Koncepcja materiałów syntetycznych, typy i przykłady

The materiały syntetyczne są to materiały wykonane z syntetyzowanych polimerów lub małych cząsteczek. Związki użyte do wytworzenia tych materiałów pochodzą z substancji chemicznych pochodzących z ropy naftowej lub produktów petrochemicznych.

Różne związki chemiczne są używane do wytwarzania różnych rodzajów włókien. Większość materiałów syntetycznych wykonana jest z chemikaliów pochodzących z polimerów, dlatego są one mocniejsze i bardziej odporne.

Materiały syntetyczne stanowią prawie połowę wszystkich materiałów stosowanych we wszystkich dziedzinach technologii tekstylnej. Istnieją różne metody wytwarzania tych materiałów, ale najczęściej stosuje się połączenie. W tym procesie wysokie temperatury są używane do zmiany i kształtowania kształtu i wymiarów włókien lub materiałów syntetycznych.

Materiały te są odporne i oferują cechy przyjazne konsumentom. Niektóre z najczęstszych cech to materiały wodoodporne, materiały rozciągliwe i części odporne na plamy.

Jest to możliwe, ponieważ włókna naturalne są wrażliwe na elementy i mają tendencję do zrywania się z czasem; Oznacza to, że są biodegradowalne. Naturalne włókna są również podatne na uszkodzenia przez szkodniki, które je żywią, tak jak w przypadku ciem, które żywią się bawełną, wełną i jedwabiem.

Włókna syntetyczne są odporne na te szkodniki i nie ulegają uszkodzeniom w wyniku ekspozycji na słońce, wodę lub olej. Niektóre z najbardziej popularnych materiałów syntetycznych to nylon, poliester, włókno węglowe, sztuczny jedwab i elastan lub licra.

W ostatnim czasie pojawił się boom w zakresie wynalezienia nowych materiałów syntetycznych. Dzięki technologii naukowcy odkryli nowe syntetyczne drogi łączenia małych cząsteczek w duże łańcuchy poliestrowe o odpowiednich właściwościach do konkretnych zastosowań..

Przykładem tego są włókna polipropylenowe, które są stosowane w dywanach lub odmianach polietylenu, które są używane do produkcji plastikowych butelek. Udało im się również opracować niezwykle silne substancje, takie jak kevlar.

Rodzaje materiałów syntetycznych i właściwości

Bioplastiki

Tworzywa sztuczne nie ulegają degradacji, więc są doskonałym źródłem zanieczyszczenia środowiska. Ponadto większość tworzyw sztucznych pochodzi z ropy naftowej, która nie jest odnawialna.

Ale technologia umożliwiła przekształcanie odnawialnych zasobów w tworzywa sztuczne i kauczuk syntetyczny. Substancje te są zrównoważone, ponieważ zawierają zasoby kopalne i chociaż nie ulegają jeszcze biodegradacji, stanowią wielki postęp dla nauki.

Nylon

Jest to rodzina polimerów syntetycznych i została po raz pierwszy wyprodukowana w 1935 r .; Było to pierwsze włókno syntetyczne produkowane w masie. Było to spowodowane koniecznością zastąpienia azjatyckiego jedwabiu i konopi w spadochronach podczas II wojny światowej. W tym czasie był używany do produkcji opon, namiotów, poncho i innych materiałów wojskowych. Był nawet używany do robienia papierowych pieniędzy w Stanach Zjednoczonych.

Jest wysoce łatwopalny, pali się zamiast topienia. Jest dość elastyczny; Jest bardzo mocny, bardzo dobrze radzi sobie z owadami, zwierzętami, grzybami i wieloma chemikaliami.

Ma wiele komercyjnych zastosowań w włóknach syntetycznych, takich jak wykładziny podłogowe i wzmocnienia gumowe; Jest również używany do modelowania części samochodowych, zwłaszcza komory silnika, oraz w urządzeniach elektrycznych, szczoteczkach do zębów, dywanach, pończochach nylonowych i tkaninach odzieżowych..

