탄성 재료는 어떻게 합성됩니까?



합성하기 탄성 재료, 첫째, 폴리머가 어떤 유형인지에 대한 지식을 가지고 있어야합니다. 그렇지 않으면 플라스틱이나 섬유의 고안이 공식화 될 것이기 때문이다. 이 사실을 안다면, 고려해야 할 고분자는 엘라스토머.

그런 다음 엘라스토머가 탄성 재료를 구성합니다. 하지만 그들은 무엇입니까? 다른 중합체와 다른 점은 무엇입니까? 합성 된 물질이 실제로 탄성 특성을 지니고 있는지 어떻게 알 수 있습니까??

신축성있는 재료의 가장 간단한 사례 중 하나는 신문, 꽃 또는 지폐 뭉치를 묶는 신축성있는 밴드 (또는 가터)에 있습니다. 그들이 뻗어 있다면, 그들은 종 모양으로 변형되고 원래의 모양으로 돌아가는 것을 관찰 할 것입니다.

그러나 재료가 영구적으로 변형되면 탄성이 없지만 플라스틱입니다. Young 's modulus, 탄성 한계 및 유리 전이 온도 (Tg)와 같은 이들 물질을 구별 할 수있는 몇 가지 물리적 매개 변수가 있습니다..

이러한 물리적 특성 외에도, 화학적으로 탄성을 갖는 물질은 그와 같이 행동하는 특정 분자 기준을 충족해야합니다.

이로부터 무수히 많은 변수들에 영향을받는 광범위한 가능성들, 혼합물들 및 합성들이 발생한다. 이 모든 것이 신축성의 "단순한"특징에 수렴한다..

색인

  • 1 원료
    • 1.1 분자 특성
  • 2 엘라스토머의 합성
    • 2.1 가황
    • 2.2 추가 물리 화학적 처리
  • 3 탄성 밴드의 합성
  • 4 참고

원료

처음에 언급했듯이 탄성 재료는 엘라스토머로 만들어졌습니다. 후자는 차례로 다른 작은 중합체 또는 "분자 부분"을 필요로합니다. 즉, 엘라스토머는 또한 프리폴리머로부터 자신들의 합성물을 얻을 수있다..

각각의 경우에는 공정 변수, 조건 및 왜 이러한 중합체로 인해 생성 된 엘라스토머가 "작동"하고 따라서 탄성 재료가 세밀하게 연구되어야합니다.

세부 사항은 밝히지 않고이 목적을 위해 사용 된 일련의 폴리머가 있습니다.

-폴리 이소시아네이트

-폴리올 폴리 에스테르

-에틸렌 및 프로필렌 공중 합체 (즉, 폴리에틸렌 및 폴리 프로필렌의 혼합물)

-폴리 이소 부틸 렌

-폴리 설파이드

-폴리실록산

많은 다른 사람에 더하여. 이들은 서로 다른 중합 기작을 통해 서로 반응하며, 그 중 응축, 첨가 또는 자유 라디칼을 통해.

그러므로 각 합성은 최적의 발달 조건을 보장하기 위해 반응의 동역학을 습득 할 필요가 있음을 의미한다. 마찬가지로 합성이 이루어지는 곳이 생겨납니다. 즉 반응기, 유형 및 공정 변수.

분자 특성

엘라스토머의 합성에 사용되는 모든 폴리머는 공통점이 있습니까? 첫 번째 속성은 두 번째 요소와의 시너지 효과를 만듭니다 (전체가 두 부분의 합보다 큽니다)..

우선 비대칭 구조를 가져야하며 가능한 한 이질적이어야합니다. 이들의 분자 구조는 반드시 선형적이고 유연해야합니다. 즉, 단일 결합의 회전이 치환기 그룹 사이에서 입체 반발을 야기해서는 안된다.

또한, 중합체는 매우 극성이어서는 안되며, 그렇지 않으면 그것의 분자간 상호 작용이 더 강하고 더 큰 강성을 나타 내기 때문에.

따라서 폴리머는 비대칭, 비극성 및 유연한 단위를 가져야합니다. 이들 분자 특성이 모두 있다면 엘라스토머를 얻을 수있는 출발점이 될 것입니다.

엘라스토머의 합성

원료와 모든 공정 변수를 선택하면 엘라스토머의 합성이 계속됩니다. 일단 합성되고, 후속하는 일련의 물리적 및 화학적 처리 후에, 탄성 재료가 생성된다.

