弾性材料はどのように合成されますか？



を合成する 弾性材料, 第一に、それらがどのタイプのポリマーを構成しているかについての知識を持たなければならない。そうでなければ、プラスチックや繊維の精巧さが定式化されるだろうから。これを知って、考慮されるべきであるポリマーはそれらと指名されるそれらです エラストマー.

そして、エラストマーが弾性材料を作ります。しかし、それらは何ですか？他のポリマーとどう違うのですか？合成された材料が本当に弾性を持っているかどうかを知る方法?

弾性材料の最も単純な例の1つは、新聞、花、または大量の紙幣を結ぶゴムバンド（またはガーター）にあります。伸びていると、縦方向に変形してから元の形状に戻ることがわかります。.

しかし、材料が恒久的に変形している場合、それは弾性ではなくプラスチックです。ヤング率、弾性限界、ガラス転移温度（Tg）など、これらの材料を区別できるようにするための物理的パラメータがいくつかあります。.

これらの物理的性質に加えて、化学的弾性材料は、そのように振る舞うために特定の分子基準も満たさなければなりません。.

これから、さまざまな可能性、混合物および合成が起こり、それらは無数の変数を受けます。弾性の「単純な」特性に収束するためのすべて.

索引

  • 1つの原料
    • 1.1分子特性
  • 2エラストマーの合成
    • 2.1加硫
    • 2.2追加の物理的および化学的処理
  • 3弾性バンドの合成
  • 4参考文献

原料

冒頭で述べたように、弾性材料はエラストマーでできている。後者は次に他のより小さなポリマーまたは「分子部分」を必要とする。すなわち、エラストマーはプレポリマーからのそれら自身の合成にも値する.

いずれの場合も、プロセス変数、条件、そしてこれらのポリマーで得られるエラストマーが「機能する」、したがって弾性材料がなぜなのかについての綿密な研究が必要です。.

詳しく説明しなくても、この目的のために一連のポリマーが使用されています。

-ポリイソシアネート

-ポリオールポリエステル

-エチレンとプロピレンの共重合体（すなわち、ポリエチレンとポリプロピレンの混合物）

-ポリイソブチレン

-ポリスルフィド

-ポリシロキサン

他にもたくさんあります。これらは、異なる重合メカニズムを介して互いに反応します。その中には、縮合、付加、またはフリーラジカルによるものがあります。.

それ故、各合成は、その開発の最適条件を保証するために、反応の動力学を習得する必要性を意味する。同様に、合成が行われる場所が機能し始めます。すなわち、反応器、その種類およびプロセス変数.

分子特性

エラストマーの合成に使用されるすべてのポリマーは共通していますか？最初のものの特性は相乗効果を生みます（全体はその部分の合計より大きいです）.

そもそも、それらは非対称構造を持っていなければならず、したがって、できるだけ不均質でなければなりません。それらの分子構造は必然的に線状で柔軟でなければならない。すなわち、単結合の回転は置換基間の立体反発を引き起こさないはずである。.

また、そうでなければその分子間相互作用がより強くなりそしてより大きな剛性を示すので、ポリマーはそれほど極性であってはならない。.

それ故、ポリマーは、非対称、非極性および可撓性単位を有しなければならない。それらがこれらすべての分子特性を有する場合、それらはエラストマーを得るための潜在的な出発点を表す。.

エラストマーの合成

原料とすべてのプロセス変数を選択したので、エラストマーの合成を続けます。一旦合成され、そしてその後の一連の物理的および化学的処理の後に、弾性材料が作り出される。.

しかし、選択したポリマーがエラストマーになるためにはどのような変換が必要か?

それらは架橋または硬化を受けなければならない（架橋, 英語で）;すなわち、それらのポリマー鎖は、二官能性または多官能性分子またはポリマー（２つ以上の強力な共有結合を形成することができる）から来る分子架橋によって互いに結合されるであろう。以下の画像は上記のことを要約したものです。

紫色の線は、ポリマー鎖またはエラストマーの「より固い」ブロックを表します。黒い線が最も柔軟な部分です。それぞれの紫色の線は、前のものや前のものよりも柔軟で硬い、異なるポリマーで構成されている場合があります。.

これらの分子架橋はどのような機能を果たしますか？エラストマーをそれ自体の上に巻くことを可能にすること（静的モード）、そのリンクの柔軟性のおかげで伸張圧力（弾性モード）の下で展開することができる.

魔法の泉（Slinky、例えばToystory）はエラストマーがするのと少し似たふるまいをします。.

加硫

すべての架橋プロセスの中で、加硫は最もよく知られているものの1つです。ここでは、ポリマー鎖は硫黄架橋（Ｓ − Ｓ − Ｓ…）によって相互連結されている。.

上の画像に戻ると、橋はもはや黒ではなく黄色です。このプロセスはタイヤの製造に不可欠です.

追加の物理的および化学的処理

合成エラストマー、次のステップは得られた材料を処理してそれらに独特の特性を与えることからなる。各材料はそれ自身の処理をしており、その中には加熱、成形または研削、または他の物理的「硬化」がある。.

これらの工程において、それらの弾力性を確実にする顔料および他の化学物質が添加される。また、それらのヤング率、それらのＴｇ、およびそれらの弾性限界は、（他の変数に加えて）品質分析として評価される。.

これは、エラストマーという用語が「ゴム」という言葉で埋められている場所です。シリコーンゴム、ニトリル、天然、ウレタン、ブタジエン - スチレンなどゴムは弾性材料と同義です.

弾性バンドの合成

最後に、弾性バンドの合成プロセスについて簡単に説明します。.

それらのエラストマーを合成するためのポリマーの供給源は、天然ラテックス、特にHevea brasiliensisの木から得られる。これは乳白色で樹脂状の物質で、精製された後、酢酸とホルムアルデヒドと混合されます。.

この混合物からスラブが得られ、それからそれを絞りそしてそれにブロック形状を与えることにより水が抽出される。これらのブロックはミキサーでより小さな片に切断され、そこで加熱され、そして顔料と硫黄が加硫のために加えられる。.

次に、それらを切断して押出し加工して中空ロッドを得、その中でそれらは支持体として滑石を有するアルミニウムのロッドを占める。.

そして最後に、ロッドは加熱されてアルミニウム製の支持体から取り外され、最後に切断される前にローラーによって絞られる。各裁判所はリーグを生成し、無数のカットはそれらのトンを生成します.

参考文献

  1. ウィキペディア（２０１８）。弾力性（物理学）取得元：en.wikipedia.org
  2. Odian G.（1986）エラストマー合成の紹介。 Ｌａｌ Ｊ．、Ｍａｒｋ Ｊ． （eds）エラストマーとゴム弾性の進歩Springer、Boston、MA
  3. ソフトロボットツールキット（Ｓ．Ｆ．）。エラストマー以下から取得しました：softroboticstoolkit.com
  4. 第16章、第17章、第18章 - プラスチック、繊維、エラストマー。 [PDF]取得元：fab.cba.mit.edu
  5. エラストマー合成[PDF]取得元：gozips.uakron.edu
  6. Advameg、Inc.（2018）。輪ゴム以下から取得しました：madehow.com.