Bagaimana bahan elastis disintesis?



Untuk mensintesis a bahan elastis, Pertama, seseorang harus memiliki pengetahuan tentang jenis polimer apa yang mereka buat; karena, kalau tidak, elaborasi plastik atau serat akan dirumuskan. Mengetahui hal ini, polimer yang harus dipertimbangkan adalah yang namanya elastomer.

Kemudian, elastomer membentuk bahan elastis; Tetapi apakah mereka? Bagaimana mereka berbeda dari polimer lainnya? Bagaimana cara mengetahui apakah bahan yang disintesis benar-benar memiliki sifat elastis?

Salah satu contoh paling sederhana dari bahan elastis ditemukan di pita elastis (atau garter) yang mengikat koran, bunga, atau setumpuk uang kertas. Jika mereka diregangkan, akan diamati bahwa mereka berubah bentuk secara longitudinal, dan kemudian kembali ke bentuk aslinya.

Tapi, jika bahan itu cacat permanen, maka itu tidak elastis, tetapi plastik. Ada beberapa parameter fisik yang memungkinkan Anda membedakan antara bahan-bahan ini, seperti modulus Young Anda, batas elastisitas Anda, dan suhu transisi gelas (Tg)..

Selain kualitas fisik ini, bahan elastis secara kimia juga harus memenuhi kriteria molekul tertentu untuk berperilaku seperti itu.

Dari sini muncul berbagai kemungkinan, campuran dan sintesis, yang dikenakan berbagai variabel; semua ini menyatu pada karakteristik elastisitas "sederhana".

Indeks

  • 1 bahan baku
    • 1.1 Karakteristik molekuler
  • 2 Sintesis elastomer
    • 2.1 Vulkanisasi
    • 2.2 Perawatan fisik dan kimia tambahan
  • 3 Sintesis pita elastis
  • 4 Referensi

Bahan baku

Seperti disebutkan di awal, bahan elastis terbuat dari elastomer. Yang terakhir pada gilirannya membutuhkan polimer kecil lainnya atau "bagian molekul"; yaitu, elastomer juga pantas sintesis mereka sendiri dari pra-polimer.

Setiap kasus memerlukan studi yang teliti tentang variabel proses, kondisi dan mengapa dengan polimer ini elastomer yang dihasilkan "bekerja" dan, oleh karena itu, bahan elastis.

Tanpa merinci, kami memiliki serangkaian polimer yang digunakan untuk tujuan ini:

-Polyisocyanate

-Poliester poliol

-Kopolimer etilena dan propilena (yaitu campuran polietilena dan polipropilena)

-Polyisobutylene

-Polisulfida

-Polisiloksana

Selain banyak yang lainnya. Ini bereaksi satu sama lain melalui mekanisme polimerisasi yang berbeda, di antaranya adalah: kondensasi, penambahan, atau melalui radikal bebas.

Oleh karena itu, setiap sintesis menyiratkan kebutuhan untuk menguasai kinetika reaksi, untuk menjamin kondisi optimal perkembangannya. Demikian juga, tempat sintesis akan dibuat berperan; yaitu, reaktor, jenisnya, dan variabel prosesnya.

Karakteristik molekuler

Apa kesamaan semua polimer yang digunakan untuk sintesis elastomer? Sifat-sifat yang pertama akan membuat sinergi (keseluruhan lebih besar dari jumlah bagian-bagiannya) dengan yang kedua.

Untuk memulainya, mereka harus memiliki struktur asimetris, dan karenanya, menjadi heterogen mungkin. Struktur molekulnya harus linier dan fleksibel; artinya, rotasi ikatan tunggal tidak boleh menyebabkan tolakan sterik di antara kelompok-kelompok substituen.

Juga, polimer tidak boleh sangat polar, karena jika tidak interaksi intermolekulnya akan lebih kuat dan menunjukkan kekakuan yang lebih besar.

Oleh karena itu, polimer harus memiliki: unit asimetris, non-polar, dan fleksibel. Jika mereka memiliki semua karakteristik molekuler ini, maka mereka mewakili titik awal potensial untuk memperoleh elastomer.

Sintesis elastomer

Setelah memilih bahan baku dan semua variabel proses, kami melanjutkan sintesis elastomer. Setelah disintesis, dan setelah serangkaian perawatan fisik dan kimia, bahan elastis dibuat.

