A síntese de materiais elásticos envolve a criação de substâncias capazes de se deformarem e retornarem à sua forma original quando submetidas a uma força externa. Esses materiais são amplamente utilizados em diversos setores, como na fabricação de roupas, calçados, equipamentos esportivos, entre outros. A síntese de materiais elásticos pode ser realizada através de diferentes processos, como a polimerização de monômeros, a adição de agentes de reticulação ou a modificação de polímeros já existentes. Cada método de síntese resulta em materiais elásticos com propriedades específicas, permitindo atender às diferentes demandas da indústria e da sociedade.
A produção do elástico: conheça o processo de fabricação desse material essencial.
Os elásticos são materiais essenciais em nosso dia a dia, sendo amplamente utilizados em diversos setores, desde a indústria têxtil até a área da saúde. Mas você já parou para pensar como é sintetizado um material elástico?
O processo de fabricação do elástico pode variar de acordo com o tipo de material utilizado, mas de forma geral, envolve a mistura de polímeros, aditivos e outros componentes em um maquinário específico. Essa mistura é aquecida e moldada em diferentes formas e tamanhos, de acordo com a finalidade do elástico.
Um dos materiais mais comuns na produção de elásticos é o látex, que é extraído da seringueira. O látex passa por um processo de vulcanização, que consiste em adicionar enxofre e outros compostos químicos para aumentar a sua elasticidade e resistência.
Após o processo de vulcanização, o elástico é cortado e embalado, pronto para ser distribuído e utilizado em diversos produtos. Desde roupas até equipamentos médicos, os elásticos desempenham um papel fundamental em nossa sociedade.
Portanto, da extração do látex até a produção final do elástico, todo o processo envolve técnicas e tecnologias avançadas para garantir a qualidade e eficiência desse material tão versátil e indispensável.
Qual é a definição de material elástico e como funciona sua propriedade elástica?
Um material elástico é aquele que tem a capacidade de se deformar quando submetido a uma força externa e retornar à sua forma original quando a força é removida. A propriedade elástica de um material está relacionada à sua capacidade de armazenar energia em sua estrutura molecular e liberá-la quando a força externa é retirada.
Os materiais elásticos são compostos por moléculas que possuem ligações fracas entre si, o que permite que elas se movam e se reorganizem quando uma força é aplicada. Quando a força deforma o material, as moléculas se afastam umas das outras, armazenando energia potencial elástica. Assim que a força é removida, as moléculas retornam à sua posição original, liberando a energia armazenada e fazendo com que o material volte à sua forma inicial.
Como é sintetizado um material elástico?
Para sintetizar um material elástico, os cientistas geralmente utilizam polímeros, que são macromoléculas formadas por repetições de unidades menores chamadas monômeros. A estrutura molecular dos polímeros permite que eles se estiquem e se contraiam, tornando-os materiais ideais para aplicações elásticas.
Os polímeros podem ser sintetizados por meio de diferentes métodos, como a polimerização em cadeia, onde os monômeros são ligados em uma sequência linear, ou a polimerização em etapas, onde os monômeros se combinam em etapas separadas. Durante o processo de síntese, os cientistas podem modificar a estrutura dos polímeros para ajustar suas propriedades elásticas, como a resistência e a flexibilidade.
Origem do elástico: uma breve história sobre o surgimento desse acessório tão útil.
A história do elástico remonta a milhares de anos atrás, quando os povos antigos descobriram que certos materiais tinham a capacidade de se esticar e voltar à sua forma original. No entanto, foi apenas no século XIX que o elástico como conhecemos hoje foi desenvolvido.
Em 1820, o inventor britânico Thomas Hancock descobriu que a borracha poderia ser usada como um material elástico. Ele desenvolveu um processo de vulcanização que permitia que a borracha fosse aquecida e moldada em diferentes formas sem perder sua elasticidade. Foi assim que o elástico começou a ser produzido em larga escala e utilizado em uma variedade de aplicações.
