Bahan elastis adalah sesuatu yang hadir dalam kehidupan kita sehari-hari. Ada untuk semuanya, seperti karet gelang untuk mengikat tas, gelang karet, balon, ban …
Selanjutnya, kita akan melihat bagaimana bahan elastis disintesis , menjelaskan apa komponennya, polimer, selain menunjukkan sifat molekulnya dan beberapa indeks yang diperhitungkan dalam industri.
- Artikel terkait: ” 11 jenis reaksi kimia “
Apa itu polimer elastis?
Bahan elastis, yang dikenal sebagai polimer elastis, adalah bahan yang dapat berubah bentuk dengan menerapkan gaya saat diterapkan . Segera setelah benda elastis tidak lagi dikenai gaya ini, ia akan kembali ke bentuk semula. Jika tidak, jika bahannya berubah bentuk secara permanen, kita tidak akan berbicara tentang sesuatu yang elastis, tetapi tentang bahan plastik.
Bahan elastis telah dikenal manusia sejak zaman dahulu, sejak mereka ada di alam. Namun, terlepas dari kenyataan bahwa polimer secara alami ada dalam benda-benda seperti karet, manusia merasa perlu untuk membuatnya secara sintetis, yaitu di laboratorium .
Beberapa contoh bahan elastis, selain yang sudah disebutkan, kita memiliki karet gelang untuk menutup kantong makanan, balon, gelang karet, lateks …
Apa itu polimer?
Polimer adalah makromolekul yang dibentuk oleh penyatuan ikatan kovalen dari satu atau lebih unit sederhana , yang akan menjadi monomer. Biasanya makromolekul ini organik, yaitu mengandung atom karbon dalam strukturnya. Rantai ini biasanya panjang, dan dihubungkan oleh gaya Van der Waals, ikatan hidrogen, dan interaksi hidrofobik.
Salah satu cara untuk mengklasifikasikan polimer didasarkan pada respons mekanisnya terhadap suhu tinggi. Itu sebabnya ada dua jenis polimer.
1. Polimer termoplastik
Polimer termoplastik melunak ketika mengalami suhu tinggi , bahkan meleleh. Ketika suhu rendah mereka mengeras. Proses ini sepenuhnya reversibel dan dapat diulang lagi dan lagi.
Namun, jika suhu yang sangat tinggi tercapai, degradasi ireversibel dapat terjadi, karena getaran molekuler antara monomer zat sangat kuat sehingga dapat memutuskan ikatan kovalennya.
Bahan-bahan ini biasanya diproduksi dengan aplikasi suhu dan tekanan tinggi secara bersamaan. Ketika suhu meningkat, kekuatan ikatan sekunder melemah , memfasilitasi pergerakan relatif dari rantai yang membentuk polimer.
Kebanyakan polimer linier dan polimer dengan struktur bercabang, dengan rantai fleksibel, adalah termoplastik, yang lunak dan ulet.
2. Polimer termoset
Polimer termoset adalah polimer yang tetap keras terlepas dari berapa banyak suhu yang diterapkan padanya .
Ketika mereka mulai dikenai panas, ikatan silang kovalen terjadi antara rantai molekul yang berdekatan. Karena itu, pergerakan antara monomer polimer terbatas, mencegah getaran dan rotasinya. Namun, jika suhu terlalu tinggi, ikatan silang terputus dan degradasi polimer terjadi.
Polimer termoset umumnya lebih keras dibandingkan dengan termoplastik. Beberapa contoh polimer jenis ini adalah pada resin epoksi, karet vulkanisir dan resin poliester fenolik.
Bagaimana bahan elastis disintesis?
Bahan elastis terbuat dari elastomer, yang umumnya merupakan polimer termoplastik, yang memberi mereka karakteristik utama: elastisitas dan deformasi yang mudah tetapi tidak permanen .
Ada banyak zat yang memungkinkan untuk membuat bahan elastis. Beberapa polimer yang digunakan untuk mensintesis elastik adalah: poliol-poliester, poliisosianat, kopolimer etilena dan propilena, poliisobutilena, polisulfida, dan polisiloksan.
Ketika zat-zat ini dicampur, mereka bereaksi satu sama lain melalui mekanisme polimerisasi yang berbeda , di antaranya adalah kondensasi, adisi atau jalur radikal bebas.
Karakteristik molekul elastomer
Agar kombinasi polimer tertentu pada akhirnya menghasilkan elastomer atau bahan elastis, kombinasi dari mereka perlu melakukan semacam sinergi, menghasilkan sesuatu yang lebih besar daripada jumlah sederhana bagian-bagiannya.
