BAGAIMANA BAHAN ELASTIK DISINTESIS? - KIMIA - 2025

Untuk mensintesis bahan elastik , pertama, seseorang mesti mempunyai pengetahuan tentang jenis polimer yang terbuat dari; kerana, jika tidak, penjelasan plastik atau serat akan dirumuskan. Mengetahui hal ini, polimer yang perlu dipertimbangkan adalah polimer yang disebut elastomer.

Jadi, elastomer membentuk bahan elastik; Tetapi apakah itu? Bagaimana ia berbeza dengan polimer lain? Bagaimana anda tahu jika bahan yang disintesis benar-benar mempunyai sifat elastik?

Sumber: Pxhere

Salah satu contoh paling mudah dari bahan elastik ialah tali elastik (atau gelang getah) yang mengikat surat kabar, bunga, atau sebilangan wang kertas. Sekiranya mereka diregangkan, akan diperhatikan bahawa mereka berubah bentuk secara membujur, dan kemudian kembali ke bentuk semula jadi.

Tetapi, jika bahan tersebut cacat secara kekal, maka ia tidak elastik, tetapi plastik. Terdapat beberapa parameter fizikal yang memungkinkan membeza-bezakan antara bahan-bahan ini, seperti modulus Young mereka, titik hasilnya, dan suhu peralihan kaca (Tg).

Sebagai tambahan kepada kualiti fizikal ini, bahan elastik kimia juga harus memenuhi kriteria molekul tertentu untuk berkelakuan demikian.

Dari sini timbul pelbagai kemungkinan, campuran dan sintesis, tertakluk kepada pemboleh ubah yang tidak berkesudahan; semua ini menyatukan ciri keanjalan "sederhana".

Bahan mentah

Seperti yang disebutkan di awal, bahan elastik terbuat dari elastomer. Yang terakhir pada gilirannya memerlukan polimer lain atau "kepingan molekul" yang lebih kecil; iaitu, elastomer juga memerlukan sintesis mereka sendiri dari pra-polimer.

Setiap kes memerlukan kajian yang teliti mengenai pemboleh ubah proses, keadaan dan mengapa dengan polimer ini elastomer yang dihasilkan "berfungsi" dan, oleh itu, bahan elastik.

Tanpa memperincikan, berikut adalah rangkaian polimer yang digunakan untuk tujuan ini:

-Polysisyanat

-Poliol poliester

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

-Polyisobutylene

-Polysulfides

-Polysiloxane

Selain banyak yang lain. Ini bertindak balas antara satu sama lain melalui mekanisme pempolimeran yang berbeza, antaranya ialah: pemeluwapan, penambahan, atau melalui radikal bebas.

Oleh itu, setiap sintesis menunjukkan keperluan untuk menguasai kinetik tindak balas, untuk menjamin keadaan yang optimum untuk perkembangannya. Begitu juga, di mana sintesis itu akan berlaku; iaitu reaktor, jenisnya dan pemboleh ubah proses.

Ciri-ciri molekul

Apa kesamaan semua polimer yang digunakan untuk sintesis elastomer? Sifat-sifat yang pertama akan bersinergi (keseluruhannya lebih besar daripada jumlah bahagiannya) dengan sifat yang terakhir.

Sebagai permulaan, mereka mesti mempunyai struktur yang tidak simetri, dan oleh itu mungkin seragam mungkin. Struktur molekulnya mestilah linear dan fleksibel; iaitu, putaran ikatan tunggal tidak boleh menyebabkan tolakan sterik antara kumpulan pengganti.

Polimer juga mestilah tidak terlalu polar, jika tidak, interaksi antar molekulnya akan lebih kuat dan akan menunjukkan ketegaran yang lebih besar.

Oleh itu, polimer mesti mempunyai: unit asimetrik, bukan polar dan fleksibel. Sekiranya mereka memenuhi semua ciri molekul ini, maka ia mewakili titik permulaan yang berpotensi untuk mendapatkan elastomer.

Sintesis elastomer

Setelah memilih bahan mentah dan semua pemboleh ubah proses, sintesis elastomer berterusan. Setelah disintesis, dan selepas siri rawatan fizikal dan kimia berikutnya, bahan elastik dibuat.

Tetapi, transformasi apa yang mesti dilalui polimer terpilih untuk menjadi elastomer?