Solidny nylon jest również używany do produkcji szczotek do włosów i części mechanicznych, takich jak śruby i koła zębate. Żywice nylonowe są stosowane w niektórych opakowaniach żywności; zwłaszcza w tych, które są w torbach do piekarnika oraz w opakowaniach kiełbas i mięsa.

Związki z tworzyw sztucznych

Jest to nazwa nadana tworzywom sztucznym, które zostały wzmocnione różnymi włóknami, aby uczynić je bardziej elastycznymi i mocnymi. Przykładem są mieszaniny polimerów i węgla, które tworzą lekki materiał, który służy do efektywnego transportu paliw.

Związki te są coraz częściej stosowane, szczególnie w przemyśle lotniczym. Airbus A360 i samoloty Boeing 787 wykonane są w 50% z tworzywa sztucznego. Jedyną rzeczą, która uniemożliwia jej większe wykorzystanie, zwłaszcza w produkcji pojazdów, jest jej wysoki koszt.

Poliester

Ten materiał jest szeroko stosowany w przemyśle tekstylnym; Większość ubrań ma jakiś rodzaj poliestru. Istnieją pewne odmiany, które są nawet biodegradowalne, chociaż większość nie jest.

Oprócz odzieży, wiele tkanin z poliestru jest używanych w meblach domowych i wyposażeniu domu. Poliester można znaleźć na koszulach, spodniach, kurtkach, kapeluszach, prześcieradłach, kołdrach, poduszkach, wypełnieniach, meblach tapicerowanych i ręcznikach. Przemysłowy poliester jest stosowany do wzmacniania felg, pasów bezpieczeństwa i wzmacniania tworzyw o wysokiej absorpcji.

Materiał ten jest również wykorzystywany między innymi do produkcji butelek, kajaków, kabli i hologramów. Dodatkowo służy jako wykończenie produktów drewnianych, takich jak gitary, pianina i wnętrza jachtów.

Poliester jest bardzo odporny na plamy; jedynymi barwnikami, które mogą go barwić, są tak zwane barwniki dyspersyjne. W wielu przypadkach powstają kombinacje włókien poliestrowych i naturalnych, aby uzyskać różne wyniki. Na przykład mieszanka poliestru i bawełny, poli bawełny, jest mocną tkaniną, odporną na zmarszczki i która nie kurczy się.

Materiał samonaprawiający się

Te nowe materiały, które są opracowywane, mają zdolność naprawiania szkód, które w innych przypadkach można uznać za nieodwracalne. Zostały odkryte na początku 2000 roku.

Polimery nie są jedynym materiałem zdolnym do samonaprawy, ale są najbardziej wydajne. Obejmują one bardzo skomplikowane konstrukcje i trudno jest je wyprodukować, ale przy naprawie są one bardziej trwałe niż inne polimery. Oczekuje się, że coraz więcej stosuje się w powłokach, elektronice i transporcie.

Włókno węglowe

Jest to wzmocnione tworzywo sztuczne, mocne i lekkie, zawierające włókno węglowe. Włókno węglowe może być drogie w produkcji, ale jest szeroko stosowane w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym, inżynierii lądowej, produktach sportowych i innych zastosowaniach technicznych.

Jest sztywny, ale jednocześnie formowalny i ma dobrą odporność na wysokie temperatury. 

Kevlar

Kevlar jest bardzo mocnym tworzywem sztucznym. Ma bardzo poszukiwane właściwości, ponieważ składa się z włókien, które są silnie dociskane do siebie. Jest znany z nylonu, uważany jest za super polimer i został wprowadzony na rynek w latach 70-tych.

Jest to bardzo mocny materiał, ale stosunkowo lekki. Nie topi się i rozkłada się tylko w temperaturze wyższej niż 450 ° C; zimno też go nie niszczy, może przetrwać temperatury do -196 ° C Odporny na ataki różnych substancji chemicznych, a wilgoć nie niszczy go.

