Neoprena

Neoprena dihasilkan melalui pempolimeran radikal bebas kloroprena. Dalam pengeluaran komersial, polimer ini disediakan melalui pempolimeran emulsi radikal bebas. Pempolimeran dimulakan menggunakan kalium persulfat. Nukleofil dwifungsi, oksida logam (cth, zink oksida), dan tiourea digunakan untuk memaut silang rantai polimer individual.

Neoprena telah dicipta oleh saintis DuPont pada 17 April 1930, selepas Elmer K. Bolton dari DuPont menghadiri syarahan oleh Fr. Julius Arthur Nieuwland, seorang profesor kimia di Universiti Notre Dame. Penyelidikan Nieuwland tertumpu pada kimia asetilena, dan semasa menjalankan kerjanya, beliau menghasilkan divinil asetilena, jeli yang mengeras menjadi sebatian elastik yang serupa dengan getah apabila dilalukan di atas sulfur diklorida. Selepas DuPont membeli hak paten daripada universiti, Wallace Carothers dari DuPont mengambil alih pembangunan komersial penemuan Nieuwland dengan kerjasama Nieuwland sendiri dan ahli kimia DuPont, Arnold Collins, Ira Williams, dan James Kirby. Collins menumpukan perhatian kepada monovinil asetilena dan membenarkannya bertindak balas dengan gas hidrogen klorida, menghasilkan kloroprena.

DuPont mula memasarkan sebatian itu pada tahun 1931 di bawah nama dagangan DuPrene, tetapi kebarangkalian komersialnya terhad oleh proses pembuatan asal, yang meninggalkan produk dengan bau busuk. Proses baharu telah dibangunkan, yang menghapuskan hasil sampingan yang menyebabkan bau dan mengurangkan separuh kos pengeluaran, dan syarikat itu mula menjual bahan tersebut kepada pengeluar produk akhir yang siap. Untuk mengelakkan pengeluar yang tidak berkualiti daripada merosakkan reputasi produk, tanda dagangan DuPrene dihadkan untuk digunakan hanya pada bahan yang dijual oleh DuPont. Memandangkan syarikat itu sendiri tidak mengeluarkan sebarang produk akhir yang mengandungi DuPrene, tanda dagangan itu digugurkan pada tahun 1937 dan digantikan dengan nama generik, neoprene, dalam usaha untuk "menandakan bahawa bahan itu adalah bahan ramuan, bukan produk pengguna yang siap." DuPont kemudiannya berusaha secara meluas untuk menjana permintaan bagi produknya, melaksanakan strategi pemasaran yang termasuk menerbitkan jurnal teknikalnya sendiri, menghebahkan secara meluas kegunaan neoprena serta mengiklankan produk berasaskan neoprena syarikat lain. Menjelang 1939, jualan neoprena telah menjana keuntungan melebihi RM1.3 juta untuk syarikat itu (bersamaan dengan RM29.5 juta pada 2023).

Prestasi tegangan tinggi neoprena adalah hasil daripada struktur tulang belakangnya yang sangat teratur, yang menyebabkan neoprena mengalami penghabluran terikan di bawah bebanan tegangan. Model hiperelastik dua parameter (kadar terikan dan suhu) boleh menangkap dengan tepat kebanyakan tindak balas mekanikal neoprena.

Pendedahan kepada aseton dan haba telah terbukti menurunkan kekuatan tegangan dan pemanjangan muktamad neoprena, berkemungkinan disebabkan oleh kehilangan pemplastik serta peningkatan pautan silang semasa pendedahan haba. Tindak balas neoprena terhadap penuaan haba bukan sahaja bergantung pada suhu tertinggi yang didedahkan kepadanya tetapi juga pada profil suhu-masa yang tepat; ini adalah hasil daripada faktor-faktor bersaing oleh guntingan rantai polimer utama dan pautan silang oksidatif. Guntingan rantai membawa kepada degradasi, perapuhan, dan kehilangan keliatan. Tindak balas pengoksidaan dengan kehadiran pemanasan membawa kepada peningkatan pautan silang, yang seterusnya menyebabkan pengerasan. Interaksi kedua-dua faktor ini menentukan kesan yang terhasil pada sifat mekanikal bahan; pautan silang dianggap dominan untuk neoprena.

