Om een elastisch materiaal, Ten eerste moet u weten uit welk type polymeren het bestaat; omdat anders de uitwerking van een kunststof of een vezel zou worden geformuleerd. Dit wetende, zijn de polymeren die moeten worden overwogen, de zogenaamde elastomeren.
Elastomeren vormen dus elastische materialen; Maar wat zijn ze, hoe verschillen ze van andere polymeren, hoe weet je of het gesynthetiseerde materiaal echt elastische eigenschappen heeft??
Een van de eenvoudigste voorbeelden van een elastisch materiaal zijn de elastische banden (of elastiekjes) waarmee kranten, bloemen of een stapel rekeningen worden vastgebonden. Als ze worden uitgerekt, zal worden opgemerkt dat ze longitudinaal vervormen en vervolgens terugkeren naar hun oorspronkelijke vorm.
Maar als het materiaal permanent vervormd is, is het niet elastisch, maar plastic. Er zijn verschillende fysische parameters die het mogelijk maken onderscheid te maken tussen deze materialen, zoals hun Young-modulus, hun elasticiteitslimiet en de glasovergangstemperatuur (Tg)..
Naast deze fysische eigenschappen moeten chemisch elastische materialen ook voldoen aan bepaalde moleculaire criteria om zich als zodanig te gedragen..
Hieruit ontstaat een breed scala aan mogelijkheden, mengsels en synthese, onderworpen aan oneindig veel variabelen; dit alles om samen te komen tot het "eenvoudige" kenmerk van elasticiteit.
Artikel index
Zoals in het begin vermeld, zijn elastische materialen gemaakt van elastomeren. De laatste vereisen op hun beurt andere polymeren of kleinere "moleculaire stukjes"; dat wil zeggen, elastomeren verdienen ook hun eigen synthese uit prepolymeren.
Elk geval vereist een nauwgezette studie van de procesvariabelen, de omstandigheden en waarom bij deze polymeren het resulterende elastomeer "werkt" en dus het elastische materiaal..
Zonder in details te treden, is hier een reeks polymeren die voor dit doel worden gebruikt:
-Polyisocyanaat
-Polyester polyol
-Ethyleen-propyleencopolymeren (d.w.z. mengsels van polyethylenen en polypropylenen)
-Polyisobutyleen
-Polysulfiden
-Polysiloxaan
Naast vele anderen. Deze reageren met elkaar via verschillende polymerisatiemechanismen, waaronder: condensatie, additie of via vrije radicalen.
Daarom impliceert elke synthese de noodzaak om de kinetiek van de reactie onder de knie te krijgen om de optimale omstandigheden voor de ontwikkeling ervan te garanderen. Evenzo komt de plaats waar de synthese zal worden gemaakt in het spel; dat wil zeggen de reactor, het type en de procesvariabelen.
Wat hebben alle polymeren die worden gebruikt voor de synthese van elastomeren gemeen? De eigenschappen van de eerste zullen synergiseren (het geheel is groter dan de som der delen) met die van de laatste..
Om te beginnen moeten ze asymmetrische structuren hebben en daarom zo heterogeen mogelijk zijn. Hun moleculaire structuren moeten noodzakelijkerwijs lineair en flexibel zijn; dat wil zeggen dat de rotatie van de enkele bindingen geen sterische afstoting tussen de substituentgroepen mag veroorzaken.
Ook mag het polymeer niet erg polair zijn, anders zullen de intermoleculaire interacties sterker zijn en zal het een grotere stijfheid vertonen..
Daarom moeten polymeren: asymmetrische, niet-polaire en flexibele eenheden hebben. Als ze aan al deze moleculaire kenmerken voldoen, vormen ze een mogelijk startpunt voor het verkrijgen van een elastomeer.
Nadat de grondstof en alle procesvariabelen zijn geselecteerd, gaat de synthese van de elastomeren verder. Eenmaal gesynthetiseerd, en na een volgende reeks fysische en chemische behandelingen, wordt het elastische materiaal gemaakt.
Maar welke transformaties moeten de geselecteerde polymeren ondergaan om elastomeren te worden??
Ze moeten een verknoping of uitharding ondergaan (verknoping, in Engels); dat wil zeggen, de polymere ketens zullen met elkaar verbonden worden door moleculaire bruggen, die afkomstig zijn van bi of polyfunctionele moleculen of polymeren (die in staat zijn om twee of meer sterke covalente bindingen te vormen). De onderstaande afbeelding vat het bovenstaande samen:
De paarse lijnen stellen de polymeerketens of de "stijvere" blokken elastomeren voor; terwijl de zwarte lijnen het meest flexibele gedeelte zijn. Elke paarse lijn kan bestaan uit een ander polymeer, flexibeler of stijver dan het polymeer dat voorafgaat of doorgaat..
Welke functie spelen deze moleculaire bruggen? Die om het elastomeer op zichzelf te laten wikkelen (statische modus), zich te laten ontvouwen onder een rekdruk (elastische modus) dankzij de flexibiliteit van de schakels.
De magische veer (Slinky, bijvoorbeeld uit Toystory) gedraagt zich enigszins als elastomeren.
Van alle verknopingsprocessen is vulkanisatie een van de bekendste. Hier zijn de polymeerketens met elkaar verbonden door zwavelbruggen (S-S-S ...).
Terugkerend naar de afbeelding hierboven, zouden de bruggen niet langer zwart zijn, maar geel. Dit proces is essentieel bij de fabricage van banden.
Zodra de elastomeren zijn gesynthetiseerd, zijn de volgende stappen het behandelen van het resulterende materiaal om het hun unieke eigenschappen te geven. Elk materiaal heeft zijn eigen behandeling, waaronder verhitten, vormen of malen, of andere fysieke 'uitharding'.
Bij deze stappen worden pigmenten en andere chemische stoffen toegevoegd om de elasticiteit te waarborgen. Evenzo worden de Young-modulus, de Tg en de elasticiteitslimiet beoordeeld als kwaliteitsanalyse (naast andere variabelen)..
Het is hier dan waar de term elastomeer wordt begraven door het woord 'rubber'; siliconenrubbers, nitril, natuurlijk, urethanen, butadieen-styreen, etc. Rubbers zijn synoniem voor elastisch materiaal.
Ten slotte zal een korte beschrijving worden gegeven van het proces van de synthese van elastische banden..
De bron van polymeren voor de synthese van zijn elastomeren wordt verkregen uit natuurlijke latex, met name uit de Hevea brasiliensis-boom. Dit is een melkachtige en harsachtige substantie, die wordt gezuiverd en vervolgens wordt gemengd met azijnzuur en formaldehyde.
Uit dit mengsel wordt een plaat verkregen, waaruit water wordt gewonnen door deze in te drukken en de vorm van een blok te geven. Deze blokken worden in een mixer in kleinere stukjes gesneden, waar ze verwarmd worden en pigmenten en zwavel worden toegevoegd voor vulkanisatie..
Vervolgens worden ze gesneden en aan extrusie onderworpen om holle staven te verkrijgen, waarin ze een aluminium staaf zullen bezetten met talk als ondersteuning..
En tot slot worden de staven verwarmd en van hun aluminium steun verwijderd, om nog een laatste keer door een rol te worden samengedrukt voordat ze worden gesneden; elke snede genereert een kousenband, en talloze sneden genereren er tonnen van.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.