Mereka harus menjalani hubungan silang atau penyembuhan (crosslinking, dalam bahasa Inggeris); iaitu, rantai polimer mereka akan dihubungkan antara satu sama lain dengan jambatan molekul, yang berasal dari molekul atau polimer dwifungsi atau polimer (mampu membentuk dua atau lebih ikatan kovalen yang kuat). Gambar di bawah merangkumi perkara di atas yang mengatakan:

Sumber: Gabriel Bolívar

Garis ungu mewakili rantai polimer atau blok elastomer "kaku"; sementara garis hitam adalah bahagian yang paling fleksibel. Setiap garis ungu boleh terdiri daripada polimer yang berbeza, lebih fleksibel atau kaku sehubungan dengan yang sebelumnya atau yang seterusnya.

Apakah fungsi jambatan molekul ini? Ini membolehkan elastomer digulung dengan sendirinya (mod statik), dapat terungkap di bawah tekanan regangan (mod elastik) berkat fleksibiliti pautannya.

Mata air ajaib (Slinky, misalnya, dari Toystory) berkelakuan sedikit serupa dengan bagaimana elastomer.

Pemvulkanan

Di antara semua proses penghubung silang, pemvulkanan adalah salah satu yang paling terkenal. Di sini, rantai polimer saling berkaitan dengan jambatan sulfur (SSS…).

Kembali ke gambar atas, jambatan tidak lagi berwarna hitam, tetapi kuning. Proses ini sangat mustahak dalam pembuatan tayar.

Rawatan fizikal dan kimia tambahan

Setelah elastomer disintesis, langkah seterusnya adalah merawat bahan yang dihasilkan untuk memberikan ciri unik mereka. Setiap bahan mempunyai rawatan sendiri, antaranya ialah pemanasan, pengacuan atau pengisaran, atau "penyembuhan" fizikal lain.

Dalam langkah-langkah ini pigmen dan bahan kimia lain ditambahkan untuk memastikan keanjalannya. Begitu juga, modulus Youngnya, Tg, dan had keanjalannya dinilai sebagai analisis kualiti (sebagai tambahan kepada pemboleh ubah lain).

Di sinilah istilah elastomer dikuburkan oleh perkataan 'getah'; getah silikon, nitril, semula jadi, uretana, butadiena-styrene, dll. Getah adalah sinonim dengan bahan elastik.

Sintesis jalur elastik

Akhirnya, penerangan ringkas mengenai proses sintesis jalur elastik akan diberikan.

Sumber polimer untuk sintesis elastomernya diperoleh dari getah semula jadi, khususnya dari pokok Hevea brasiliensis. Ini adalah bahan susu, resin, yang menjalani pemurnian dan kemudian dicampurkan dengan asid asetik dan formaldehid.

Dari campuran ini diperoleh satu kepingan, dari mana air diekstrak dengan memerahnya dan memberikannya bentuk blok. Blok ini dipotong menjadi kepingan yang lebih kecil dalam pengadun, di mana ia dipanaskan dan pigmen dan sulfur ditambahkan untuk pemvulkanan.

Kemudian, mereka dipotong dan diekstrusi untuk mendapatkan batang berongga, di mana mereka akan menempati batang aluminium dengan talc sebagai penyangga.

Dan akhirnya, batang dipanaskan dan dikeluarkan dari penyokong aluminiumnya, untuk diperas terakhir kali oleh roller sebelum dipotong; Setiap potongan menghasilkan liga, dan pemotongan yang tidak terhitung jumlahnya menghasilkan banyak.

Rujukan

1. Wikipedia. (2018). Keanjalan (fizik). Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
2. Odian G. (1986) Pengantar Sintesis Elastomer. Dalam: Lal J., Mark JE (eds) Kemajuan dalam Elastomers dan Elastisiti Getah. Springer, Boston, MA
3. Kit alat robotik lembut. (sf). Elastomer. Dipulihkan dari: softroboticstoolkit.com
4. Bab 16, 17, 18-Plastik, Serat, Elastomer. . Dipulihkan dari: fab.cba.mit.edu
5. Sintesis elastomer. . Dipulihkan dari: gozips.uakron.edu
6. Advameg, Inc. (2018). Getah. Dipulihkan dari: madehow.com.