Memandangkan neoprena digunakan untuk membuat jaket kabel elektrik di loji tenaga nuklear, kesan sinar gama terhadap sifat mekanikal neoprena juga telah dikaji. Guntingan rantai, yang mungkin dicetuskan oleh radikal bebas daripada oksigen yang disinari, dilihat memburukkan sifat mekanikal neoprena. Begitu juga, kekuatan tegangan, kekerasan, dan pemanjangan muktamad neoprena juga boleh merosot apabila terdedah kepada sinar mikrogelombang, yang menarik dalam proses divulkanisasi. Akhir sekali, sinar ultraungu dilihat mengurangkan sifat mekanikal neoprena, yang penting untuk aplikasi luaran neoprena.

Umum

Neoprena lebih tahan degradasi berbanding getah asli atau sintetik. Kelengaian relatif ini menjadikan neoprena sesuai untuk aplikasi yang mencabar seperti gasket, hos, dan salutan tahan kakisan. Ia boleh digunakan sebagai asas untuk pelekat, penebat bunyi dalam pemasangan alat ubah kuasa, dan sebagai pelapik dalam bekas logam luaran untuk melindungi kandungan sambil membenarkan padanan yang kemas. Ia lebih tahan bakaran berbanding getah berasaskan hidrokarbon dengan eksklusif, yang menyebabkan ia digunakan dalam pengedap cuaca untuk pintu bomba dan dalam pakaian berkaitan pertempuran seperti sarung tangan dan topeng muka. Kerana toleransinya terhadap keadaan ekstrem, neoprena digunakan untuk melapik tapak pelupusan sampah. Takat bakar neoprena adalah sekitar 260 °C (500 °F).

Dalam keadaan asalnya, neoprena ialah bahan seperti getah yang sangat mudah lentur dengan sifat penebat yang serupa dengan getah atau plastik pepejal yang lain.

Busa neoprena digunakan dalam banyak aplikasi dan dihasilkan dalam bentuk sel tertutup atau sel terbuka. Bentuk sel tertutup adalah kalis air, kurang boleh dimampatkan, dan lebih mahal. Bentuk sel terbuka adalah telap udara. Ia dihasilkan dengan membuihkan getah dengan gas nitrogen, di mana gelembung gas kecil, tertutup dan terpisah juga boleh berfungsi sebagai penebat. Gas nitrogen paling biasa digunakan untuk pembuihan busa neoprena kerana kelembapannya, ketahanan api, dan julat suhu pemprosesan yang besar.

Kejuruteraan awam

Neoprena digunakan sebagai komponen galas jambatan elastomerik, untuk menyokong beban berat sambil membenarkan pergerakan mendatar yang kecil.

Akuatik

Neoprena ialah sebuah bahan yang popular dalam pembuatan pakaian pelindung untuk aktiviti akuatik. Neoprena berbusa biasanya digunakan untuk membuat but randuk mempas, sut basah atau baju selam dan sut kering kerana ia memberikan penebatan yang sangat baik terhadap sejuk. Busa itu agak apung, dan penyelam mengimbanginya dengan memakai pemberat. Memandangkan busa neoprena mengandungi poket gas, apabila bahan itu memampat di bawah tekanan air, ia menjadi lebih nipis pada kedalaman yang lebih besar; baju selam neoprena berketebalan 7 mm menawarkan perlindungan pendedahan yang jauh lebih sedikit di bawah 30 meter berbanding di permukaan. Kemajuan terbaru dalam neoprena untuk baju selam ialah varieti super-flex, yang menggunakan spandeks dalam fabrik pelapik rajutan untuk fleksibiliti dan regangan yang lebih besar. Sut kering adalah serupa dengan baju selam tetapi menggunakan neoprena yang lebih tebal dan lebih tahan lama untuk menjadikan sut kalis air sepenuhnya yang sesuai untuk dipakai dalam air yang sangat sejuk atau air yang tercemar.

