- חומר גולמי
- מאפיינים מולקולריים
- סינתזה של אלסטומרים
- גיפור
- טיפולים פיסיקליים וכימיים נוספים
- סינתזה של להקות אלסטיות
- הפניות
כדי לסנתז חומר אלסטי , ראשית, צריך להיות בעל ידע לגבי סוג הפולימרים ממנו הוא מורכב; מכיוון שאחרת, הנוסח של הפלסטיק או הסיב ינוסח. בידיעה זאת הפולימרים שיש לקחת בחשבון הם אלה המכונים אלסטומרים.
אז אלסטומרים מרכיבים חומרים אלסטיים; אבל מה הם? במה הם שונים מפולימרים אחרים? איך אתה יודע אם לחומר המסונתז באמת יש תכונות אלסטיות?
מקור: Pxhere
אחת הדוגמאות הפשוטות ביותר לחומר אלסטי היא הרצועות האלסטיות (או הגומיות) שקושרות יחד עיתונים, פרחים או גוון שטרות. אם הם נמתחים, נצפה כי הם מעוותים לאורכם, ואז חוזרים לצורתם המקורית.
אבל, אם החומר מעוות לצמיתות, אז הוא אינו אלסטי, אלא פלסטיק. ישנם מספר פרמטרים פיזיים המאפשרים הבחנה בין חומרים אלה, כמו מודולוס הצעירים שלהם, נקודת התפוקה שלהם וטמפרטורת מעבר הזכוכית (Tg).
בנוסף לתכונות הפיזיות הללו, חומרים אלסטיים כימיים חייבים לעמוד גם בקריטריונים מולקולריים מסוימים כדי להתנהג ככאלה.
מכאן עולה מגוון רחב של אפשרויות, תערובות וסינתזה, בכפוף למשתנים אינסופיים; כל זאת כדי להתכנס לתכונה "הפשוטה" של האלסטיות.
חומר גולמי
כאמור בהתחלה, חומרים אלסטיים עשויים מאלסטומרים. האחרונים בתורם דורשים פולימרים אחרים או "חתיכות מולקולריות" קטנות יותר; כלומר, אלסטומרים זוכים גם לסינתזה משלהם מקדם-פולימרים.
כל מקרה מחייב בדיקה מדוקדקת של משתני התהליך, התנאים ומדוע עם פולימרים אלה האלסטומר שנוצר "עובד", ולכן החומר האלסטי.
מבלי להיכנס לפרטים, הנה סדרת פולימרים המשמשים למטרה זו:
-פוליסוציאנט
פוליאסטר פוליאול
-קופולימרים של אתילן ופרופילן (כלומר תערובות של פוליאתילן ופוליפרופילן)
-פוליסובוטילן
-פוליסולפידים
-פוליסילוקסאן
מלבד רבים אחרים. אלה מגיבים זה עם זה באמצעות מנגנוני פילמור שונים, ביניהם: עיבוי, תוספת או באמצעות רדיקלים חופשיים.
לכן, כל סינתזה מרמזת על הצורך לשלוט בקינטיקה של התגובה, על מנת להבטיח את התנאים האופטימליים להתפתחותה. כמו כן, היכן שהסינתזה תתרחש נכנסת לפעולה; כלומר הכור, סוגו ומשתני התהליך.
מאפיינים מולקולריים
מה משותף לכל הפולימרים המשמשים לסינתזה של אלסטומרים? המאפיינים של הראשונים יסתנכרנו (השלם גדול מסכום חלקיו) לזה של האחרון.
ראשית, עליהם להיות בעלי מבנים א-סימטריים, ולכן הם יהיו הטרוגניים ככל האפשר. המבנים המולקולריים שלהם חייבים בהכרח להיות לינאריים וגמישים; כלומר, סיבוב הקשרים הבודדים לא אמור לגרום לדחיות סטריות בין קבוצות ההחלפה.
כמו כן, אסור שהפולימר יהיה מאוד קוטבי, אחרת האינטראקציות הבין-מולקולריות שלו יהיו חזקות יותר והוא יראה בנוקשות רבה יותר.
לכן פולימרים חייבים להיות: יחידות אסימטריות, לא קוטביות וגמישות. אם הם עומדים בכל המאפיינים המולקולריים הללו, הם מייצגים נקודת מוצא אפשרית להשגת אלסטומר.
סינתזה של אלסטומרים
לאחר בחירת חומר הגלם וכל משתני התהליך, הסינתזה של האלסטומרים נמשכת. לאחר סינתזה, ולאחר סדרה עוקבת של טיפולים פיזיים וכימיים, נוצר החומר האלסטי.
