Буполиуретанполиуретанның кыскартылышы, ул полиисокянатлар һәм полиоллар реакциясе белән барлыкка килә, һәм молекуляр чылбырда күп кабатланган амино эстер төркемнәрен (- NH-CO-O -) үз эченә ала. Факттагы синтезланган полиуретан резиналарында, амино эстер төркеменә өстәп, карбамид һәм биурет кебек төркемнәр дә бар. Полиоллар гидроксил группалары булган озын чылбырлы молекулаларга керәләр, алар "йомшак чылбыр сегментлары", полиисокянатлар "каты чылбыр сегментлары" дип атала.
Йомшак һәм каты чылбыр сегментлары тудырган полиуретан резиналары арасында аз процент кына аминокислота эфирлары, шуңа күрә аларны полиуретан дип атау урынсыз булырга мөмкин. Киң мәгънәдә полиуретан - изосянатның өстәмәсе.
Төрле типтагы изосянатлар полихидрокси кушылмалар белән реакциядә полиуретанның төрле структураларын барлыкка китерәләр, шуның белән полимер материаллар алалар, пластмасса, каучук, каплау, җепселләр, ябыштыргыч һ.б. Полиуретан каучук.
Полиуретан каучук махсус каучук төренә керә, ул полиэтер яки полиэстерны изокянат белән реакциядә ясала. Төрле чимал, реакция шартлары, үзара бәйләнеш ысуллары аркасында бик күп сортлар бар. Химик структура күзлегеннән полиэстер һәм полиэтер төрләре бар, һәм эшкәртү ысулы күзлегеннән караганда, өч төр бар: катнашу төре, кастинг төре һәм термопластик тип.
Синтетик полиуретан каучук, гадәттә, сызыклы полиэстер яки полиэтер диисосянат белән реакциядә синтезлана, аз молекуляр авырлыктагы преполимер формалаштыра, аннары югары молекуляр авырлык полимеры булдыру өчен чылбыр киңәйтү реакциясенә дучар була. Аннары, үзара бәйләнешле агентлар өстәлә һәм аны дәвалау өчен җылытыла, вулканизацияләнгән каучук була. Бу ысул преполимеризация яки ике этаплы ысул дип атала.
Шулай ук бер этаплы ысул кулланырга мөмкин - реакция башлау һәм полиуретан каучук тудыру өчен сызыклы полиэстер яки полиэтерны диисокянатлар, чылбыр киңәйткечләр һәм үзара бәйләүче агентлар белән турыдан-туры катнаштыру.
ТПУ молекулаларындагы А-сегмент макромолекуляр чылбырларны әйләндерүне җиңеләйтә, полиуретан каучукны яхшы эластиклык белән тәэмин итә, полимерның йомшарту ноктасын һәм икенчел күчү ноктасын киметә, һәм аның каты булуын һәм механик көчен киметә. В-сегмент макромолекуляр чылбырларның әйләнешен бәйләячәк, полимерның йомшарту ноктасы һәм икенчел күчү ноктасы артуына китерәчәк, нәтиҗәдә катылык һәм механик көч арта, эластиклык кими. А һәм В арасындагы моляр коэффициентны көйләп, төрле механик үзлекләргә ия ТПУлар чыгарылырга мөмкин. ТПУның үзара бәйләнеш структурасы бер-берсенә бәйләнешне генә түгел, молекулалар арасында водород бәйләнешләре аркасында барлыкка килгән икенчел үзара бәйләнешне дә карарга тиеш. Полиуретанның төп үзара бәйләнеше гидроксил каучукның вулканизация структурасыннан аерылып тора. Аның амино-эстер төркеме, биурет группасы, карбамид формат төркеме һәм башка функциональ төркемнәр регуляр һәм арада каты чылбыр сегментында урнаштырылган, нәтиҗәдә резинның челтәр структурасы барлыкка килә, ул искиткеч киемгә каршы тору һәм башка искиткеч үзенчәлекләргә ия. Икенчедән, полиуретан каучукта карбамид яки карбамат группалары кебек бик күп берләштерелгән функциональ төркемнәр булганлыктан, молекуляр чылбырлар арасында барлыкка килгән водород бәйләнешләре зур көчкә ия, һәм водород бәйләнешләре аркасында барлыкка килгән икенчел үзара бәйләнешләр дә үзлекләренә зур йогынты ясыйлар. полиуретан каучук. Икенчел үзара бәйләнеш полиуретан каучукка бер яктан термосеттинг эластомерларының характеристикасына ия булырга мөмкинлек бирә, икенче яктан, бу үзара бәйләнеш чыннан да үзара бәйләнешле түгел, аны виртуаль үзара бәйләүче итә. Crossзара бәйләнеш торышы температурага бәйле. Температура арта барган саен, бу үзара бәйләнеш әкренләп зәгыйфьләнә һәм юкка чыга. Полимер билгеле бер сыеклыкка ия һәм термопластик эшкәртүгә дучар булырга мөмкин. Температура кимегәндә, бу үзара бәйләнеш әкренләп торгызыла һәм яңадан барлыкка килә. Аз күләмдә тутыргыч өстәү молекулалар арасын арттыра, молекулалар арасында водород бәйләнешен формалаштыру сәләтен зәгыйфьләндерә һәм көчнең кискен кимүенә китерә. Тикшеренүләр күрсәткәнчә, полиуретан каучуктагы югарыдан түбәнгә кадәр төрле функциональ төркемнәрнең тотрыклылыгы тәртибе: эстер, эфир, карбамид, карбамат һәм биурет. Полиуретан каучукның картайу процессында беренче адым - биурет һәм карбамид арасындагы үзара бәйләнешне өзү, аннары карбамат һәм карбамид бәйләнешләре өзелү, ягъни төп чылбыр өзелү.
