Como um material elástico é sintetizado?

Um material elástico é composto de elastômeros, que lhe dão sua propriedade elástica

Para sintetize um material elástico Você precisa saber que tipo de polímeros inventam. Materiais elásticos, conhecidos como polímeros elásticos, são formados por elastômeros.

Materiais elásticos são aqueles que podem ser deformados aplicando uma força e, uma vez que ela para de se aplicar, eles retornam à sua forma original. É por isso que se sabe que um material tem propriedades elásticas.

Um dos exemplos mais simples de um material elástico é encontrado nas faixas elásticas (ou ligas) que amarram jornais, flores ou um maço de ingressos. Se esticado, será observado que eles se deformam longitudinalmente e depois retornarão à sua forma original.

Quando o material é permanentemente se deforma, não é elástico, mas plástico. Existem vários parâmetros físicos que permitem diferenciar esses materiais, como seu módulo jovem, seu limite de elasticidade e temperatura de transição vítrea (TG).

Além dessas qualidades físicas, quimicamente, os materiais elásticos também devem cumprir certos critérios moleculares para se comportar como tal.

A partir daqui, surge uma ampla gama de possibilidades, misturas e síntese, sujeitas a variáveis ​​sem fim, que convergem na característica "simples" da elasticidade

Matéria -prima de materiais elásticos

Materiais elásticos são feitos de elastômeros. Este último, por sua vez, requer outros polímeros ou "peças moleculares", ou seja, os elastômeros também merecem sua própria síntese de pré -políticas.

Cada caso requer um estudo completo das variáveis ​​do processo, as condições e por que com esses polímeros "o elastômero resultante funciona" e, portanto, o material elástico.

Há uma série de polímeros usados ​​para esse fim:

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- Poliisocianato

- Poliéster Polyol

- Copolímeros de etileno e propileno (isto é, misturas de polietileno e polipropileno)

- Polyisobutileno

- Polysulfuros

- Polisiloxano

Além de muitos outros. Eles reagem entre si através de diferentes mecanismos de polimerização, entre os quais: condensação, adição ou radical livre via.

Portanto, cada síntese implica a necessidade de domínio da cinética da reação, a fim de garantir as condições ideais de seu desenvolvimento. Da mesma forma, a síntese entrará em jogo, ou seja, o reator, seu tipo e as variáveis ​​de processo.

Características moleculares

- Os polímeros usados ​​para a síntese de elastômeros têm algumas coisas em comum. As propriedades do primeiro sinergia (o todo é maior que a soma de suas partes) com as dos segundos.

- Para começar, eles devem ter estruturas assimétricas e, portanto, ser o mais heterogêneo possível. Suas estruturas moleculares devem necessariamente ser lineares e flexíveis, ou seja, a rotação de ligações simples não deve causar repulsões estéricas entre os grupos substituintes.

- O polímero não deve ser muito polar, pois, caso contrário, suas interações intermoleculares serão mais fortes e mostrarão maior rigidez.

- Os polímeros devem ter: unidades assimétricas, não polares e flexíveis. Se eles reunirem todas essas características moleculares, eles representam um potencial ponto de partida para obter um elastômero.

Síntese de elastômetros

Depois de selecionar a matéria -prima e todas as variáveis ​​de processo, continua com a síntese dos elastômeros. Uma vez sintetizado, e após uma série subsequente de tratamentos físicos e químicos, o material elástico é criado.

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Mas para se tornar elastômeros, eles devem sofrer algumas transformações.

Eles precisam passar por um pária ou curado (Reticulação, Em inglês), isto é, suas cadeias poliméricas se conectarão por pontes moleculares, que vêm de polímeros ou polímeros Polipuncionais (capazes de formar duas ou mais ligações covalentes fortes).

A imagem abaixo resume o acima:

Pontes moleculares. Fonte: Gabriel Bolívar

Linhas roxas representam as cadeias poliméricas ou blocos "mais rígidos" de elastômeros, enquanto o preto é a porção mais flexível. Cada linha roxa pode consistir em um polímero diferente, mais flexível ou rígido em relação ao anterior ou prosseguir.

Essas pontes moleculares permitem que o elastômero inscrito.

A primavera mágica (Slinky, por exemplo, de História de brinquedos) Ele se comporta um pouco parecido com o modo como os elastômeros.

Vulcanização

Entre todos os processos de reticulação, a vulcanização é um dos mais conhecidos. Aqui, as cadeias poliméricas são interconectadas por pontes de enxofre (S-S-S ...).

Voltando à imagem superior, as pontes não seriam mais pretas, mas amarelas. Este processo é indispensável na fabricação de pneus.

Tratamentos físicos e químicos adicionais

Elastômeros sintetizados, as etapas a seguir consistem em tratar o material resultante para dar a eles suas características singulares. Cada material tem seu próprio tratamento, entre os quais aqueles, moldagem ou moagem, ou outro "curado" físico.

Nessas etapas, pigmentos e outras substâncias químicas que garantem sua elasticidade são adicionadas. Da mesma forma, o módulo de seus jovens, seu TG e seu limite de elasticidade como análise de qualidade (além de outras variáveis) são avaliados (além de outras variáveis).

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É aqui que o termo elastômero é enterrado pela palavra 'borracha': silicone, nitrila, natural, uretanos, borrachas de butadieno-estireno, etc. As borrachas são sinônimas de material elástico.

Síntese de faixas elásticas

Finalmente, uma breve descrição do processo de síntese da banda elástica será dada.

A fonte de polímero para a síntese de seus elastômeros é obtida do látex natural, especificamente da árvore Hevea Brasiliensis. Esta é uma substância leitosa e resinosa, que é submetida a purificação e depois misturada com ácido acético e formaldeído.

A partir desta mistura, uma laje é obtida, da qual a água é extraída espremendo -a e dando -lhe uma forma de bloco. Esses blocos são cortados em pedaços menores em uma batedeira, onde são aquecidos, e pigmentos e enxofre são adicionados para sua vulcanização.

Em seguida, eles são cortados e submetidos a extrusão para obter hastes ocas, dentro das quais ocuparão uma haste de alumínio com talco como suporte.

E, finalmente, as hastes são aquecidas e removidas de seu suporte de alumínio, para ser uma última vez espremida por um rolo antes de ser cortada. Cada corte gera uma liga, e inúmeros cortes gera toneladas deles.

Referências

1. Elastômeros. Recuperado do SoftroBoticstoolkit.com
2. Capítulo 16, 17, 18 plásticos, fibras, elastômeros. Recuperado de Fab.Cba.mit.Edu
3. Síntese de elastômero. Recuperado de: joyips.Uakron.Edu