Эластомер

Полимер с резиноподобными эластичными свойствами.

Эластомер — это полимер , обладающий вязкоупругостью (т.е. как вязкостью , так и эластичностью ) и слабыми межмолекулярными силами , как правило, с низким модулем Юнга (Е) и высокой деформацией разрушения по сравнению с другими материалами. ^[1] Термин « сумка из эластичного полимера» [ ^2] часто используется как синоним каучука , хотя последний предпочтительнее, когда речь идет о вулканизатах . ^[3] Каждый из мономеров , образующих полимер, обычно представляет собой соединение нескольких элементов, среди которых углерод , водород , кислород и кремний . Эластомеры представляют собой аморфные полимеры, температура которых поддерживается выше температуры стеклования , поэтому значительная молекулярная реконформация возможна без разрыва ковалентных связей . Таким образом, при температуре окружающей среды такие каучуки относительно податливы (E ≈ 3 МПа ) и деформируются. Их основное применение — уплотнения , клеи и формованные гибкие детали. ^{[ нужна цитата ]}

Определение IUPAC эластомера в химии полимеров

Резиноподобные твердые вещества, обладающие упругими свойствами, называются эластомерами. Полимерные цепи удерживаются вместе в этих материалах относительно слабыми межмолекулярными связями , которые позволяют полимерам растягиваться в ответ на макроскопические напряжения.

(А) представляет собой ненапряженный полимер; (B) — тот же полимер под напряжением. Когда напряжение будет снято, оно вернется к конфигурации А. (Точки обозначают перекрестные ссылки)

Эластомеры обычно являются термореактивными (требующими вулканизации), но также могут быть термопластичными (см. Термопластичный эластомер ). Длинные полимерные цепи сшиваются во время отверждения (т.е. вулканизации). Молекулярную структуру эластомеров можно представить как структуру «спагетти с фрикадельками», где фрикадельки обозначают поперечные связи. Эластичность обусловлена ​​способностью длинных цепей перенастраиваться для распределения приложенного напряжения. Ковалентные поперечные связи гарантируют, что эластомер вернется к своей исходной конфигурации после снятия напряжения.

Crosslinking most likely occurs in an equilibrated polymer without any solvent. The free energy expression derived from the Neohookean model of rubber elasticity is in terms of free energy change due to deformation per unit volume of the sample. The strand concentration, v, is the number of strands over the volume which does not depend on the overall size and shape of the elastomer.^[4] Beta relates the end-to-end distance of polymer strands across crosslinks over polymers that obey random walk statistics.

${\displaystyle \Delta f_{d}={\frac {\Delta F_{d}}{V}}={\frac {K_{B}T\nu _{el}\beta \lambda _{1}p^{2}+\lambda _{2}p+2\lambda _{3}p^{2}-3}{2}}}$

${\displaystyle v_{el}={\frac {n_{el}}{V}},\beta =1}$

In the specific case of shear deformation, the elastomer besides abiding to the simplest model of rubber elasticity is also incompressible. For pure shear we relate the shear strain, to the extension ratios lambdas. Pure shear is a two-dimensional stress state making lambda equal to 1, reducing the energy strain function above to:

${\displaystyle \Delta f_{d}={\frac {k_{B}T\nu _{s}\beta \gamma ^{2}}{2}}}$

To get shear stress, then the energy strain function is differentiated with respect to shear strain to get the shear modulus, G, times the shear strain:

${\displaystyle \sigma _{12}={\frac {d(\Delta f_{d})}{d\gamma }}=G\gamma }$

Shear stress is then proportional to the shear strain even at large strains.^[5] Notice how a low shear modulus correlates to a low deformation strain energy density and vice versa. Shearing deformation in elastomers, require less energy to change shape than volume.

${\displaystyle \Delta f_{d}=W={\frac {G(\lambda _{1p}^{2}+\lambda _{2p}^{2}+\lambda _{3p}^{2}-3)}{2}}}$

Examples

Unsaturated rubbers that can be cured by sulfur vulcanization:

• Natural polyisoprene: cis-1,4-polyisoprene natural rubber (NR) and trans-1,4-polyisoprene gutta-percha
• Synthetic polyisoprene (IR for isoprene rubber)
• Polybutadiene (BR for butadiene rubber)
• Chloroprene rubber (CR), polychloroprene, neoprene
• Butyl rubber (copolymer of isobutene and isoprene, IIR)
  • Halogenated butyl rubbers (chloro butyl rubber: CIIR; bromo butyl rubber: BIIR)
• Styrene-butadiene rubber (copolymer of styrene and butadiene, SBR)
• Nitrile rubber (copolymer of butadiene and acrylonitrile, NBR), also called Buna N rubbers
  • Hydrogenated nitrile rubbers (HNBR) Therban and Zetpol

Saturated rubbers that cannot be cured by sulfur vulcanization:

• EPM (ethylene propylene rubber, a copolymer of ethene and propene) and EPDM rubber (ethylene propylene diene rubber, a terpolymer of ethylene, propylene and a diene-component)
• Epichlorohydrin rubber (ECO)
• Acrylic rubber (ACM, ABR)
• Silicone rubber (SI, Q, VMQ)
• Фторсиликоновый каучук (FVMQ)
• Фторэластомеры ( FKM и FEPM) Viton , Tecnoflon , Fluorel, Aflas и Dai-El.
• Перфторэластомеры ( ФФКМ ) Текнофлон ПФР, Калрез , Хемраз, Перласт
• Полиэфирные блок-амиды (ПЭБА)
• Хлорсульфированный полиэтилен (ХСМ)
• Этиленвинилацетат (ЭВА)

Различные другие типы эластомеров :

• Термопластичные эластомеры (TPE)
• Белки резилин и эластин _
• Полисульфидный каучук
• Эластолефин , эластичное волокно, используемое в производстве тканей.
• Поли (дихлорфосфазен) , «неорганический каучук», полученный в результате полимеризации гексахлорфосфазена.

Смотрите также

• Литье из жидкого эластомера
• Эластичность резины

Рекомендации

1. Де, Садхан К. (31 декабря 1996 г.). Справочник технолога по резине, Том 1 (1-е изд.). Смитерс Рапра Пресс. п. 287. ИСБН 978-1859572627. Архивировано из оригинала 07 февраля 2017 г. Проверено 7 февраля 2017 г.
2. Гент, Алан Н. «Эластомерное химическое соединение». Британская энциклопедия . Архивировано из оригинала 07 февраля 2017 г. Проверено 7 февраля 2017 г.
3. Алджер, Марк (21 апреля 1989 г.). Полимерный научный словарь. Спрингер. п. 503. ИСБН 1851662200. Архивировано из оригинала 07 февраля 2017 г. Проверено 7 февраля 2017 г.
4. Бочковска, Анна; Авиетян, Стефан Ф.; Петршко, Станислав; Куржидловский, Кшиштоф Ю. (01 марта 2012 г.). «Механические свойства магнитореологических эластомеров при сдвиговой деформации». Композиты. Часть B: Инженерия . 43 (2): 636–640. doi : 10.1016/j.compositesb.2011.08.026. ISSN  1359-8368.
5. Ляо, Гоцзян; Гун, Синлун; Сюань, Шоуху (01 сентября 2013 г.). «Влияние сдвиговой деформации на нормальную силу магнитореологического эластомера». Материалы писем . 106 : 270–272. doi :10.1016/j.matlet.2013.05.035. ISSN  0167-577X.

Внешние ссылки

• Эффективная и экологичная полимеризация эластомеров, Андреас Динер, менеджер по продукции List AG