01 Йомшарту
Полиуретан эластомерлар, күп полимер материаллар кебек, югары температурада йомшаралар һәм эластик халәттән ябышу агымына күчәләр, нәтиҗәдә механик көченең тиз кимүе. Химик күзлектән караганда, эластиклыкның йомшарта торган температурасы, нигездә, аның химик составы, чагыштырмача молекуляр авырлык, үзара бәйләнеш тыгызлыгы кебек факторларга бәйле.
Гомумән алганда, чагыштырмача молекуляр авырлыкны арттыру, каты сегментның катгыйлыгын арттыру (мәсәлән, бензол боҗрасын молекулага кертү) һәм каты сегментның эчтәлеге, һәм үзара бәйләнеш тыгызлыгын арттыру - температураны йомшарту өчен файдалы. Термопластик эластомерлар өчен молекуляр структура нигездә сызыклы, һәм чагыштырмача молекуляр авырлык артканда эластомерның йомшарту температурасы да арта.
Crossзара бәйләнгән полиуретан эластомерлар өчен үзара бәйләнеш тыгызлыгы чагыштырмача молекуляр авырлыкка караганда зуррак тәэсир итә. Шуңа күрә, эластомерлар җитештергәндә, изосянатларның яки полиолларның функциональлеген арттыру кайбер эластик молекулаларда термик тотрыклы челтәр химик үзара бәйләнеш структурасын формалаштырырга мөмкин, яисә эластик организмда тотрыклы изосянат үзара бәйләнеш структурасын формалаштыру өчен артык изосянат катнашын кулланырга мөмкин. эластомерның җылылыкка чыдамлыгын, эретүчән каршылыгын, механик көчен яхшырту өчен көчле чара.
PPDI (p-fenldiisocyanate) чимал буларак кулланылганда, ике изосянат төркеменең бензол боҗрасына туры бәйләнеше аркасында, формалашкан каты сегментта бензол боҗрасы югарырак, бу каты сегментның катгыйлыгын яхшырта һәм шулай итеп көчәйтә. эластомерның җылылыкка каршы торуы.
Физик күзлектән караганда, эластомерларның йомшару температурасы микрофазның аерылу дәрәҗәсенә бәйле. Хәбәрләргә караганда, микрофазны аермый торган эластомерларның йомшарту температурасы бик түбән, эшкәртү температурасы якынча 70 with, ә микрофазны аерган эластомерлар 130-150 reach җитә ала. Шуңа күрә, эластомерларда микрофазны аеру дәрәҗәсен күтәрү - аларның җылылыкка чыдамлыгын яхшырту өчен эффектив ысулларның берсе.
Эластомерларның микрофазны аеру дәрәҗәсе чылбыр сегментларының чагыштырмача молекуляр авырлыгын бүлүне һәм каты чылбыр сегментларының эчтәлеген үзгәртеп яхшыртыла, шуның белән аларның җылылыкка каршы торуы көчәйтелә. Күпчелек тикшерүчеләр полиуретанда микрофазны аеруның сәбәбе - йомшак һәм каты сегментлар арасындагы термодинамик туры килмәү дип саныйлар. Чылбыр киңәйтү төре, каты сегмент һәм аның эчтәлеге, йомшак сегмент төре, водород бәйләнеше барысы да аңа зур йогынты ясыйлар.