אבל, אילו טרנספורמציות חייבות לעבור הפולימרים שנבחרו כדי להפוך לאלסטומרים?
הם צריכים לעבור קישור או ריפוי (crosslinking, באנגלית); כלומר השרשראות הפולימריות שלה יתחברו זו לזו על ידי גשרים מולקולריים, המגיעים ממולקולות דו-צדדיות או פולימריות (המסוגלות ליצור שני קשרים קוולנטים חזקים או יותר). התמונה למטה מסכמת את האמור לעיל:
מקור: גבריאל בוליבר
הקווים הסגולים מייצגים את שרשראות הפולימר או את גושי האלסטומרים ה"קשיחים "יותר; ואילו הקווים השחורים הם החלק הגמיש ביותר. כל קו סגול יכול להיות מורכב מפולימר שונה, גמיש יותר או נוקשה בהשוואה לזה שקודם או ממשיך.
איזו פונקציה ממלאים הגשרים המולקולריים האלה? זה של לאפשר לאלסטומר שהתגלגל על עצמו (מצב סטטי), להיות מסוגל להתפתח תחת לחץ מתיחה (מצב אלסטי) בזכות הגמישות של הקישורים שלו.
מעיין הקסם (סלינקי, למשל, מטויסטורי) מתנהג מעט דומה לאופן ביצוע האלסטומרים.
גיפור
בין כל התהליכים המקשרים את הקשרים, גיפור הוא אחד הידועים ביותר. כאן שרשראות הפולימר קשורות זו בזו באמצעות גשרי גופרית (SSS…).
בחזרה לתמונה העליונה, הגשרים כבר לא יהיו שחורים, אלא צהובים. תהליך זה חיוני בייצור צמיגים.
טיפולים פיסיקליים וכימיים נוספים
לאחר סינתזת האלסטומרים, השלבים הבאים הם לטפל בחומר המתקבל כדי לתת להם את המאפיינים הייחודיים שלהם. לכל חומר יש טיפול משלו, ביניהם חימום, יציקה או טחינה, או "ריפוי" פיזי אחר.
בצעדים אלה מתווספים פיגמנטים וכימיקלים אחרים בכדי להבטיח את גמישותו. באופן דומה, מודול ה- Young שלו, ה- Tg ומגבלת האלסטיות שלו מוערכים כניתוח איכות (בנוסף למשתנים אחרים).
זה המקום שבו המונח אלסטומר קבור במילה 'גומי'; גומי סיליקון, ניטריל, טבעי, urethanes, butadiene-styrene, וכו '. גומי הוא שם נרדף לחומר אלסטי.
סינתזה של להקות אלסטיות
לבסוף יינתן תיאור קצר של תהליך סינתזת הלהקה האלסטית.
מקור הפולימרים לסינתזה של האלסטומרים שלהם מתקבל מטקס טבעי, במיוחד מעץ Hevea brasiliensis. זהו חומר שרפי חלבי ועובר טיהור ואז מעורבב עם חומצה אצטית ופורמלדהיד.
מתערובת זו מתקבלת לוח שממנו מופקים מים על ידי סחיטתם ומעניקים להם צורה של גוש. בלוקים אלה נחתכים לחתיכות קטנות יותר במיקסר, שם הם מחוממים ונוספים פיגמנטים וגופרית לצורך גיפור.
לאחר מכן, הם נחתכים ומוחצבים כדי להשיג מוטות חלולים, שבתוכם הם יתפסו מוט אלומיניום עם טלק כתמיכה.
ולבסוף, המוטות מחוממים ומוסרים מתומך האלומיניום שלהם, כדי להידחס בפעם האחרונה על ידי גלגלת לפני שנחתכים; כל חתך מייצר ליגה, ואינספור חתכים מניבים טונות מהן.
הפניות
- ויקיפדיה. (2018). גמישות (פיזיקה). התאושש מ: en.wikipedia.org
- אודיאן ג '(1986) מבוא לסינתזה של אלסטומרים. בתוך: Lal J., Mark JE (עורכים) התקדמות באלסטומרים וגמישות גומי. שפרינגר, בוסטון, מ.א.
- ערכת כלים רובוטיקה רכה. (sf). אלסטומרים. התאושש מ: softroboticstoolkit.com
- פרק 16, 17, 18-פלסטיקה, סיבים, אלסטומרים. . התאושש מ: fab.cba.mit.edu
- סינתזת אלסטומר. . התאושש מ: gozips.uakron.edu
- Advameg, Inc. (2018). גומי. התאושש מ: madehow.com.