วัสดุยืดหยุ่นสังเคราะห์ได้อย่างไร?

ในการสังเคราะห์ วัสดุยืดหยุ่น, อันดับแรกต้องมีความรู้เกี่ยวกับประเภทของโพลิเมอร์ที่ใช้ ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมาการทำอย่างละเอียดของพลาสติกหรือเส้นใยจะถูกกำหนด เมื่อรู้สิ่งนี้โพลิเมอร์ที่ควรพิจารณาคือชื่อ ยาง.

จากนั้นยางจะทำขึ้นด้วยวัสดุยืดหยุ่น แต่พวกมันคืออะไรพวกมันแตกต่างจากโพลิเมอร์อื่นอย่างไรจะรู้ได้อย่างไรว่าวัสดุสังเคราะห์นั้นมีคุณสมบัติยืดหยุ่นหรือไม่?

หนึ่งในตัวอย่างที่ง่ายที่สุดของวัสดุยืดหยุ่นพบได้ในแถบยางยืด (หรือถุงเท้า) ที่ผูกหนังสือพิมพ์ดอกไม้หรือปึกธนบัตร หากยืดออกจะสังเกตได้ว่าพวกมันผิดรูปตามยาวแล้วกลับสู่รูปร่างเดิม.

แต่ถ้าวัสดุมีการเปลี่ยนรูปแบบถาวรแสดงว่ามันไม่ยืดหยุ่น แต่เป็นพลาสติก มีพารามิเตอร์ทางกายภาพหลายอย่างที่อนุญาตให้คุณแยกแยะระหว่างวัสดุเหล่านี้เช่นโมดูลัสของ Young, ขีดจำกัดความยืดหยุ่นของคุณและอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะของแก้ว (Tg).

นอกจากคุณสมบัติทางกายภาพเหล่านี้แล้ววัสดุที่มีความยืดหยุ่นทางเคมีจะต้องมีคุณสมบัติตรงตามเกณฑ์ระดับโมเลกุลเพื่อให้ปฏิบัติเช่นนั้น.

จากสิ่งนี้ทำให้เกิดความเป็นไปได้หลากหลายผสมและสังเคราะห์ภายใต้ตัวแปรมากมาย ทั้งหมดนี้เพื่อมาบรรจบกันในลักษณะ "ง่าย" ของความยืดหยุ่น.

ดัชนี

• 1 วัตถุดิบ
  • 1.1 ลักษณะทางโมเลกุล
• 2 การสังเคราะห์อีลาสโตเมอร์
  • 2.1 การหลอมโลหะ
  • 2.2 การรักษาทางกายภาพและเคมีเพิ่มเติม
• 3 การสังเคราะห์แถบยางยืด
• 4 อ้างอิง

วัตถุดิบ

ตามที่กล่าวไว้ในตอนต้นวัสดุยืดหยุ่นทำจากอีลาสโตเมอร์ ในภายหลังจำเป็นต้องมีโพลิเมอร์ขนาดเล็กอื่น ๆ หรือ "ส่วนโมเลกุล"; นั่นก็คืออีลาสโตเมอร์ยังได้รับประโยชน์จากการสังเคราะห์ของพวกเขาเองจากโพลีเมอร์ก่อน.

แต่ละกรณีต้องมีการศึกษาอย่างละเอียดของตัวแปรกระบวนการเงื่อนไขและสาเหตุที่เมื่อใช้โพลีเมอร์เหล่านี้ทำให้เกิด "งาน" อีลาสโตเมอร์และดังนั้นวัสดุที่ยืดหยุ่น.

โดยไม่ต้องลงรายละเอียดเรามีชุดโพลิเมอร์ที่ใช้สำหรับจุดประสงค์นี้:

-polyisocyanate

-โพลีเอสเตอร์โพลีออล

-เอทิลีนและโพรพิลีนโคพอลิเมอร์ (เช่นส่วนผสมของพอลิเอทิลีนและโพรพิลีน)

-polyisobutylene

-polysulphides

-polysiloxane

นอกจากนี้ยังมีอื่น ๆ อีกมากมาย สิ่งเหล่านี้จะทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกันผ่านกลไกการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันซึ่ง ได้แก่ : การควบแน่นการเติมหรือการผ่านอนุมูลอิสระ.