Диол чылбырын киңәйтүчеләр белән чагыштырганда, MOCA (3,3-дихлоро-4,4-диаминодифенилметан) һәм DCB (3,3-дихлоро-бифениленедиамин) кебек диамин чылбырын киңәйтүчеләр эластомерларда поляр амино эстер төркемнәрен формалаштыралар, һәм водород бәйләнешләре күбрәк булырга мөмкин. каты сегментлар арасында формалашырга, каты сегментлар арасындагы үзара бәйләнешне арттырырга һәм эластомерларда микрофазны аеру дәрәҗәсен күтәрергә; P, p-dihydroquinone, and hydroquinone кебек симметрияле хуш исле чылбыр киңәйтүчеләр каты сегментларны нормалаштыру һәм тыгыз төрү өчен файдалы, шуның белән продуктларның микрофаза аерылышуын яхшырталар.
Алифатик изокянатлар формалашкан амино-эстер сегментлары йомшак сегментлар белән яхшы яраклашалар, нәтиҗәдә каты сегментлар йомшак сегментларда эриләр, микрофаз аерылу дәрәҗәсен киметәләр. Хуш исле изокянатлар формалашкан амино эстер сегментлары йомшак сегментлар белән начар яраклаша, ә микрофазны аеру дәрәҗәсе югарырак. Полиолефин полиуретан тулы микрофазны аеру структурасына ия, чөнки йомшак сегмент водород бәйләнешен барлыкка китерми һәм водород бәйләнеше каты сегментта гына булырга мөмкин.
Водород бәйләнешенең эластомерларның йомшарту ноктасына тәэсире дә зур. Йомшак сегменттагы полиэтерлар һәм карбониллар каты сегментта NH белән күп санлы водород бәйләнешләрен барлыкка китерә алалар, ул шулай ук эластомерларның йомшарту температурасын күтәрә. Водород бәйләнешләренең әле дә 200 at 40% саклануы расланды.
02 rылылык бүленеше
Амино эстер төркемнәре югары температурада түбәндәге бозылу кичерәләр:
- RNHCOOR - RNC0 HO-R
- RNHCOOR - RNH2 CO2 эне
- RNHCOOR - RNHR CO2 эне
Полиуретанга нигезләнгән материалларның җылылык бүленешенең өч төп формасы бар:
Original Оригиналь изосянатлар һәм полиоллар формалаштыру;
② α— CH2 базасындагы кислород бәйләнеше өзелә һәм икенче CH2дагы бер водород бәйләнеше белән кушылып аминокислоталар һәм алкеннар барлыкка китерә. Аминокислоталар бер төп аминга һәм углерод газына таркала:
Secondary Форма 1 икенчел амин һәм углерод газы.
Карбамат структурасының җылылык бүленеше:
Арил NHCO Арил, ~ 120 ℃;
N-алкил-NHCO-арил, ~ 180 ℃;
Арил NHCO n-алкил, ~ 200 ℃;
N-алкил-NHCO-n-алкил, ~ 250 ℃.
Аминокислота эфирларының җылылык тотрыклылыгы изокянатлар һәм полиоллар кебек башлангыч материал төрләре белән бәйле. Алифатик изокянатлар хуш исле изокянатларга караганда, майлы спиртлар хуш исле спиртларга караганда югарырак. Ләкин, әдәбият хәбәр итә, алифатик аминокислота эфирларының җылылык таркалу температурасы 160-180 between арасында, һәм хуш исле аминокислота эфирлары 180-200 between арасында, бу югарыдагы мәгълүматларга туры килми. Сәбәп сынау ысулы белән бәйле булырга мөмкин.
Чынлыкта, алифатик CHDI (1,4-циклохекан диисокянат) һәм HDI (гексеметилен диисокянат) гадәттә кулланылган хуш исле MDI һәм TDI белән чагыштырганда яхшырак җылылыкка каршы торалар. Бигрәк тә симметрия структурасы булган CHDI транс иң җылылыкка чыдам изокянат дип танылды. Аннан әзерләнгән полиуретан эластомерлары яхшы эшкәртүчәнлеккә, яхшы гидролизга каршы торуга, югары йомшарту температурасына, түбән пыяла күчү температурасына, түбән җылылык гистерезына һәм югары UV каршылыгына ия.
Амино эстер төркеменә өстәп, полиуретан эластомерларның шулай ук карбамид форматы, биурет, карбамид һ.б. кебек функциональ төркемнәре бар, бу төркемнәр югары температурада җылылык таркалырга мөмкин:
NHCONCOO - (алифатик карбамид форматы), 85-105 ℃;
- NHCONCOO - (хуш исле карбамид форматы), температура диапазонында 1-120 ℃;
- NHCONCONH - (алифатик биурет), 10 ° C дан 110 ° C га кадәр температурада;
NHCONCONH - (хуш исле биурет), 115-125 ℃;
NHCONH - (алифатик карбамид), 140-180 ℃;
- NHCONH - (хуш исле карбамид), 160-200 ℃;
Isocyanurate боҗрасы> 270 ℃.