Hoje em dia, o elástico é um acessório indispensável em diversas áreas, desde a moda até a indústria automobilística. Sua capacidade de se esticar e voltar à forma original torna-o extremamente versátil e útil em uma variedade de situações.
Como é sintetizado um material elástico?
Para sintetizar um material elástico, são utilizados diferentes processos de fabricação, dependendo do tipo de material em questão. Um dos métodos mais comuns é a polimerização, onde moléculas de monômero são combinadas para formar cadeias longas de polímero.
Essas cadeias poliméricas são então processadas e moldadas de acordo com as especificações desejadas, resultando em um material elástico com propriedades únicas. Alguns dos materiais elásticos mais comuns incluem a borracha natural, o poliuretano e o elastano.
Em resumo, a síntese de um material elástico envolve a combinação de moléculas para formar cadeias poliméricas que possuem a capacidade de se esticar e voltar à sua forma original. Esse processo complexo resulta em um material versátil e essencial em diversas aplicações do dia a dia.
Como é sintetizado um material elástico?
Para sintetizar um material elástico , é preciso primeiro ter conhecimento sobre que tipo de polímero o compõe; pois, caso contrário, estaria formulando a elaboração de um plástico ou uma fibra. Sabendo disso, os polímeros que devem ser considerados são os chamados elastômeros .
Então, os elastômeros compõem os materiais elásticos; Mas o que são? Como eles diferem de outros polímeros? Como você sabe se o material sintetizado realmente tem propriedades elásticas?
Um dos exemplos mais simples de um material elástico é encontrado nas faixas elásticas (ou ligas) que amarram jornais, flores ou um maço de notas. Se eles se esticarem, será observado que eles se deformam longitudinalmente e retornam à sua forma original.
Mas, se o material se deforma permanentemente, não é elástico, mas plástico. Existem vários parâmetros físicos que permitem a discriminação entre esses materiais, como módulo de Young, limite de elasticidade e temperatura de transição vítrea (Tg).
Além dessas qualidades físicas, os materiais quimicamente elásticos também devem atender a certos critérios moleculares para se comportar como tal.
Daí uma ampla gama de possibilidades, misturas e síntese, sujeitas a uma série de variáveis; tudo isso para convergir para a característica “simples” da elasticidade.
Matéria prima
Como mencionado no início, os materiais elásticos são feitos de elastômeros. Este último, por sua vez, requer outros polímeros ou “pedaços moleculares” menores; isto é, os elastômeros também merecem sua própria síntese a partir de pré-polímeros.
Cada caso requer um estudo completo das variáveis do processo, das condições e por que com esses polímeros “o elastômero resultante e, portanto, o material elástico” funciona.
Sem entrar em detalhes, há uma série de polímeros usados para esta finalidade:
-Poliisocianato
-Poliéster poliéster
-Colímeros de etileno e propileno (ou seja, misturas de polietileno e polipropilenos)
-Poliisobutileno
-Polisulfetos
-Polisiloxano
Além de muitos outros. Eles reagem entre si através de diferentes mecanismos de polimerização, entre os quais: condensação, adição ou via radicais livres.
Portanto, cada síntese implica a necessidade de domínio da cinética da reação, a fim de garantir as condições ideais de seu desenvolvimento. Além disso, onde a síntese ocorrerá, entra em jogo; isto é, o reator, seu tipo e as variáveis de processo.
Características moleculares
O que todos os polímeros usados para a síntese de elastômeros têm em comum? As propriedades do primeiro criarão sinergia (o todo é maior que a soma de suas partes) com o do último.
Para começar, eles devem ter estruturas assimétricas e, portanto, ser o mais heterogêneo possível. Suas estruturas moleculares devem necessariamente ser lineares e flexíveis; isto é, a rotação das ligações simples não deve causar repulsões estéricas entre os grupos substituintes.
Além disso, o polímero não deve ser muito polar, pois, caso contrário, suas interações intermoleculares serão mais fortes e mostrarão maior rigidez.
Portanto, os polímeros devem ter: unidades assimétricas, não polares e flexíveis. Se eles atenderem a todas essas características moleculares, eles representam um potencial ponto de partida para a obtenção de um elastômero.
