VẬT LIỆU ĐÀN HỒI ĐƯỢC TỔNG HỢP NHƯ THẾ NÀO? - HÓA HỌC - 2025

Để tổng hợp một vật liệu đàn hồi , trước tiên, người ta phải có kiến ​​thức về loại polyme mà nó được tạo thành; bởi vì, nếu không, việc chế tạo nhựa hoặc sợi sẽ được tạo ra. Biết được điều này, các polyme được xem xét là những polyme được gọi là chất đàn hồi.

Vì vậy, chất đàn hồi tạo nên vật liệu đàn hồi; Nhưng chúng là gì? Chúng khác với các polyme khác như thế nào? Làm thế nào để bạn biết liệu vật liệu tổng hợp có thực sự có tính chất đàn hồi hay không?

Nguồn: Pxhere

Một trong những ví dụ đơn giản nhất của vật liệu đàn hồi là dây thun (hoặc dây cao su) để buộc các tờ báo, bông hoa hoặc một tờ tiền. Nếu chúng bị kéo căng, quan sát thấy chúng biến dạng theo chiều dọc, sau đó trở lại hình dạng ban đầu.

Nhưng, nếu vật liệu bị biến dạng vĩnh viễn, thì nó không đàn hồi, mà là chất dẻo. Có một số thông số vật lý cho phép phân biệt giữa các vật liệu này, chẳng hạn như mô đun Young của chúng, điểm chảy của chúng và nhiệt độ chuyển tiếp 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 hoạt động như vậy.

Từ đây nảy sinh nhiều khả năng, hỗn hợp và tổng hợp, chịu sự biến hóa vô tận; tất cả những điều này để hội tụ vào đặc tính "đơn giản" của tính đàn hồi.

Nguyên liệu thô

Như đã đề cập ở phần đầu, vật liệu đàn hồi được làm từ chất đàn hồi. Đến lượt nó, yêu cầu các polyme khác hoặc các "mảnh phân tử" nhỏ hơn; nghĩa là, chất đàn hồi cũng có giá trị tổng hợp riêng của chúng từ tiền polyme.

Mỗi trường hợp đòi hỏi phải nghiên cứu cẩn thận các biến số của quá trình, các điều kiện và lý do tại sao với các polyme này lại tạo ra chất đàn hồi và do đó, vật liệu đàn hồi "hoạt động".

Nếu không đi vào chi tiết, đây là một loạt các polyme được sử dụng cho mục đích này:

-Polyisocyanate

-Polyol polyester

- Chất tạo thành ethylene và propylene (tức là hỗn hợp polyethylene và polypropylene)

-Polyisobutylene

-Polysulfua

-Polysiloxan

Bên cạnh nhiều người khác. Chúng 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 sự tổng hợp bao hàm sự cần thiết phải nắm vững 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 diễn ra; 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 các chất đàn hồi có điểm gì chung? Các thuộc tính của cái trước sẽ hiệp đồng (tổng thể lớn hơn tổng các phần của nó) với cái sau.

Để bắt đầu, chúng phải có cấu trúc không 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, sự quay của các liên kết đơn không được gây ra lực đẩy steric giữa các nhóm thế.

Ngoài ra, polyme không được phân cực, nếu không, tương tác giữa các phân tử của nó sẽ mạnh hơn và nó sẽ cho thấy độ cứng cao hơn.

Vì vậy, polyme phải có: đơn vị không đối xứng, không phân cực và linh hoạt. Nếu chúng đáp ứng tất cả các đặc điểm phân tử này, thì chúng đại diện cho một điểm khởi đầu tiềm năng để có được chất đàn hồi.

Tổng hợp chất đàn hồi

Sau khi chọn nguyên liệu thô và tất cả các biến số của quá trình, quá trình tổng hợp các chất đàn hồi vẫn tiếp tục. Sau khi được tổng hợp, và sau một loạt xử lý vật lý và hóa học, vật liệu đàn hồi được tạo ra.

Nhưng, các polyme đã chọn phải trải qua những biến đổi nào để trở thành chất đàn hồi?