Tetapi transformasi apa yang harus dijalani polimer terpilih untuk menjadi elastomer?

Mereka harus menjalani cross-linking atau curing (pengaitan silang, dalam bahasa Inggris); yaitu, rantai polimernya akan dihubungkan satu sama lain melalui jembatan molekul, yang berasal dari molekul dua atau polimer atau polimer (mampu membentuk dua atau lebih ikatan kovalen kuat). Gambar di bawah ini merangkum kata di atas:

Garis ungu melambangkan rantai polimer atau blok "elast" dari elastomer; sedangkan garis hitam adalah bagian yang paling fleksibel. Setiap garis ungu dapat terdiri dari polimer yang berbeda, lebih fleksibel atau kaku dari yang sebelumnya atau melanjutkan.

Apa fungsi yang dipenuhi oleh jembatan molekuler ini? Itu memungkinkan elastomer meluncur pada dirinya sendiri (mode statis), dapat digunakan di bawah tekanan peregangan (mode elastis) berkat fleksibilitas tautannya.

Pegas ajaib (Slinky, misalnya, Toystory) berperilaku sedikit mirip dengan yang dilakukan para elastomer.

Vulkanisasi

Di antara semua proses cross-linking, vulkanisasi adalah salah satu yang paling terkenal. Di sini, rantai polimer saling berhubungan oleh jembatan sulfur (S-S-S ...).

Kembali ke gambar di atas, jembatan tidak lagi menjadi hitam, tetapi kuning. Proses ini sangat penting dalam pembuatan ban.

Perawatan fisik dan kimia tambahan

Disintesis elastomer, langkah selanjutnya terdiri dari memperlakukan bahan yang dihasilkan untuk memberi mereka karakteristik unik mereka. Setiap bahan memiliki perawatan sendiri, di antaranya adalah pemanasan, pencetakan atau penggilingan, atau fisik lainnya "sembuh".

Dalam langkah-langkah ini ditambahkan pigmen dan bahan kimia lain yang memastikan elastisitasnya. Juga, modulus Young mereka, Tg mereka, dan batas elastisitasnya dievaluasi sebagai analisis kualitas (di samping variabel lain).

Di sinilah istilah elastomer dimakamkan dengan kata 'karet'; karet silikon, nitril, alami, uretan, butadiena-stirena, dll. Karet tersebut identik dengan bahan elastis.

Sintesis pita elastis

Untuk menyelesaikannya, deskripsi singkat tentang proses sintesis pita elastis akan diberikan.

Sumber polimer untuk sintesis elastomer mereka diperoleh dari lateks alami, khususnya dari pohon Hevea brasiliensis. Ini adalah zat seperti susu dan resin, yang mengalami pemurnian dan kemudian dicampur dengan asam asetat dan formaldehida.

Dari campuran ini diperoleh lempengan, dari mana air diekstraksi dengan memerasnya dan memberinya bentuk balok. Blok-blok ini dipotong menjadi potongan-potongan kecil dalam mixer, di mana mereka dipanaskan dan pigmen dan sulfur ditambahkan untuk vulkanisasi.

Kemudian, mereka dipotong dan dikenakan ekstrusi, untuk mendapatkan batang berongga, di dalamnya mereka akan menempati batang aluminium dengan talek sebagai penopang..

Dan akhirnya, batang dipanaskan dan dihapus dari dukungan aluminium mereka, untuk menjadi yang terakhir kali diperas oleh rol sebelum dipotong; setiap pengadilan menghasilkan liga, dan pemotongan yang tak terhitung menghasilkan banyak dari mereka.

Referensi

  1. Wikipedia. (2018). Elastisitas (fisika). Diperoleh dari: en.wikipedia.org
  2. Odian G. (1986) Pengantar Sintesis Elastomer. Dalam: Lal J., Mark J.E. (eds) Kemajuan dalam Elastomer dan Elastisitas Karet. Springer, Boston, MA
  3. Toolkit robotik lunak. (s.f.). Elastomer. Diperoleh dari: softroboticstoolkit.com
  4. Bab 16, 17, 18-Plastik, Serat, Elastomer. [PDF] Diperoleh dari: fab.cba.mit.edu
  5. Sintesis elastomer. [PDF] Diperoleh dari: gozips.uakron.edu
  6. Advameg, Inc. (2018). Karet gelang Diperoleh dari: madehow.com.