Kevlar jest doskonałym materiałem antybalistycznym, ponieważ pocisk lub nóż nie mogą przejść przez włókna. Jest mocniejszy niż stal, jak nowoczesny pancerz, ale lżejszy i bardziej elastyczny niż stal.

Inne zastosowania kevlaru obejmują zastosowanie w produkcji opon rowerowych, łodzi żaglowych i plastrów na baterie muzyczne.

Lycra

Lycra lub spandex to włókno znane jako wyjątkowo elastyczne; Może się rozszerzyć do 5 razy. Jego najcenniejsze cechy to to, że pomimo rozciągania wraca do swojego pierwotnego rozmiaru i schnie szybciej niż inne tkaniny. Jest mocniejszy i trwalszy niż guma i został wynaleziony w latach 50-tych.

Ze względu na swoją elastyczność i wytrzymałość jest stosowany w wielu artykułach odzieżowych, zwłaszcza w sporcie. Spodenki rowerowe, stroje kąpielowe do pływania, spodnie narciarskie, kombinezony triathlonowe i kombinezony wodne to tylko niektóre z najczęstszych zastosowań. Inne zastosowania obejmują bieliznę, kostiumy kąpielowe, rękawiczki i lycrę.

Inteligentne reaktywne polimery

Syntetyczne gumy i żel mogą dostosowywać swój kształt w odpowiedzi na bodźce zewnętrzne; Oznacza to, że reagują na zmiany w środowisku. Ta możliwość jest bardzo przydatna, ponieważ może pomóc w projektowaniu innych inteligentnych materiałów, takich jak czujniki i alarmy. Gdy do tego równania zostanie dodana technologia samoleczenia, wyniki mogą mieć ważne zastosowania w wielu gałęziach przemysłu.

Materiały te mogą być wrażliwe na zmiany temperatury, wilgotności, pH, natężenia światła oraz pól magnetycznych i elektronicznych. Mogą zmieniać ich kolor, przezroczystość, a nawet kształt.

Stosowane są w inżynierii biomedycznej, hydrożelach i biodegradowalnych opakowaniach.

Akryl

Został opracowany w latach 40. Jest mocny, lekki i ciepły, dlatego jest powszechnie stosowany w swetrach, jako tapicerka meblowa, w dywanach i do zakrywania butów i rękawic. Jest tak miękki, że w dotyku przypomina wełnę; Po przeprowadzeniu prawidłowej procedury można go użyć do naśladowania innych tkanin, takich jak bawełna. Czasami jest stosowany jako substytut kaszmiru, który jest droższy.

Akryl jest bardzo trwały i odporny. Akceptuje kolor bardzo dobrze, nie ma problemów po umyciu i jest zwykle hipoalergiczny. Jeśli chodzi o odzież, jest ona zwykle używana do produkcji pończoch, szalików i kapeluszy. Dodatkowo stosuje się go w przędzach dziewiarskich, zwłaszcza w szydełku.

Referencje

1. Jakie są przykłady materiałów syntetycznych? Pytania i odpowiedzi Odzyskany z reference.com.
2. Pięć syntetycznych materiałów z mocą zmiany świata (2015). Rozmowa. Pobrane z theconversation.com.
3. Nylons (Polyamide) (2017) Plastipedia. Pobrane z bpf.com.uk.
4. Część 8: Barwienie barwnikami dyspersyjnymi. (1981). AATC. Odzyskany z books.google.com.
5. Domowe wygody: sztuka i nauka utrzymywania domu. (2005) Simon and Schuster. Odzyskany z books.google.com.
6. (2016) Wyjaśnij, jakie rzeczy. Pobrane z explaininthatstuff.com.
7. Smart Polymers for Bioseparation and Bioprocessing (2001) CRC. Odzyskany z books.google.com.
8. Marka Kevlar®. Lepiej, mocniej i bezpieczniej. Odzyskany z dupont.com.
9. Technologia wytwarzania: materiały, procesy i wyposażenie (2011). Boca Raton, Floryda. Stany Zjednoczone CRC Odzyskany z books.google.com.