Chia sẻ:
Làm thế nào là một vật liệu đàn hồi tổng hợp?
Tổng hợp một vật liệu đàn hồi, Đầu tiên, người ta phải có kiến thức về loại polymer mà chúng tạo nên; vì, nếu không, việc chế tạo nhựa hoặc sợi sẽ được chế tạo. Biết điều này, các polyme nên được xem xét là những người được đặt tên chất đàn hồi.
Sau đó, các chất đàn hồi tạo thành các vật liệu đàn hồi; Nhưng chúng là gì? Chúng khác với các polyme khác như thế nào? Làm thế nào để biết liệu vật liệu tổng hợp có thực sự có đặc tính đàn hồi không?
Một trong những ví dụ đơn giản nhất về vật liệu đàn hồi được tìm thấy trong các dây thun (hoặc đai) buộc giấy báo, hoa hoặc một tờ hóa đơn. Nếu chúng bị kéo dài, nó sẽ được quan sát thấy rằng chúng biến dạng theo chiều dọc, và sau đó trở lại hình dạng ban đầu của chúng.
Nhưng, nếu vật liệu bị biến dạng vĩnh viễn, thì nó không phải là đàn hồi, mà là nhựa. Có một số thông số vật lý cho phép bạn phân biệt giữa các vật liệu này, chẳng hạn như mô đun Young, giới hạn đàn hồi của bạn và nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg)..
Ngoài những phẩm chất vật lý này, vật liệu đàn hồi hóa học cũng phải đáp ứng các tiêu chí phân tử nhất định để hành xử như vậy.
Từ đó phát sinh một loạt các khả năng, hỗn hợp và tổng hợp, chịu vô số biến số; tất cả điều này để hội tụ vào đặc tính "đơn giản" của độ co giãn.
Chỉ số
- 1 Nguyên liệu
- 1.1 Đặc điểm phân tử
- 2 Tổng hợp chất đàn hồi
- 2.1 Lưu hóa
- 2.2 Phương pháp điều trị vật lý và hóa học bổ sung
- 3 Tổng hợp dây thun
- 4 tài liệu tham khảo
Nguyên liệu
Như đã đề cập ở phần đầu, các vật liệu đàn hồi được làm từ chất đàn hồi. Sau đó, lần lượt yêu cầu các polyme nhỏ hơn hoặc "các phần phân tử"; đó là, chất đàn hồi cũng có giá trị tổng hợp của riêng họ từ tiền polyme.
Mỗi trường hợp đòi hỏi một nghiên cứu tỉ mỉ về các biến quá trình, các điều kiện và tại sao với các polyme này, chất đàn hồi tạo ra "hoạt động" và do đó, vật liệu đàn hồi.
Không đi sâu vào chi tiết, chúng tôi có một loạt các polyme được sử dụng cho mục đích này:
-Polyisocyanate
-Polyol polyester
-Copolyme ethylene và propylene (tức là hỗn hợp của polyethylen và polypropylen)
-Polyisobutylen
-Polysulphide
-Polysiloxan
Ngoài nhiều người khác. Các chất này phản ứng với nhau thông qua các cơ chế trùng hợp khác nhau, trong số đó là: ngưng tụ, bổ sung hoặc thông qua các gốc tự do.
Do đó, mỗi tổng hợp ngụ ý sự cần thiết phải làm chủ động học của phản ứng, để đảm bảo các điều kiện tối ưu cho sự phát triển của nó. Tương tự như vậy, nơi tổng hợp sẽ được thực hiện đi vào chơi; đó là, lò phản ứng, loại của nó và các biến quá trình.
Đặc điểm phân tử
Tất cả các polyme được sử dụng để tổng hợp chất đàn hồi có điểm gì chung? Các thuộc tính của cái thứ nhất sẽ tạo nên sức mạnh tổng hợp (toàn bộ lớn hơn tổng của các bộ phận của nó) với cái thứ hai.
Để bắt đầu, chúng phải có cấu trúc bất đối xứng, và do đó, càng không đồng nhất càng tốt. Cấu trúc phân tử của chúng nhất thiết phải tuyến tính và linh hoạt; nghĩa là, vòng quay của các liên kết đơn không được gây ra lực đẩy không gian giữa các nhóm thế.
Ngoài ra, polymer không nên rất phân cực, vì nếu không các tương tác liên phân tử của nó sẽ mạnh hơn và cho thấy độ cứng cao hơn.
Do đó, các polyme phải có: đơn vị không đối xứng, không phân cực và linh hoạt. Nếu chúng có tất cả các đặc điểm phân tử này, thì chúng đại diện cho một điểm khởi đầu tiềm năng để có được một chất đàn hồi.
Tổng hợp chất đàn hồi
Sau khi chọn nguyên liệu thô và tất cả các biến quy trình, chúng tôi tiếp tục với việc tổng hợp các chất đàn hồi. Sau khi được tổng hợp và sau một loạt các phương pháp xử lý hóa lý tiếp theo, vật liệu đàn hồi được tạo ra.