ดังนั้นการสังเคราะห์แต่ละครั้งจึงมีความจำเป็นที่จะต้องเชี่ยวชาญจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาเพื่อรับประกันเงื่อนไขที่เหมาะสมของการพัฒนา สถานที่ที่การสังเคราะห์จะถูกนำมาใช้เช่นเดียวกัน นั่นคือเครื่องปฏิกรณ์ประเภทและตัวแปรกระบวนการ.

ลักษณะทางโมเลกุล

โพลิเมอร์ทั้งหมดที่ใช้ในการสังเคราะห์อีลาสโตเมอร์มีอะไรที่เหมือนกัน? คุณสมบัติของรุ่นแรกจะทำให้เกิดการทำงานร่วมกัน (โดยรวมมีค่ามากกว่าผลรวมของส่วน) กับส่วนที่สอง.

เริ่มต้นด้วยพวกเขาจะต้องมีโครงสร้างที่ไม่สมมาตรและดังนั้นจึงเป็นเหมือนกันมากที่สุด โครงสร้างโมเลกุลของพวกมันจำเป็นต้องเป็นเส้นตรงและยืดหยุ่น นั่นคือการหมุนของพันธะเดี่ยวไม่ควรทำให้เกิดแรงผลักระหว่าง steric ระหว่างกลุ่มสารตั้งต้น.

นอกจากนี้โพลีเมอร์ไม่ควรมีขั้วมากเพราะมิฉะนั้นปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลของมันจะแข็งแกร่งขึ้นและแสดงความแข็งแกร่งมากขึ้น.

ดังนั้นโพลีเมอร์จึงต้องมี: หน่วยแบบอสมมาตรแบบไม่มีขั้วและแบบยืดหยุ่น หากพวกเขามีลักษณะโมเลกุลเหล่านี้แล้วพวกเขาก็เป็นจุดเริ่มต้นที่มีศักยภาพสำหรับการได้รับอิลาสโตเมอร์.

การสังเคราะห์อีลาสโตเมอร์

หลังจากเลือกวัตถุดิบและตัวแปรกระบวนการทั้งหมดแล้วเราจะทำการสังเคราะห์อิลาสโตเมอร์ต่อไป สังเคราะห์เมื่อและหลังจากการรักษาทางกายภาพและเคมีชุดที่ตามมาวัสดุยืดหยุ่นถูกสร้างขึ้น.

แต่พอลิเมอร์ที่ถูกเลือกจะต้องเปลี่ยนรูปแบบให้กลายเป็นอีลาสโตเมอร์?

พวกเขาต้องผ่านการเชื่อมโยงข้ามหรือการบ่ม (การเชื่อมขวาง, ในภาษาอังกฤษ); นั่นคือโซ่พอลิเมอร์ของพวกมันจะเชื่อมต่อกันด้วยสะพานโมเลกุลซึ่งมาจากโมเลกุลหรือพอลิเมอร์ bi หรือ polyfunctional หรือโพลีเมอร์ ภาพด้านล่างสรุปดังกล่าวข้างต้นกล่าวว่า:

เส้นสีม่วงเป็นตัวแทนของโซ่พอลิเมอร์หรือบล็อก "แข็ง" ของอีลาสโตเมอร์ ในขณะที่เส้นสีดำเป็นส่วนที่ยืดหยุ่นที่สุด แต่ละเส้นสีม่วงอาจประกอบด้วยโพลีเมอร์ที่แตกต่างกันมีความยืดหยุ่นหรือแข็งกว่าเส้นที่นำหน้าหรือดำเนินต่อไป.

สะพานโมเลกุลเหล่านี้ทำหน้าที่อะไร? ที่อนุญาตให้รีดยางบนตัวเอง (โหมดคงที่) สามารถปรับใช้ภายใต้ความกดดันที่ยืด (โหมดยืดหยุ่น) ขอบคุณความยืดหยุ่นของการเชื่อมโยง.

ฤดูใบไม้ผลิที่มีมนต์ขลัง (Slinky ตัวอย่างเช่น Toystory) นั้นมีลักษณะคล้ายกับ elastomers เล็กน้อย.

