Kummi on kahte tüüpi: looduslik ja sünteetiline. Looduslik kautšuk pärineb lateksist, piimjas mahlast, mida leidub troopilistes taimedes. Sünteetiline kautšuk on valmistatud naftasaadustest ja ei pärine taimedest.
Sissejuhatus: mis on silikoon ja looduslik kautšuk ning millised on peamised erinevused?
Looduslik kautšuk, mis pärineb Hevea brasiliensise puu lateksist, on olnud peamine kummiallikas alates selle avastamisest Euroopa-Ameerika maadeuurijate poolt Lõuna-Ameerikas 16. sajandil. Brasiilia oli peamine tarnija kuni 1860. aastateni, mil teised riigid (eriti Malaisia ja Indoneesia) alustasid kummipuude masstootmist. Praegu on looduslik kautšuk endiselt oluline kaup, mille hinnanguline ülemaailmne toodang 14. aastal oli umbes 2009 miljonit tonni. Sünteetilisi kummisid töötati välja 1900. aastate alguses vahelduva eduga ja alles pärast II maailmasõda hakati neid massiliselt tootma, et asendada. looduslik kautšuk paljudes rakendustes. Kõige edukam sünteetiline kautšuk on polü(cis-1,4-isopreen) või polüisopreen (IR), mille füüsikalised ja keemilised omadused on väga sarnased loodusliku kautšuki omadustega.
ajalugu
Esmakordselt kasutasid kummi Mesoameerika põlisrahvaste kultuurid. Varaseimad arheoloogilised tõendid loodusliku kautšuki kasutamise kohta pärinevad olmeki kultuurist, muuseas kuulide kujul. Kummi kasutasid maiade ja asteekide kultuurid – lisaks pallide valmistamisele kasutasid asteegid kummi maskide, sandaalide ja muude esemete valmistamiseks. Kummi põrkeomadused olid üliolulised Mesoameerika pallimängudes nagu ulama, mida mängis koguni 2,000 inimest. Aastaks 1700 e.m.a olid olmeekid kummist esemete valmistamiselt üle läinud, et kasutada seda fiktiivse meediumina piltide maalimiseks.
Looduslik kautšuk on elastomeer, mida saadakse lateksist. See polümeer on ebatavaline selle poolest, et see koosneb täielikult (harvade eranditega) cis-1,4-polüisopreenist, ilma küllastumata (st kaksiksidemeta) kahe põhiahela vahel, mis on seotud põhiahela külgnevate aatomitega. Ketid on paigutatud individuaalsetesse S-konfiguratsioonidesse (vt pilti), mis annab looduslikule kautšukile elastsuse laias temperatuurivahemikus külmumispunktist kuni umbes 170 °C (340 °F).
Produktsioon
Silikoonkumm on valmistatud anorgaanilistest või sünteetilistest polümeeridest, samas kui looduslik kautšuk pärineb teatud taimede lateksidest. Keemiliselt erineb silikoonkumm looduslikust kautšukist metüülrühmade olemasolu tõttu silikoonkettides, samas kui loodusliku kautšuki ahelates on ainult vinüülrühmad. Silikoonkummi kõvenemiskoht on samuti erinev loodusliku kummi omast. Kõvenemiskohad on kohad piki polümeeri karkassi, kus võib toimuda ristsidumine. Silikoonkummi puhul kasutab tehnoloogia kõvenemiskohtadena hüdrolüüsitavaid silaane, looduslike kummide puhul aga väävliaatomeid.
Silikoonkumm on anorgaaniline elastomeer, mis koosneb ränist ja hapnikust. Seda tuntakse ka polüsiloksaanina. Erinevalt looduslikust kummist ei ole silikoonkummil polümeeriahelates kaksiksidet. See muudab selle vähem vastuvõtlikuks oksüdeerumisele ja lagunemisele kuumuse ja päikesevalguse toimel. Silikoonkummil on ka kõrgem sulamistemperatuur kui looduslikul kummil, mistõttu see sobib paremini kõrge temperatuuriga rakendused.
Looduslik kautšuk on orgaaniline elastomeer, mis koosneb isopreeni ühikutest. Selle polümeeriahelates on kaksiksidemed, mis muudavad selle kuumuse ja päikesevalguse toimel vastuvõtlikuks oksüdeerumisele ja lagunemisele. Looduslikul kummil on ka madalam sulamistemperatuur kui silikoonkummil, mistõttu see ei sobi kõrgel temperatuuril kasutamiseks.
Koostis: millest need kummid koosnevad?
Silikoonkummi koostis
Silikoonkumm koosneb Si-O-Si karkassiga polümeeridest. Lisaks nendele polümeeridele sisaldab silikoonkummi ka lisaaineid, nagu täiteaineid, pigmente ja raviaineid. Silikoonkummi koostist saab konkreetsete omaduste saavutamiseks kohandada.
Enamik kaubanduslikke silikoonkumme on vulkaniseeritud, mis tähendab, et neid on füüsikaliste omaduste parandamiseks töödeldud kemikaalide või kuumusega. Vulkaniseerimine annab silikoonkummile vastupidavuse kõrgetele temperatuuridele ja muudab selle üldiselt vastupidavamaks.