Биурет һәм карбамид нигезендәге форматның җылылык таркалу температурасы аминоформат һәм карбамидныкыннан күпкә түбән, ә изокянурат иң яхшы җылылык тотрыклылыгына ия. Эластомерлар җитештергәндә, артык изосянатлар формалашкан аминоформат һәм карбамид белән реакциядә карбамид нигезендәге формат һәм биурет үзара бәйләнгән структуралар формалаштырырга мөмкин. Алар эластомерларның механик үзлекләрен яхшырта алсалар да, алар җылыту өчен бик тотрыксыз.
Эластомерларда биурет һәм карбамид кебек җылылык тотрыксыз төркемнәрен киметү өчен, аларның чимал өлешен һәм җитештерү процессын исәпкә алырга кирәк. Артык изосянат ставкалары кулланылырга тиеш, һәм башка ысуллар мөмкин кадәр кулланылырга тиеш, башта чималда өлешчә изоцянат боҗралар (нигездә изосянатлар, полиоллар, чылбыр киңәйткечләр) формалаштыру, аннары аларны гадәти процесслар буенча эластомерга кертү. Бу җылылыкка чыдам һәм ялкынга чыдам полиуретан эластомерлар җитештерү өчен иң еш кулланыла торган ысулга әйләнде.
03 Гидролиз һәм җылылык оксидлашуы
Полиуретан эластомерлары каты сегментларында җылылык бозылуга һәм югары температурада йомшак сегментларындагы химик үзгәрешләргә мохтаҗ. Полиэстер эластомерларның суга каршы торуы начар, һәм югары температурада гидролизга омтылу. Полиэстер / TDI / диаминның хезмәт срогы 4-5 айга 50 at, ике атна 70 reach, һәм 100 above өстендә берничә көн генә булырга мөмкин. Эстер бәйләнешләре кайнар суга һәм парга эләккәндә тиешле кислоталарга һәм спиртларга таркалырга мөмкин, һәм эластомердагы карбамид һәм амино эстер төркемнәре дә гидролиз реакцияләрен кичерергә мөмкин:
RCOOR H20- → RCOOH HOR
Эстер спирты
Бер RNHCONHR бер H20- → RXHCOOH H2NR -
Уремид
Бер RNHCOOR-H20- → RNCOOH HOR -
Амино формат эфиры Амино спирт
Полиэтер нигезендәге эластомерлар начар җылылык оксидлашу тотрыклылыгына ия, һәм эфир нигезендәге эластомерлар α- углерод атомындагы водород җиңел оксидлаша, водород пероксиды барлыкка китерә. Алга таба черү һәм ярылудан соң, ул оксид радикалларын һәм гидроксил радикалларын барлыкка китерә, алар ахыр чиктә форматларга яки альдегидларга таркала.
Төрле полиэстерлар эластомерларның җылылыкка каршы торуына аз тәэсир итәләр, төрле полиэтерлар билгеле бер йогынты ясыйлар. TDI-MOCA-PTMEG белән чагыштырганда, TDI-MOCA-PTMEG киеренкелекне саклап калу дәрәҗәсе 44% һәм 60% тәшкил итә, 7 көн эчендә 121 at яшендә, соңгысы элеккесенә караганда яхшырак. Сәбәбе булырга мөмкин, PPG молекулаларының таралган чылбырлары бар, алар эластик молекулаларның даими урнашуына ярдәм итмиләр һәм эластик тәннең җылылыкка каршы торуларын киметәләр. Полиэтерларның җылылык тотрыклылыгы тәртибе: PTMEG> PEG> PPG.
