polysulfides

polisiloksan

Diğerlerinin yanında. Bunlar, aralarında yoğunlaşma, ekleme veya serbest radikaller gibi farklı polimerizasyon mekanizmaları yoluyla birbirleriyle reaksiyona girer.

Bu nedenle, her sentez, gelişimi için en uygun koşulları garanti etmek için reaksiyonun kinetiğine hakim olma ihtiyacını ifade eder. Aynı şekilde sentezin gerçekleşeceği yer devreye giriyor; yani reaktör, tipi ve işlem değişkenleri.

Moleküler özellikler

Elastomerlerin sentezi için kullanılan tüm polimerlerin ortak noktası nedir? İlkinin özellikleri, ikincisiyle sinerji oluşturacaktır (bütün, parçalarının toplamından daha büyüktür).

Başlangıç ​​olarak, asimetrik yapılara sahip olmaları ve bu nedenle olabildiğince heterojen olmaları gerekir. Moleküler yapıları mutlaka doğrusal ve esnek olmalıdır; yani, tekli bağların dönüşü, ikame edici gruplar arasında sterik itmelere neden olmamalıdır.

Ayrıca, polimer çok polar olmamalıdır, aksi takdirde moleküller arası etkileşimleri daha güçlü olur ve daha fazla sertlik gösterir.

Bu nedenle, polimerlerin asimetrik, polar olmayan ve esnek birimlere sahip olması gerekir. Tüm bu moleküler özellikleri karşılıyorlarsa, bir elastomer elde etmek için potansiyel bir başlangıç ​​noktası teşkil ederler.

Elastomerlerin sentezi

Hammaddeyi ve tüm proses değişkenlerini seçtikten sonra elastomerlerin sentezine devam edilir. Bir kez sentezlendikten ve sonraki bir dizi fiziksel ve kimyasal işlemden sonra elastik malzeme oluşturulur.

Ancak, seçilen polimerlerin elastomer haline gelmesi için hangi dönüşümlerden geçmesi gerekir?

Çapraz bağlanmaya veya çapraz bağlanmaya maruz kalmaları gerekir; yani, polimerik zincirleri, iki veya çok işlevli moleküllerden veya polimerlerden (iki veya daha fazla güçlü kovalent bağ oluşturabilen) gelen moleküler köprülerle birbirine bağlanacaktır. Aşağıdaki resim, yukarıda belirtilenleri özetlemektedir:

Kaynak: Gabriel Bolívar

Mor çizgiler, polimer zincirlerini veya elastomerlerin "daha sert" bloklarını temsil eder; siyah çizgiler ise en esnek kısımdır. Her bir mor çizgi, öncekine veya ilerlemesine göre daha esnek veya sert farklı bir polimerden oluşabilir.

Bu moleküler köprüler hangi işlevi yerine getiriyor? Bağlantılarının esnekliği sayesinde, elastomerin kendi üzerine yuvarlanmasına (statik mod), bir germe basıncı altında (elastik mod) açılabilmesine izin verme.

Sihirli yay (örneğin, Toystory'den Slinky), elastomerlerin yaptıklarına biraz benzer davranır.

Vulkanizasyon

Tüm çapraz bağlama süreçleri arasında vulkanizasyon en iyi bilinenlerden biridir. Burada, polimer zincirleri sülfür köprüleriyle (SSS…) birbirine bağlanır.

Üstteki resme dönersek, köprüler artık siyah değil sarı olacaktır. Bu işlem, lastik üretiminde çok önemlidir.

Ek fiziksel ve kimyasal işlemler

Elastomerler sentezlendikten sonra, sonraki adımlar, elde edilen malzemeyi onlara benzersiz özelliklerini verecek şekilde işlemden geçirmektir. Her malzemenin, aralarında ısıtma, kalıplama veya öğütme veya diğer fiziksel "sertleştirme" olan kendi işlemi vardır.

Bu aşamalarda elastikiyetini sağlamak için pigmentler ve diğer kimyasallar eklenir. Benzer şekilde Young modülü, Tg'si ve esneklik sınırı kalite analizi olarak değerlendirilir (diğer değişkenlere ek olarak).

Elastomer teriminin "kauçuk" kelimesiyle gömülü olduğu yer burasıdır; silikon kauçuklar, nitril, doğal, üretanlar, butadien-stiren vb. Kauçuklar elastik malzeme ile eş anlamlıdır.

Elastik bantların sentezi

Son olarak, elastik bant sentez sürecinin kısa bir açıklaması verilecektir.

Elastomerlerinin sentezi için polimer kaynağı, doğal lateksten, özellikle Hevea brasiliensis ağacından elde edilir. Bu, saflaştırılan ve daha sonra asetik asit ve formaldehit ile karıştırılan sütlü, reçineli bir maddedir.

Bu karışımdan, suyun sıkılarak ve blok şekli verilerek çıkarıldığı bir levha elde edilir. Bu bloklar bir karıştırıcıda daha küçük parçalara kesilir, burada ısıtılır ve vulkanizasyon için pigmentler ve kükürt eklenir.

Daha sonra, içi boş çubuklar elde etmek için kesilir ve ekstrüde edilirler, bunların içinde bir destek olarak talk ile alüminyum bir çubuk işgal ederler.

Ve son olarak, çubuklar ısıtılır ve alüminyum desteklerinden çıkarılır, kesilmeden önce bir merdane ile son bir kez sıkıştırılır; Her kesim bir lig oluşturur ve sayısız kesim onlardan tonlarca kesim oluşturur.

Referanslar

1. Vikipedi. (2018). Esneklik (fizik). En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
2. Odian G. (1986) Elastomer Sentezine Giriş. İçinde: Lal J., Mark JE (editörler) Elastomerler ve Kauçuk Esnekliğinde Gelişmeler. Springer, Boston, MA
3. Yumuşak robotik araç seti. (Sf). Elastomerler. Kurtarıldı: softroboticstoolkit.com
4. Bölüm 16, 17, 18-Plastikler, Elyaflar, Elastomerler. . Kurtarıldı: fab.cba.mit.edu
5. Elastomer sentezi. . Kurtarıldı: gozips.uakron.edu
6. Advameg, Inc. (2018). Lastik Bant. Kurtarıldı: madehow.com.