Loodusliku kautšuki koostis
Looduslik kautšuk koosneb isopreeni karkassiga polümeeridest. Neid polümeere leidub teatud puude, eriti Hevea brasiliensise puu mahlas. Nende molekulaarstruktuur on süsinikuaatomite ahel, mille ahelatega on seotud mitu vesinikuaatomit. Need vesinikuaatomid muudavad loodusliku kautšuki elastseks. Sama protsessi (hüdrogeenimist) kasutatakse sünteetiliste kummide valmistamiseks.
Omadused: millised füüsikalised omadused neil on?
On mitmeid olulisi omadusi, mis eristavad silikoonkummi looduslikust kummist. Üks on selle vastupidavus; Silikoonkumm talub äärmuslikke temperatuure, UV-kiirgust ja kokkupuudet osooniga, ilma et see laguneks, samas kui looduslik kautšuk laguneb nendes tingimustes aja jooksul. Lisaks on silikoonkumm kemikaalidele palju vastupidavam kui looduslik kumm, mistõttu on see eelistatud valik rakendustes, kus see võib kokku puutuda karmide kemikaalide või lahustitega. Lõpuks on silikoonkummil palju väiksem tihedus kui looduslikul kummil, mis tähendab, et see on kaalult kergem ja paindlikum. Need omadused muudavad silikoonkummi ideaalseks materjaliks paljudes tööstus- ja tarbijarakendustes.
Silikoonkumm on elastomeer, mis koosneb silikoonist – ise polümeerist –, mis sisaldab räni koos süsiniku, vesiniku ja hapnikuga. Silikoonkummil on mitmeid eeliseid, mis muudavad selle ideaalseks kasutamiseks paljudes erinevates rakendustes.
See on äärmiselt kuumakindel, mis tähendab, et see talub kõrgeid temperatuure ilma lagunemiseta. See muudab selle ideaalseks kasutamiseks rakendustes, kus on kuumakahjustuse oht, näiteks siseruumides silikoon autode tihendid ja hermeetikud.
Silikoonkummil on ka suurepärane vastupidavus külmadele temperatuuridele. See muudab selle ideaalseks kasutamiseks rakendustes, kus on külmakahjustuse oht, näiteks toiduainete säilitusanumates.
Silikoonkumm on ka väga vastupidav. See ei lagune aja jooksul nagu looduslik kautšuk, mis tähendab, et selle eluiga on palju pikem. See muudab selle ideaalseks kasutamiseks rakendustes, kus on oluline pikaajaline töökindlus, näiteks meditsiiniseadmetes.
Looduslik kautšuk on elastomeer, mida ekstraheeritakse piimvalgest vedelikust, mida nimetatakse lateksiks ja mida toodavad paljud taimed. Sellel on head mehaanilised omadused, nagu elastsus, kulumiskindlus ja tõmbetugevus, samuti suurepärased veekindluse ja elektriisolatsiooni omadused.
Keskkonnamõju: milline on nende jalajälg?
Kaks peamist kummitüüpi on silikoon ja looduslik kautšuk. Neil mõlemal on erinev keskkonnajalajälg.
Looduslik kautšuk on valmistatud teatud puude mahlast ja on taastuv ressurss. See laguneb keskkonnas kergesti ega eralda kahjulikke toksiine. Loodusliku kautšuki tootmine nõuab suurel hulgal maad, millel võib olla negatiivne mõju ökosüsteemidele.
Silikoonkumm on valmistatud sünteetilistest materjalidest ja ei ole taastuv ressurss. See ei lagune keskkonnas kergesti ja võib vabastada kahjulikke toksiine. Silikoonkummi tootmine ei nõua suuri maa-alasid, kuid sünteetilised materjalid, millest see on valmistatud, võivad olla keskkonnale kahjulikud.
Maksumus: kui palju need maksavad?
Kulud on alati oluline tegur, mida oma projekti jaoks materjali valimisel arvestada. Niisiis, kui palju maksavad silikoon ja looduslik kautšuk?
Silikoonkumm on tavaliselt kallim kui looduslik kumm. Selle põhjuseks on asjaolu, et silikoonkummil on parem kuumakindlus ja keemiline vastupidavus kui looduslikul kummil. Lisaks talub silikoonkumm kõrgemaid temperatuure kui looduslik kautšuk, mistõttu on see paljude rakenduste jaoks eelistatud valik.
Looduslik kautšuk on seevastu odavam kui silikoonkumm. Seda seetõttu, et looduslik kautšuk ei ole nii vastupidav kuumusele ja kemikaalidele kui silikoonkumm. Kuid looduslikku kautšuki saab selle madalama hinna tõttu kasutada laiemalt kui silikoonkummi.
Järeldus: milline kumm on üldiselt parem?
Nii silikoonkummil kui ka looduslikul kummil on oma plussid ja miinused. See, milline neist teile paremini sobib, sõltub teie konkreetsetest vajadustest. Kui vajate materjali, mis talub kõrgeid temperatuure, on silikoonkumm õige tee. Kui vajate elastsemat ja suurema tõmbetugevusega materjali, on looduslik kautšuk parem valik. Lõppkokkuvõttes sõltub teie vajadustele vastav parim kumm sellest, millised omadused on teie jaoks kõige olulisemad.