Persyaratan pertama adalah bahwa mereka memiliki struktur asimetris dan, oleh karena itu, mereka harus seberbeda mungkin. Struktur mereka pada tingkat molekuler harus linier dan fleksibel, memungkinkan, seperti yang telah kita sebutkan dengan polimer termoplastik, bahwa rantai molekul dapat bergetar tanpa memutuskan tautan.
Syarat kedua adalah bahwa polimer tidak terlalu polar, yaitu tidak memiliki muatan terlalu banyak pada salah satu tanda atau tanda lainnya , karena jika demikian, interaksi antarmolekul akan lebih kuat dan kekakuan yang lebih besar akibat gaya tarik ( ketika Hal yang sama terjadi dengan magnet positif dengan magnet negatif).
Persyaratan ketiga adalah bahwa polimer ini fleksibel , bahwa mereka mengakui beberapa deformasi ketika beberapa jenis gaya diterapkan pada mereka. Jika polimer ini memenuhi ketiga persyaratan ini, maka situasi yang sempurna akan dihasilkan untuk sintesis elastomer.
- Anda mungkin tertarik: ” 9 sifat umum materi “
Sintesis elastomer
Polimer yang akan menghasilkan elastomer harus mengalami serangkaian proses fisik dan kimia.
1. Tautan silang
Dalam proses ini, dicapai bahwa rantai molekul bergabung satu sama lain melalui jembatan , yang mampu membentuk dua atau lebih ikatan kovalen yang kuat.
Jembatan molekuler ini memungkinkan elastomer untuk menggelinding sendiri saat dalam cara diam atau statis, sementara, ketika mengalami beberapa jenis peregangan, elastomer bisa dalam cara elastis berkat fleksibilitas ikatan ini.
2. Vulkanisasi
Meskipun ini adalah proses yang akan ditemukan dalam crossover, menarik untuk menyebutkan penjelasan yang lebih rinci secara terpisah.
Vulkanisasi adalah salah satu proses paling terkenal untuk mendapatkan elastomer. Dalam proses ini, rantai polimer saling berhubungan dengan jembatan belerang (SSS …) .
3. Setelah mendapatkan elastomer
Ketika elastomer telah disintesis, langkah selanjutnya terdiri dari perlakuan berbeda untuk memberi mereka karakteristik tertentu.
Setiap bahan akan digunakan untuk tujuan yang berbeda, oleh karena itu juga akan menerima berbagai perawatan , di antaranya kita dapat menemukan pemanasan, pencetakan atau jenis pengawetan fisik lainnya, yaitu memberi bentuk.
Dalam fase proses inilah pigmen ditambahkan untuk memberikan warna objek elastis yang dihasilkan, selain memasukkan zat kimia lain yang akan memastikan elastisitasnya. Juga pada tahap ini di mana tiga aspek mendasar dievaluasi untuk memastikan kualitas bahan elastis: modulus Young, suhu transisi gelas (Tg) dan batas elastisitas.
Modulus Young adalah indeks yang menunjukkan bagaimana bahan elastis berperilaku sesuai dengan arah di mana gaya diterapkan.
Tg adalah suhu di mana transformasi semu termodinamika terjadi pada bahan kaca . Polimer menurunkan densitas, kekakuan dan kekerasannya pada suhu tersebut. Hal ini dapat dilihat pada kaca dan bahan anorganik amorf.
Batas elastisitas mengacu pada tegangan maksimum yang dapat ditahan oleh bahan elastis tanpa mengalami deformasi ireversibel.
Setelah memeriksa indeks ini dan melihat bahwa elastomer berfungsi, inilah saatnya biasanya disebut karet dari semua jenis: silikon, nitril, uretana, butadiena-stirena …
Beberapa bahan melar
Selanjutnya kita akan melihat beberapa bahan elastis dan terbuat dari apa.
1. Poliester
Poliester adalah serat yang diproduksi, dan terdiri dari polimer apa pun yang berasal dari sintetik yang berantai panjang. Dalam polimer ini, sekitar 85% senyawanya adalah ester asam tereflalat .
2. nilon
Nylon adalah polimer buatan, milik kelompok poliamida. Ini dihasilkan oleh polikondensasi asam seperti diamina. Yang paling terkenal adalah PA6.6.
3. Lycra
Lycra adalah serat sintetis yang dikenal sebagai zat yang sangat elastis dan tahan. Ini adalah kopolimer uretan-urea, terdiri dari sekitar 95% poliuretan tersegmentasi . Dalam produksinya, berbagai macam bahan mentah dicampur, seperti prapolimer, yang merupakan struktur utama serat ini.
Referensi bibliografi.
- Odian G. (1986) Pengantar Sintesis Elastomer. Dalam: Lal J., Mark JE (eds) Kemajuan dalam Elastomer dan Elastisitas Karet. Springer, Boston, MA