Aksesori rumah

Baru-baru ini, neoprena telah menjadi bahan pilihan untuk gaya hidup dan aksesori rumah yang lain termasuk sarung komputer riba, pemegang tablet, alat kawalan jauh, alas tetikus, dan pelapik seluar berbasikal.

Muzik

Piano Rhodes menggunakan hujung tukul yang diperbuat daripada neoprena dalam piano elektriknya, selepas bertukar daripada tukul felt sekitar tahun 1970. Neoprena juga digunakan untuk kon pembesar suara dan pad latihan dram.

Pengebunan hidroponik

Sistem berkebun hidroponik dan diudarakan menggunakan sisipan neoprena kecil untuk menahan tumbuhan di tempatnya semasa membiakkan keratan atau menggunakan cawan jaring. Sisipan adalah agak kecil, bersaiz dari 4 hingga 13 cm (1.5 hingga 5 inci). Neoprena ialah pilihan yang baik untuk menyokong tumbuhan kerana fleksibiliti dan kelembutannya, membolehkan tumbuhan dipegang dengan selamat pada tempatnya tanpa kemungkinan yang menyebabkan kerosakan pada batang. Penutup akar neoprena juga membantu menghalang cahaya daripada memasuki ruang pengakaran sistem hidroponik, membolehkan pertumbuhan akar yang lebih baik dan membantu menghalang pertumbuhan alga.

Topeng muka

Semasa pandemik global COVID-19, neoprena telah dikenal pasti oleh beberapa pakar kesihatan sebagai bahan yang berkesan untuk digunakan bagi topeng muka buatan sendiri. Sesetengah pengeluar topeng muka komersial yang menggunakan neoprena telah mendakwa penapisan 99.9% untuk zarah sekecil 0.1 mikron. Saiz koronavirus dikenal pasti secara purata ialah 0.125 mikron.

Lain-lain

Neoprena digunakan untuk topeng Halloween dan juga topeng yang digunakan untuk perlindungan muka, untuk membuat sarung tempat duduk kereta kalis air, dalam membran atau lapisan bumbung elastomerik cecair dan sapuan cadar, dan dalam campuran neoprena-spandeks untuk pembuatan abah-abah penempatan kerusi roda.

Dalam permainan perang meja, tikar neoprena yang dicetak dengan ciri berumput, berpasir, berais atau ciri semula jadi lain telah menjadi permukaan permainan yang popular. Ia tahan lasak, kukuh, stabil dan menarik dari segi penampilan serta digemari kerana keupayaannya untuk digulung dalam simpanan tetapi terbentang rata apabila dibuka.

Oleh kerana ketahanan kimia dan ketahanan keseluruhannya, neoprena kadangkala digunakan dalam pembuatan sarung tangan untuk membasuh pinggan, terutamanya sebagai alternatif kepada lateks.

Dalam fesyen, neoprena telah digunakan oleh pereka seperti Gareth Pugh, Balenciaga, Rick Owens, Lanvin, dan Vera Wang.

Neoprena juga digunakan sebagai fabrik eksperimen untuk melapik cermin oleh pereka Flavia Brilli untuk jenama cerminnya, Jazz Frames.

Sesetengah orang alah kepada neoprena, manakala yang lain boleh mendapat dermatitis daripada sisa tiourea yang tersisa daripada penghasilannya.

Pemecut yang paling biasa dalam pemvulkanan polikloroprena ialah etilena tiourea (ETU), yang telah diklasifikasikan sebagai toksin pembiakan. Dari 2010 hingga 2013, industri getah Eropah mempunyai projek penyelidikan bertajuk SafeRubber untuk membangunkan alternatif yang lebih selamat kepada penggunaan ETU.

• Fail sejarah DuPont Performance Elastomers, L.L.C. mengenai Neoprene, di Muzium dan Perpustakaan Hagley (dalam bahasa Inggeris)