¿Cómo se sintetizan los materiales elásticos?

 

Hay muchos tipos de polímeros utilizados para fabricar plásticos, elastómeros, fibras, revestimientos, películas y espumas. Los materiales elásticos son conocidos como polímeros, y en general siempre han existido en la naturaleza y el hombre sabía cómo aprovecharlos, pero aunque los polímeros se pueden encontrar en el ambiente natural, los humanos han creado algunos materiales sintéticos. En otras palabras, se preparan en el laboratorio.

La fuerza motriz de la deformación elástica es un parámetro termodinámico llamado entropía, que mide el grado de desorden en el sistema. La entropía aumenta con el aumento del trastorno. Cuando se aplica un esfuerzo a un elastómero, las corrientes se alargan y se alinean: el sistema es necesario.
A partir de este estado, la entropía aumenta cuando las corrientes regresan a su enredo original.
Este efecto en los trópicos causa dos fenómenos. En primer lugar, al aplicar un esfuerzo al elastómero, aumenta su temperatura; en segundo lugar, el módulo de elasticidad aumenta con el aumento de la temperatura, a diferencia de otros materiales.

Hoy en día, el plástico es muy importante y casi todo lo que utilizamos en nuestro día a día está hecho de piezas de plástico, lo malo es que este material tarda mucho tiempo.
Existen diferentes tipos de plásticos: polietileno, polipropileno, cloruro de polivinilo, acrílico, poliamidas, plásticos termoendurecibles.

Síntesis de elastómeros

Una vez seleccionada la materia prima y todas las variables del proceso, se continúa con la síntesis de los elastómeros. Una vez sintetizado y después de una serie de tratamientos físicos y químicos, se crea el material elástico.
Tienen que pasar por un proceso de reticulación o curado, es decir, sus cadenas poliméricas estarán conectadas entre sí por puentes moleculares, que provienen de moléculas o polímeros bifuncionales o polifuncionales (capaces de formar dos o más enlaces covalentes fuertes).

¿Qué es la síntesis?

Un proceso industrial por el cual es posible crear piezas que son complicadas de obtener mediante otros procedimientos como la forja o el mecanizado. Consiste en reducir el material base a polvo y luego comprimirlo en un molde a cierta presión y calentarlo a una temperatura controlada.

Tipos de polímeros

Hay muchos tipos diferentes de materiales poliméricos que no son familiares y tienen un gran número de aplicaciones, incluyendo plásticos, elastómeros, fibras, recubrimientos, adhesivos, espumas y películas. Dependiendo de sus propiedades, un polímero puede utilizarse en dos o más de estas aplicaciones. Por ejemplo, un plástico, si se cruza y se utiliza por debajo de su temperatura de transición vítrea, puede funcionar satisfactoriamente como elastómero. Un material fibroso puede utilizarse como plástico si no está diseñado.
Una de las propiedades más fascinantes de los materiales elastoméricos es la elasticidad. Es decir, tienen la posibilidad de experimentar grandes deformaciones y recuperar su forma primitiva elásticamente. Probablemente este comportamiento se observó por primera vez en cauchos naturales; sin embargo, en los últimos años se ha sintetizado un gran número de elastómeros con una gran variedad de propiedades.

En ausencia de tensión, los elastómeros son amorfos y se componen de cadenas moleculares muy retorcidas, plegadas y plegadas. La deformación elástica causada por la aplicación de un esfuerzo de tracción, alisamiento, despliegue y alargamiento de las corrientes en la dirección del esfuerzo de tracción. Después de eliminar la tensión, las cadenas recuperan su configuración original y las partes macroscópicas vuelven a su forma primitiva.

Qué es sintetización

La fuerza motriz de la deformación elástica es un parámetro termodinámico llamado entropía, que mide el grado de desorden del sistema. La entropía aumenta con el aumento del trastorno. Cuando se aplica un esfuerzo a un elastómero, las corrientes se alargan y se alinean: se ordena el sistema. A partir de este estado, la entropía aumenta cuando las corrientes regresan a su enredo original. Este efecto en los trópicos causa dos fenómenos. En primer lugar, al aplicar un esfuerzo al elastómero, aumenta su temperatura; en segundo lugar, el módulo de elasticidad aumenta con el aumento de la temperatura, a diferencia de otros materiales.

Materia prima de materiales elásticos

Los materiales elásticos están hechos de elastómeros. Este último, a su vez, requiere otros polímeros más pequeños o «partes moleculares»; es decir, los elastómeros también merecen su propia síntesis prepolimérica.