Síntese de elastômeros
Tendo selecionado a matéria-prima e todas as variáveis de processo, a síntese de elastômeros é continuada. Uma vez sintetizado, e após uma série subsequente de tratamentos físicos e químicos, o material elástico é criado.
Mas que transformações os polímeros selecionados devem sofrer para se tornar elastômeros?
Eles precisam sofrer reticulação ou cura ( reticulação ); isto é, suas cadeias poliméricas serão conectadas umas às outras por pontes moleculares, provenientes de moléculas ou polímeros bi ou polifuncionais (capazes de formar duas ou mais ligações covalentes fortes). A imagem abaixo resume o que foi dito acima:
As linhas roxas representam as cadeias poliméricas ou os blocos “mais rígidos” dos elastômeros; enquanto as linhas pretas são a parte mais flexível. Cada linha roxa pode consistir em um polímero diferente, mais flexível ou rígido em relação ao que precede ou prossegue.
Qual o papel dessas pontes moleculares? Para permitir o enrolamento do elastômero em si mesmo (modo estático), pode ser implantado sob uma pressão de alongamento (modo elástico), graças à flexibilidade de seus elos.
A mola mágica (Slinky, por exemplo, Toystory) se comporta de maneira semelhante à dos elastômeros.
Vulcanização
Entre todos os processos de reticulação, a vulcanização é um dos mais conhecidos. Aqui, as cadeias poliméricas são interconectadas por pontes de enxofre (SSS …).
Voltando à imagem acima, as pontes não seriam mais pretas, mas amarelas. Este processo é indispensável na fabricação dos pneus.
Tratamentos físicos e químicos adicionais
Elastômeros sintetizados, os próximos passos são tratar o material resultante para obter características únicas. Cada material tem seu próprio tratamento, entre os quais aquecimento, moldagem ou retificação, ou outras “curas” físicas.
Nestas etapas, pigmentos e outras substâncias químicas são adicionados para garantir sua elasticidade. Da mesma forma, seu módulo de Young, sua Tg e seu limite de elasticidade são avaliados como análise de qualidade (além de outras variáveis).
É aqui que o termo elastômero é enterrado pela palavra ‘borracha’; Silicone, nitrilo, borrachas naturais, uretanos, butadieno-estireno, etc. Borrachas são sinônimos de material elástico.
Síntese de faixas elásticas
Finalmente, será apresentada uma breve descrição do processo de síntese das bandas elásticas.
A fonte de polímeros para a síntese de seus elastômeros é obtida a partir do látex natural, especificamente da árvore Hevea brasiliensis. Trata-se de uma substância leitosa e resinosa, que é submetida a purificação e depois misturada com ácido acético e formaldeído.
A partir dessa mistura é obtida uma laje, da qual a água é extraída apertando-a e dando-lhe uma forma de bloco. Esses blocos são cortados em pedaços menores em um misturador, onde são aquecidos e pigmentos e enxofre são adicionados para vulcanização.
Em seguida, são cortados e submetidos a extrusão, para obter hastes ocas, nas quais ocupam uma varinha de alumínio com talco como suporte.
E, finalmente, as hastes são aquecidas e removidas do suporte de alumínio, para serem apertadas pela última vez por um rolo antes de serem cortadas; Cada corte gera uma liga e inúmeros cortes geram toneladas deles.
Referências
- Wikipedia (2018). Elasticidade (física). Recuperado de: en.wikipedia.org
- Odian G. (1986) Introdução à síntese de elastômeros. In: Lal J., Mark JE (eds) Avanços em elastômeros e elasticidade de borracha. Springer, Boston, MA
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- Capítulo 16, 17, 18 – Plásticos, fibras, elastômeros. [PDF]. Recuperado de: fab.cba.mit.edu
- Síntese de elastômero [PDF]. Recuperado de: gozips.uakron.edu
- Advameg, Inc. (2018). Elástico. Recuperado de: madehow.com.