Nhưng những biến đổi nào các polyme được chọn phải trải qua để trở thành chất đàn hồi?
Họ phải trải qua liên kết ngang hoặc chữa bệnh (liên kết ngang, bằng tiếng Anh); nghĩa là, các chuỗi polymer của chúng sẽ được kết nối với nhau bằng các cầu phân tử, xuất phát từ các phân tử hoặc polime đa chức năng (có khả năng hình thành hai hoặc nhiều liên kết cộng hóa trị mạnh hơn). Hình ảnh dưới đây tóm tắt những điều đã nói ở trên:
Các đường màu tím đại diện cho chuỗi polymer hoặc các khối "cứng hơn" của chất đàn hồi; trong khi các đường màu đen là phần linh hoạt nhất. Mỗi dòng màu tím có thể bao gồm một loại polymer khác nhau, linh hoạt hơn hoặc cứng hơn so với trước đó hoặc tiến hành.
Những cầu nối phân tử này có chức năng gì? Điều đó cho phép chất đàn hồi tự lăn (chế độ tĩnh), có thể được triển khai dưới áp suất kéo dài (chế độ đàn hồi) nhờ vào tính linh hoạt của các liên kết của nó.
Mùa xuân ma thuật (ví dụ như Slinky, Toystory) hoạt động hơi giống với cách các chất đàn hồi làm.
Lưu hóa
Trong số tất cả các quá trình liên kết ngang, lưu hóa là một trong những quá trình được biết đến nhiều nhất. Ở đây, các chuỗi polymer được liên kết với nhau bằng cầu nối lưu huỳnh (S-S-S ...).
Quay trở lại hình ảnh trên, những cây cầu sẽ không còn màu đen, mà là màu vàng. Quá trình này là cần thiết trong sản xuất lốp xe.
Phương pháp điều trị vật lý và hóa học bổ sung
Chất đàn hồi tổng hợp, các bước tiếp theo bao gồm xử lý vật liệu thu được để cung cấp cho chúng các đặc tính độc đáo của chúng. Mỗi vật liệu có cách xử lý riêng, trong đó có gia nhiệt, đúc hoặc mài hoặc "vật lý" khác.
Trong các bước này được thêm sắc tố và các hóa chất khác đảm bảo độ đàn hồi của chúng. Ngoài ra, mô đun Young, Tg và giới hạn đàn hồi của chúng được đánh giá là phân tích chất lượng (ngoài các biến khác).
Đây là nơi thuật ngữ đàn hồi bị chôn vùi bởi từ 'cao su'; cao su silicon, nitrile, tự nhiên, niệu đạo, butadien-styrene, vv Cao su đồng nghĩa với vật liệu đàn hồi.
Tổng hợp dây thun
Để kết thúc, một mô tả ngắn gọn về quá trình tổng hợp của các dải đàn hồi sẽ được đưa ra.
Nguồn polyme để tổng hợp chất đàn hồi của chúng được lấy từ mủ tự nhiên, đặc biệt từ cây Hevea brasiliensis. Đây là một chất có màu trắng đục và nhựa, được tinh chế và sau đó trộn với axit axetic và formaldehyd.
Từ hỗn hợp này, một phiến thu được, từ đó nước được chiết xuất bằng cách ép và tạo cho nó một hình dạng khối. Các khối này được cắt thành các mảnh nhỏ hơn trong một máy trộn, nơi chúng được nung nóng và các sắc tố và lưu huỳnh được thêm vào để lưu hóa.
Sau đó, chúng được cắt và chịu ép, để có được các thanh rỗng, bên trong chúng sẽ chiếm một thanh nhôm với hoạt thạch là hỗ trợ.
Và cuối cùng, các thanh được nung nóng và loại bỏ khỏi giá đỡ bằng nhôm của chúng, là lần cuối cùng được ép bởi một con lăn trước khi bị cắt; mỗi tòa án tạo ra một giải đấu, và vô số vết cắt tạo ra hàng tấn.
Tài liệu tham khảo
- Wikipedia. (2018). Độ co giãn (vật lý). Lấy từ: en.wikipedia.org
- Odian G. (1986) Giới thiệu về Tổng hợp chất đàn hồi. Trong: Lal J., Mark J.E. (eds) Những tiến bộ trong đàn hồi và độ đàn hồi cao su. Springer, Boston, MA
- Bộ công cụ robot mềm. (s.f.). Chất đàn hồi. Lấy từ: softroboticstoolkit.com
- Chương 16, 17, 18-Nhựa, sợi, chất đàn hồi. [PDF] Lấy từ: fab.cba.mit.edu
- Tổng hợp chất đàn hồi. [PDF] Lấy từ: gozips.uakron.edu
- Advameg, Inc. (2018). Ban nhạc cao su Lấy từ: madehow.com.