Cada caso requiere un estudio completo de las variables del proceso, las condiciones y por qué con estos polímeros el elastómero resultante «funciona» y por lo tanto el material elástico. Sin entrar en detalles, tenemos una serie de polímeros utilizados para este propósito:

  1. Poliisocianato
  2. Poliéster-Poliolol
  3. Polímeros de etileno y propileno (es decir, mezclas de polietilenos y polipropilenos)
  4. Poliisobutileno
  5. Polisulfuros
  6. Polisiloxano

Además de muchos otros. Reaccionan entre sí a través de diferentes mecanismos de polimerización, entre los cuales: condensación, adición o vía radicales libres.
Por lo tanto, cada síntesis implica la necesidad de dominar la cinética de la reacción para garantizar las condiciones óptimas para su desarrollo. Del mismo modo, entra en juego el lugar donde se realizará la síntesis, es decir, el reactor, su tipo y las variables del proceso.

Cómo se sintetiza los materiales elásticos

Características moleculares de los materiales conductores

Las propiedades de la primera harán sinergia (el todo es mayor que la suma de sus partes) con la segunda.Para empezar, deberían tener estructuras asimétricas y, por lo tanto, ser lo más heterogéneas posible. Sus estructuras moleculares deben ser necesariamente lineales y flexibles, es decir, la rotación de los enlaces simples no debe causar repulsiones estériles entre los grupos sustitutos.De la misma manera, el polímero no debe ser muy polar, porque, de lo contrario, sus interacciones intermoleculares serán más fuertes y presentarán mayor rigidez.
Por lo tanto, los polímeros deben tener unidades asimétricas, no polares y flexibles. Si reúnen todas estas características moleculares, representan un punto de partida potencial para la obtención de un elastómero.
Tratamientos físicos y químicos adicionales de los materiales elásticos
Los elastómeros sintetizados, los siguientes pasos consisten en tratar el material resultante para darles sus características únicas. Cada material tiene su propio tratamiento, entre los que se encuentran el calentamiento, el moldeado o la rectificación, u otro tipo de «curación» física.
En estos pasos se añaden pigmentos y otros productos químicos que garantizan su elasticidad. Además, el módulo de su Young, su Tg y su límite elástico se evalúan como análisis de calidad (y otras variables).
Es aquí donde el término elastómero se entierra con la palabra «caucho»; cauchos de silicona, nitrilo, naturales, uretanos, butadieno-estireno, etc… El caucho es sinónimo de material elástico.
Síntesis de bandas elásticas
Finalmente, se hará una breve descripción del proceso de síntesis de las bandas elásticas.
La fuente de polímeros para la síntesis de sus elastómeros se obtiene del látex natural, específicamente del árbol Hevea brasilienses. Se trata de una sustancia lechosa y resinosa, que se somete a purificación y luego se mezcla con ácido acético y formaldehído.

De esta mezcla se obtiene una losa de la que se extrae el agua exprimiéndola y dándole forma de bloque. Estos bloques se cortan en trozos más pequeños en una mezcladora, donde se calientan y se añaden los pigmentos y el azufre para su vulcanización.
Luego, se cortan y se someten a extrusión para obtener varillas huecas, dentro de las cuales ocuparán una varilla de aluminio con talco como soporte.
Y finalmente, las varillas son calentadas y retiradas de su soporte de aluminio para ser apretadas por un rodillo una última vez antes de ser cortadas; cada corte genera una aleación y numerosos cortes generan toneladas de ellas.

¿Qué son los polímeros?

El material está compuesto de moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas gigantescas llamadas polímeros.
Los polímeros se producen uniendo cientos de miles de pequeñas moléculas llamadas monómeros que forman enormes cadenas de las más diversas formas. Algunos parecen fideos, otros tienen ramificaciones. Algunas se parecen más a las escaleras y otras son como redes tridimensionales.
Existen polímeros naturales de gran importancia comercial como el algodón, formado por fibras celulósicas. La celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas y se utiliza para hacer telas y papel. La seda es otro polímero natural muy apreciado y es una poliamida tipo nylon. La lana, la proteína del pelo de las ovejas, es otro ejemplo. El caucho de los árboles de hevea y los arbustos de Guayule también son polímeros naturales importantes.
Sin embargo, la mayoría de los polímeros que utilizamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con diversas propiedades y aplicaciones.

Lo que distingue a los polímeros de los materiales compuestos y de las moléculas de tamaño completo son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica porque atraen grandes cadenas de polímeros. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varios tipos.

  1. Naturales, contaminan menos, pero son menos eficientes; los sintéticos, contaminan mucho más, pero son eficientes.
  2. Kevlar: Para hacer cinta adhesiva y tela resistente.
  3. Cianocrilato: Resistol Strong (KolaLoka)
  4. Poliacrilato de sodio: Pañales (interior)
  5. Polynorborn: diversos plásticos.
  6. Membranas plásticas: para cubrir o cubrir estadios, edificios, etc.
  7. Cristales líquidos: aclarar.
  8. Conductores de plástico: Discos, cables.