그러나 선택된 폴리머는 어떤 변형을 일으켜 엘라스토머가되어야합니까??

그들은 가교 결합 또는 경화를 거쳐야한다 (가교 결합, 영어로); 즉, 그들의 중합체 사슬은 이중 또는 다기능 분자 또는 중합체 (2 개 이상의 강한 공유 결합을 형성 할 수 있음)로부터 유래하는 분자 교란에 의해 서로 연결될 것이다. 아래 이미지는 위의 내용을 요약 한 것입니다.

보라색 선은 중합체 사슬 또는 엘라스토머의 "더 뻣뻣한"블록을 나타냅니다. 검은 선이 가장 유연한 부분입니다. 각 보라색 선은 다른 중합체로 구성 될 수 있으며, 앞의 것 또는 진행하는 것보다 더 유연하거나 강합니다..

이 분자 교량은 어떤 기능을 수행합니까? 엘라스토머 자체가 롤링되는 것을 허용하는 것 (정적 모드)은 링크의 유연성 덕분에 스트레칭 압력 (탄성 모드) 하에서 전개 될 수 있습니다.

마법의 봄 (Slinky, 예를 들어, Toystory)은 엘라스토머가하는 것과 약간 비슷한 방식으로 작동합니다..

가황

모든 가교 결합 공정 중에서 가황은 가장 잘 알려진 것 중 하나입니다. 여기에서, 중합체 사슬은 황 (S-S-S ...).

위의 이미지로 돌아 가면 교량은 더 이상 검은 색이 아니고 노란색이됩니다. 이 공정은 타이어 제조에 필수적이다..

추가 물리 화학적 처리

합성 된 엘라스토머, 다음 단계는 결과물을 처리하여 고유 한 특성을 부여하는 단계입니다. 각 재료는 가열, 성형 또는 연삭 또는 기타 물리적 인 "경화".

이 단계에서 안료와 탄력성을 보장하는 다른 화학 물질이 추가됩니다. 또한 Young 's modulus, Tg 및 탄성 한계는 품질 분석 (다른 변수들과 함께)으로 평가됩니다..

이것은 용어 엘라스토머가 '고무'라는 단어로 묻혀있는 곳입니다. 실리콘 고무, 니트릴, 천연, 우레탄, 부타디엔 - 스티렌 등 고무는 탄성 재료와 동의어입니다..

탄성 밴드의 합성

끝내려면 탄성 밴드의 합성 과정에 대한 간략한 설명이 주어질 것입니다.

엘라스토머의 합성을위한 폴리머 공급원은 천연 라텍스, 특히 Hevea brasiliensis 나무에서 얻어집니다. 이것은 유백색의 수 지성 물질이며, 정제 과정을 거쳐 아세트산과 포름 알데히드와 혼합됩니다.

이 혼합물로부터 슬래브 (slab)가 얻어지며, 그로부터 물을 짜내서 블록 모양을 부여한다. 이 블록은 믹서에서 더 작은 조각으로 절단되어 가열되고 안료와 유황이 가황을 위해 첨가됩니다.

그 다음, 그들은 잘라내어 압출하여 중공 막대를 얻고, 내부에는 지지대로 활석이 든 알루미늄 봉을 채울 것입니다.

그리고 마지막으로, 막대는 알루미늄 지지대에서 가열되고 제거되며, 절단되기 전에 롤러에 의해 마지막으로 압착 된 것입니다. 각 법원은 리그를 만들어 내고 무수한 인하로 수 많은 돈을 벌어 들인다..

참고 문헌

  1. 위키 백과. (2018). 탄력성 (물리학). 원본 주소 'en.wikipedia.org'
  2. Odian G. (1986) 엘라스토머의 합성 소개. In : Lal J., Mark J.E. 엘라스토머와 고무 탄성의 발전. Springer, Boston, MA
  3. 소프트 로봇 툴킷. (s.f.). 엘라스토머. 원본 주소 찾기 : softroboticstoolkit.com
  4. Chapter 16, 17, 18-Plastics, Fibers, Elastomers. [PDF] 원본 주소 'fab.cba.mit.edu'
  5. 엘라스토머 합성. [PDF] 원본 주소 'gozips.uakron.edu'
  6. Advameg, Inc. (2018). 고무 밴드 원본 주소 : madehow.com.