Họ phải trải qua một liên kết chéo hoặc bảo dưỡng (liên kết chéo, bằng tiếng Anh); nghĩa là, các chuỗi cao phân tử của nó sẽ kết nối với nhau bằng các cầu nối phân tử, xuất phát từ các phân tử hoặc polyme đa chức hoặc đa chức (có khả năng tạo thành hai hoặc nhiều liên kết cộng hóa trị mạnh). Hình ảnh dưới đây tóm tắt những điều trên đã nói:

Nguồn: Gabriel Bolívar

Các đường màu tím đại diện cho các chuỗi polyme hoặc các khối "cứng hơn" của chất đàn hồi; trong khi các đường màu đen là phần linh hoạt nhất. Mỗi vạch màu tím có thể bao gồm một polyme khác nhau, mềm dẻo hơn hoặc cứng hơn so với đường đứng trước hoặc sau.

Chức năng của các cầu phân tử này là gì? Điều đó cho phép chất đàn hồi tự cuộn lại (chế độ tĩnh), để có thể mở ra dưới áp lực kéo giãn (chế độ đàn hồi) nhờ vào tính linh hoạt của các liên kết của nó.

Lò xo ma thuật (ví dụ như Slinky của Toystory) hoạt động hơi giống với cách chất đàn hồi hoạt động.

Lưu hóa

Trong số tất cả các quy trình liên kết ngang, lưu hóa là một trong những quy trình được biết đến nhiều nhất. Tại đây, các chuỗi polyme được kết nối với nhau bằng các cầu lưu huỳnh (SSS…).

Quay trở lại hình trên, những cây cầu sẽ không còn là màu đen nữa mà là màu vàng. Quá trình này rất cần thiết trong sản xuất lốp xe.

Điều trị vật lý và hóa học bổ sung

Khi các chất đàn hồi đã được tổng hợp, các bước tiếp theo là xử lý vật liệu tạo thành để tạo cho chúng những đặc tính riêng biệt. Mỗi vật liệu có cách xử lý riêng, trong số đó là gia nhiệt, đúc hoặc mài, hoặc "xử lý" vật lý khác.

Trong các bước này, chất màu và các hóa chất khác được thêm vào để đảm bảo độ đàn hồi của nó. Tương tự như vậy, mô đun Young, Tg và giới hạn co giãn của nó được đánh giá là phân tích chất lượng (ngoài các biến khác).

Sau đó, nó là nơi mà thuật ngữ chất đàn hồi được chôn vùi bởi từ 'cao su'; cao su silicone, nitrile, tự nhiên, uretan, butadien-styren, v.v. Cao su đồng nghĩa với vật liệu đàn hồi.

Tổng hợp dây thun

Cuối cùng, một mô tả ngắn gọn về quá trình tổng hợp dây thun sẽ được đưa ra.

Nguồn polyme để tổng hợp các chất đàn hồi của nó được lấy từ mủ tự nhiên, đặc biệt là từ cây Hevea brasiliensis. Đây là một chất nhựa màu trắng đục, trải qua quá trình tinh chế và sau đó được trộn với axit axetic và formaldehyde.

Từ hỗn hợp này thu được một phiến đá, từ đó nước được chiết xuất bằng cách ép nó và tạo cho nó hình dạng của một khối. Những khối này được cắt thành nhiều phần nhỏ hơn trong máy trộn, nơi chúng được làm nóng và các chất màu và lưu huỳnh được thêm vào để lưu hóa.

Sau đó, chúng được cắt và đùn để thu được các thanh rỗng, bên trong chúng sẽ chiếm một thanh nhôm có bột talc làm giá đỡ.

Và cuối cùng, các thanh này được nung nóng và lấy ra khỏi giá đỡ bằng nhôm của chúng, để được ép lại lần cuối bằng con lăn trước khi bị cắt; Mỗi lần cắt tạo ra một giải đấu, và vô số lần cắt tạo ra hàng tấn chúng.

Người giới thiệu

1. Wikipedia. (2018). Tính đàn hồi (vật lý). Khôi phục từ: en.wikipedia.org
2. Odian G. (1986) Giới thiệu về Tổng hợp chất đàn hồi. Trong: Lal J., Mark JE (eds) Những tiến bộ trong chất đàn hồi và độ đàn hồi cao su. Springer, Boston, MA
3. Bộ công cụ robot mềm. (sf). Chất đàn hồi. Khôi phục từ: softroboticstoolkit.com
4. Chương 16, 17, 18-Chất dẻo, Xơ, Chất đàn hồi. . Được khôi phục từ: fab.cba.mit.edu
5. Tổng hợp elastomer. . Được khôi phục từ: gozips.uakron.edu
6. Advameg, Inc. (2018). Dây cao su. Khôi phục từ: madehow.com.