Полиуретан эластомерлардагы карбамат һәм карбамат кебек башка функциональ төркемнәр дә оксидлашу һәм гидролиз реакцияләрен кичерәләр. Ләкин, эфир төркеме иң җиңел оксидлаштырыла, ә эстер төркеме иң җиңел гидролизацияләнә. Аларның антиоксидант һәм гидролизга каршы тору тәртибе:
Антиоксидант эшчәнлеге: эфирлар> карбамид> карбамат> эфир;
Гидролизга каршы тору: эстер
Полиэтер полиуретанның оксидлашу каршылыгын һәм полиэстер полиуретанның гидролиз каршылыгын яхшырту өчен, PTMEG полиэтер эластомерга 1% фенолик антиоксидант Ирганокс1010 өстәү кебек өстәмәләр дә өстәлә. Бу эластомерның киеренке көче антиоксидантларсыз чагыштырганда 3-5 тапкыр артырга мөмкин (1500С картайганнан соң 168 сәгать эчендә сынау нәтиҗәләре). Ләкин һәр антиоксидант полиуретан эластомерларына тәэсир итми, бары тик фенолик 1рганокс 1010 һәм ТопанОл051 (фенолик антиоксидант, комачаулаган амин яктылыгы стабилизаторы, бензотриазол комплексы) мөһим эффектларга ия, һәм элеккеге иң яхшысы, мөгаен, фенолик антиоксидантларның эластомерлар белән яхшы ярашуы булгангадыр. Ләкин, фенолик антиоксидантларның стабилизация механизмында фенолик гидроксил төркемнәренең мөһим роле аркасында, бу фенолик гидроксил группасының системада изокянат төркемнәре белән реакциясен һәм "уңышсызлыгын" булдырмас өчен, изокянатларның полиолларга мөнәсәбәте булырга тиеш түгел. бик зур, һәм антиоксидантлар преполимерларга һәм чылбыр киңәйткечләренә кушылырга тиеш. Преполимерлар җитештерү вакытында кушылса, бу тотрыклылык эффектына зур йогынты ясаячак.
Полиэстер полиуретан эластомерларының гидролизын булдырмау өчен кулланылган өстәмәләр, нигездә, карбодиимид кушылмалары, алар полиуретан эластомер молекулаларында эстер гидролизы белән барлыкка килгән карбоксил кислоталары белән реакция ясыйлар, алга таба гидролизны булдырмыйлар. Карбодиимидның масса өлешендә 2% - 5% кушылуы полиуретанның су тотрыклылыгын 2-4 тапкыр арттырырга мөмкин. Моннан тыш, терт бутил катехол, гексеметиленететрамин, азодикарбонамид һ.б. шулай ук гидролизга каршы кайбер эффектларга ия.
04 Төп эш үзенчәлекләре
Полиуретан эластомерлары типик күп блоклы кополимерлар, молекуляр чылбырлар сыгылучан сегментлардан тора, пыяла күчү температурасы бүлмә температурасыннан түбән, пыяла күчү температурасы бүлмә температурасыннан югарырак. Алар арасында олигомерик полиоллар сыгылучан сегментлар, диисокянатлар һәм кечкенә молекулалар чылбырын киңәйтүчеләр каты сегментлар ясыйлар. Эластик һәм каты чылбыр сегментларының урнаштырылган структурасы аларның уникаль эшләвен билгели:
(1) Гади каучукның каты диапазоны, гадәттә, Shaoer A20-A90 арасында, пластикның каты диапазоны Shaoer A95 Shaoer D100 турында. Полиуретан эластомерлары Shaoer A10 кебек түбән һәм Shaoer D85 кадәр җитә ала, тутыргыч ярдәмгә мохтаҗ түгел;
2) strengthгары көч һәм эластиклык әле киң катылык кысаларында сакланырга мөмкин;
3) искиткеч резинага караганда, искиткеч киемгә каршы тору;
4) суга, нефтькә, химикатларга искиткеч каршылык;
(5) impactгары ешлыктагы бөкләү кушымталары өчен яраклы югары тәэсиргә каршы тору, арыганлыкка, тибрәнүгә каршы тору;
(6) Яхшы түбән температуралы каршылык, түбән температурада -30 ℃ яки -70 belowдан түбән;
(7) Аның искиткеч изоляция эше бар, һәм җылылык үткәрүчәнлеге түбән булганга, каучук һәм пластмасса белән чагыштырганда яхшырак изоляция эффекты бар.
(8) Яхшы биокомплективлык һәм антикоагулант үзлекләр;
(9) Искиткеч электр изоляциясе, формага каршы тору, UV тотрыклылыгы.
Полиуретан эластомерлар пластилизация, катнашу һәм вулканизация кебек гади каучук кебек процесслар ярдәмендә барлыкка килергә мөмкин. Алар шулай ук сыек каучук формасында, центрифугааль формалаштыру яки сиптерү белән формалашырга мөмкин. Алар шулай ук гранул материалларга ясалырга һәм инъекция, экструзия, әйләндерү, селкетү һәм башка процесслар ярдәмендә формалашырга мөмкин. Шул рәвешле, ул эш нәтиҗәлелеген күтәреп кенә калмый, продуктның үлчәм төгәллеген һәм тышкы кыяфәтен дә яхшырта
Пост вакыты: 05-2023 декабрь