การหลอมโลหะ

ในบรรดากระบวนการเชื่อมโยงข้ามการหลอมโลหะเป็นหนึ่งในสิ่งที่รู้จักกันดีที่สุด ที่นี่โซ่พอลิเมอร์เชื่อมต่อกันด้วยสะพานกำมะถัน (S-S-S ... ).

เมื่อกลับไปที่ภาพด้านบนสะพานจะไม่เป็นสีดำ แต่เป็นสีเหลืองอีกต่อไป กระบวนการนี้เป็นสิ่งสำคัญในการผลิตยาง.

การบำบัดทางกายภาพและเคมีเพิ่มเติม

ยางสังเคราะห์สังเคราะห์ขั้นตอนต่อไปประกอบด้วยการรักษาวัสดุที่เป็นผลลัพธ์เพื่อให้พวกเขามีลักษณะเฉพาะของพวกเขา แต่ละวัสดุมีการรักษาของตัวเองในหมู่ที่มีความร้อนปั้นหรือบดหรืออื่น ๆ "หาย" ทางกายภาพ.

ในขั้นตอนเหล่านี้จะถูกเพิ่มสีและสารเคมีอื่น ๆ ที่ให้ความยืดหยุ่น นอกจากนี้โมดูลัสของ Young, Tg และขีดจำกัดความยืดหยุ่นของพวกเขายังถูกประเมินเป็นการวิเคราะห์คุณภาพ (นอกเหนือจากตัวแปรอื่น ๆ ).

นี่คือที่ที่คำยางถูกฝังอยู่โดยคำว่า 'ยาง'; ยางซิลิโคน, ไนไตรล์, ธรรมชาติ, ยูรีเทน, บิวทาไดอีน - สไตรีน, ฯลฯ ยางมีความหมายเหมือนกันกับวัสดุยืดหยุ่น.

การสังเคราะห์แถบยางยืด

ในการเสร็จสิ้นจะมีคำอธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับกระบวนการสังเคราะห์ของแถบยางยืด.

แหล่งที่มาของโพลีเมอร์สำหรับการสังเคราะห์อีลาสโตเมอร์นั้นได้มาจากน้ำยางธรรมชาติโดยเฉพาะจากต้น Hevea brasiliensis นี่คือสารน้ำนมและเรซินซึ่งอยู่ภายใต้การทำให้บริสุทธิ์แล้วผสมกับกรดอะซิติกและฟอร์มัลดีไฮด์.

จากการผสมนี้จะได้รับแผ่นจากการสกัดน้ำโดยการบีบมันและทำให้มันเป็นรูปทรงบล็อก บล็อกเหล่านี้ถูกตัดเป็นชิ้นเล็ก ๆ ในเครื่องผสมซึ่งมีการให้ความร้อนและมีการเติมสีและกำมะถันสำหรับการหลอมโลหะ.

จากนั้นพวกเขาจะถูกตัดและถูกรีดเพื่อให้ได้แท่งกลวงซึ่งภายในจะใช้แท่งอลูมิเนียมร่วมกับแป้งเป็นตัวรองรับ.

และในที่สุดแท่งก็ถูกทำให้ร้อนและลบออกจากการรองรับอลูมิเนียมของพวกเขาเพื่อเป็นครั้งสุดท้ายที่ถูกบีบด้วยลูกกลิ้งก่อนถูกตัด แต่ละศาลสร้างลีกและการตัดนับไม่ถ้วนก่อให้เกิดตันจำนวนมาก.

การอ้างอิง

1. วิกิพีเดีย (2018) ความยืดหยุ่น (ฟิสิกส์) สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
2. Odian G. (1986) ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการสังเคราะห์อีลาสโตเมอร์ ใน: Lal J. , Mark J.E. (eds) ความก้าวหน้าในยางและความยืดหยุ่นของยาง สปริงเกอร์บอสตันแมสซาชูเซตส์
3. ชุดเครื่องมือโรบอตซอฟท์ ( N.d. ) elastomers ดึงมาจาก: softroboticstoolkit.com
4. บทที่ 16, 17, 18- พลาสติก, เส้นใย, อีลาสโตเมอร์ [PDF] ดึงมาจาก: fab.cba.mit.edu
5. การสังเคราะห์ Elastomer [PDF] สืบค้นจาก: gozips.uakron.edu
6. Advameg, Inc. (2018) ยางรัด สืบค้นจาก: madehow.com.