Elastomeeri

Kumilenkki on esimerkki elastomeeristä.

Elastomeeri on polymeeri, joka on kumimaisen elastinen. Se siis muovautuu venytettäessä tai puristettaessa, ja palautuu tämän voiman lakattua likimain alkuperäiseen muotoonsa.

Elastomeereista ja lisäaineista valmistetaan elasteja kuten kumeja ja termoelasteja.

Usein elastomeereiksi luetaan vähintään kaikki polymeerit, jotka ovat huoneenlämpötilassa lasisiirtymälämpötilansa ja sulamispisteensä välisessä kumimaisessa olomuodossa. Lisäksi eräiden määritelmien mukaan elastomeereiksi lukeutuvat vain kertamuovit, joissa on oman määritelmänsä mukaisesti ristisidoksia. Tätäkin tarkempien määritelmien mukaan ristisidosten tulee olla harvassa, jolloin kertamuovin elastisuus on suuri. Elastomeerin saatetaan kaiken edeltävän lisäksi vaatia pystyvän venymään elastisesti vähintään kaksinkertaiseksi tai jopa nelinkertaiseksi.

Amorfisen kestomuovin faasidiagrammi. Y-akselilla on kimmokerroin (Pa) ja X:llä suhteellinen lämpötila. Pieni kimmokerroin (E1>E2) merkitsee helppoa muovautuvuutta. Tg: lasisiirtymä. Tm: sulamispiste. Näiden välissä polymeeri on kumimainen. Polymeeri on yleisen määritelmän mukaan elastomeeri, jos se on huoneenlämpötilassa kumimaisessa olomuodossa.

Taas laajemman määritelmän mukaan elastomeeripolymeerit voivat olla pelkkien kertamuovien lisäksi myös termoplastisia muoveja eli amorfisia tai puolikiteisiä kestomuoveja, jotka ovat huoneenlämmössä kumimaisessa olomuodossaan. Esimerkki tällaisesta kestomuovista on vulkanoimaton eli ristisidokseton luonnonkumi (cis-1,4-polyisopreeni). Monet kestomuovit eivät tosin ole kovin elastisia – venytettäessä ne saattavat jäädä pysyvästi venytettyyn muotoonsa, sillä niiden molekyyliketjut pääsevät liukumaan toistensa ohi ristisidosten puutteen vuoksi. Selkeämmin elastisia, ja siten laajemman määritelmän mukaan elastomeereihin kuuluvia kestomuoveja, ovat esimerkiksi kolmoisblokki-polymeerit. Nämä voivat vastata ominaisuuksiltaan jopa vulkanoituja luonnonkumeja. Näiden polymeeriketjujen rakenne on An-Bx-An, eli ne koostuvat kahdesta kemiallisesti erilaisesta monomeeristä: A ja B. Nämä eivät liukene toisiinsa hyvin, joten ketjujen päiden A-polymeerit muodostavat keskinäisiä eli toisiinsa suuntautuneita pallomaisia alueita polymeerimassaan. Alueilla A-monomeerit sitoutuvat toisiinsa voimakkaasti, mutta ei-kovalenttisesti. Alueet käyttäytyvät silti lähes kuin kovalenttiset ristisidokset estäen ketjujen liukumista toistensa ohi. B-ketjut eivät muodosta yhtä voimakkaita sidoksia toistensa välille. B-ketjuosat ovat pitkiä, mahdollistaen siten polymeeriketjuille suuren liikkuvuuden. Yhdessä nämä ominaisuudet tekevät polymeerimassasta hyvin elastisen.

Usein vulkanoitu luonnonkumi luetaan elastomeeriksi. Määritelmästä riippuen elastomeereiksi saatetaan lukea mm. polybutadieeni, etyleeni-propyleeni kopolymeerit, styreeni-butadieenikumit ja etyleeni-vinyyliasetaatti.

Lähteet

Viitteet

  1. ↑ IUPAC: elastomer goldbook.iupac.org.
  2. ↑ Muovisanastoa Muoviteollisuus ry. Viitattu 11.1.2020.
  3. 1 2 3 Halary, s. 16–17
  4. 1 2 S Fakirov: Fundamentals of polymer science for engineers, s. 35. Wiley-VCH, 2017. ISBN 9783527802173
  5. 1 2 PA Schweitzer: Corrosion engineering handbook. Corrosion of polymers and elastomers, s. 2. CRC Press, 2007. ISBN 9780849382451
  6. ↑ Muovisanastoa Muoviteollisuus ry. Viitattu 15.2.2019.
  7. 1 2 3 LW McKeen: The effect of temperature and other factors on plastics and elastomers, s. 5. Plastics Design Library/William Andrew, 2008. ISBN 9780815515685
  8. ↑ JE Mark, J Lal: Elastomers and rubber elasticity: based on a symposium, s. 1. American Chemical Society, 1982. ISBN 0841207291
  9. ↑ Halary, s. 86
  10. ↑ Halary, s. 359–360

Aiheesta muualla