Такозваниполиуретанскије скраћеница полиуретана, која је формирана реакцијом полиизоцијаната и полиола и садржи многе поновљене амино естер групе (- НХ-ко-о -) на молекуларном ланцу. У стварним синтетизованим полиуретанским смолама, поред Амино Естер Групе, постоје и групе као што су уреа и Биурет. Полиоли припадају дугорочним молекулама са хидроксилним групама на крају, који се називају "сегменти меких ланаца", док се полиизоцианата називају "сегментима тврдог ланца".
Међу полиуретанским смолама генерисаним меким и тврдим ланцима, само мали проценат су естери аминокиселина, тако да их можда неће бити прикладно да их позовете полиуретан. У широком смислу полиуретан је адитив изоцијаната.
Различите врсте изоцијаната реагују са полихидрокси једињењима да би се створиле различите структуре полиуретана, чиме се прибављају полимерни материјали са различитим својствима, као што су пластика, гума, премази, влакна, лепкови итд. Полиуретанска гума.
Полиуретанска гума припада посебну врсту гуме која се прави реакцијом полиетер или полиестера са изоцијанатом. Много је сорти због различитих врста сировина, реакционих услова и метода умрежавања. Из перспективе хемијске структуре, постоје полиестерски и полиетерски типови и из перспективе методе обраде, постоје три врсте: тип мешања, тип ливења и термопластични тип.
Синтетичка полиуретанска гума се углавном синтетише тако што ће реакционисати линеарни полиестер или полиетер са диизоцијаним диизоцијаним да би се формирао низак молекулска тежина подлоге, који је затим подвргнут реакцији продужења ланца да би се створила високи молекулску тежину тежине. Затим се додају одговарајући средства за умрежавање и загревана је да га излече, постајући вулканизована гума. Ова метода се назива метода предполимеризације или два корака.
Такође је могуће користити методу у једном кораку - директно мешање линеарних полиестера или полиетер са диизоцијанима, ланчаним продужецима и средствима за умрежавање и да покрену реакцију и стварају полиуретанску гуму.
А-сегмент у ТПУ молекулама чини макромолекуларне ланце које се лако окрећу, днујулију полиуретанску гуму са добре еластичности, смањујући тачку омекшавања и секундарне прелазне тачке полимера и смањење његове тврдоће и механичке чврстоће. Б-сегмент ће везати ротацију макромолекуларних ланаца, узрокујући тачку омекшавања и секундарне тачке транзиције полимера да се повећа, што резултира повећањем тврдоће и механичке снаге и смањење еластичности. Подешавањем моларног односа између А и Б, може се произвести ТПП са различитим механичким својствима. Попречна структура ТПУ-а не сме да размотре само примарно умрежавање, већ и средње умрежавање формиране водоничним везама између молекула. Примарна умрежавајућа веза полиуретана се разликује од структуре вулканизације хидроксилне гуме. Његова Амино Естер Гроуп, Биурет Гроуп, Уреа Формат Гроуп и друге функционалне групе уређују се у редовном и размаченом крутом сегменту ланца, што резултира редовном мрежном структуром гуме, који има одличну отпорност на хабање и друга одлична својства. Друго, због присуства многих високо кохезивних функционалних група, као што су уреа или карбаматне групе у полиуретанске гуме, формиране водоничне везе имају велику чврстоћу, а секундарна умрежавајуће обвезнице формиране и водоничним обвезницама такође имају значајан утицај на својства полиуретанске гуме. Секундарно умрежавање омогућава полиуретанску гуму да поседује карактеристике термозовања еластомера на једној руци, а са друге стране, ова унакрсна веза није заиста укрштена, што га чини виртуелним унакрсним повезивањем. Упредно повезивање зависи од температуре. Како се температура повећава, ова унакрсна веза постепено слаби и нестаје. Полимер има одређену флуидност и може се подвргнути термопластичној обради. Када се температура смањи, ова унакрсна веза постепено се поново опоравља и обликује. Додавање мале количине пунила повећава удаљеност између молекула, слаби способност формирања водоника између молекула и доводи до оштрог смањења снаге. Истраживање је показало да је редослед стабилности различитих функционалних група у полиуретанској гуми од високих до ниских је: Естер, етер, уреа, карбамат и биопутат. Током процеса старења полиуретанске гуме, први корак је кршење унакрсних обвезница између Бирета и урее, а затим ломљење обвезница карбамата и уреа, односно главног ланца.
01 омекшавање
Полиуретански еластомери, попут многих полимерних материјала, омекшавају се на високим температурама и прелазу са еластичног стања у стање вискове, што резултира брзим смањењем механичке снаге. Из хемијске перспективе, температура омекшавања еластичности углавном зависи од фактора попут њеног хемијског састава, релативна молекуларна тежина и густина умрежавања.
Генерално гледано, повећање релативне молекулске тежине, повећање ригидности тешких сегмената (као што је увођење бензенског прстена у молекул) и садржај тврдог сегмента и повећања густине умрежавања сви су корисни за повећање температуре омекшавања. За термопластичне еластомере, молекуларна структура је углавном линеарна, а температура омекшавања еластомера се такође повећава када се повећа релативну молекулску тежину.
За попречне полиуретанске еластомере, густина у међувремену има већи утицај од релативне молекуларне тежине. Стога, приликом производње еластомера, повећање функционалности изоцијаната или полиола може да формира термички стабилну мрежу хемијске структуре у неким еластичним молекулама, или коришћење прекомјерних изоцијанатарских односа да формирају стабилну унакрсну структуру изоцијаната у еластичном телу је моћно средство за побољшање отпорности на топлотној и механичкој снази еластомера.
Када се ППДИ (п-фенилдиизоцијаната) користи као сировина, због директног повезивања две изоцијанатске групе, формирани чврсти сегмент има виши садржај бензена, који побољшава чврстину тврдог сегмента и на тај начин повећава отпорност на топлоту.
Од физичке перспективе, температура омекшавања еластомера зависи од степена раздвајања микрофазе. Према извештајима, температура омекшавања еластомера која не подвргава се одвајању микрофазе је веома ниска, са температуром обраде од само око 70 ℃, док еластомери који се подвргну микрофазији могу да досегну 130-150 ℃. Стога је повећање степена раздвајања микрофазе у еластомерима једна од ефективних метода за побољшање отпорности на топлоту.
Степен раздвајања еластомера микрофазе може се побољшати променом релативне молекуларне тежинске матрице ланчаних сегмената и садржаја крутих сегмената ланаца, на тај начин побољшава њихово отпорност на топлоту. Већина истраживача верује да је разлог одвајања микрофазе у полиуретану термодинамичка неспојивост између меких и тешких сегмената. Врста ланца екстендер, тврди сегмент и његов садржај, тип меког сегмента и водонични вез који имају значајан утицај на њега.
У поређењу са диол ланчаним ланцима, проширивачима ланца диамине, као што су МОЦА (3,3-дихлоро-4,4-диаминодифенилметан) и ДЦБ (3,3-дихлоро-бифенилендиамин) формирају више поларних амино естер група у еластомерима, а више сегментима водоника, а више сегмента хидрогена, повећавајући интеракцију између тешких сегмената и побољшању степена раздвајања микрофазности еластомери; Симетрични ароматични ланчани ланцем, као што су П, П-дихидрокинон и хидрокинон су корисни за нормализацију и уско паковање тврдих сегмената, на тај начин побољшавајући одвајање микрофазних производа.
Амино естер сегменти формирани алифатичним изоцијанатима имају добру компатибилност са меким сегментима, што резултира тешким сегментима растварајући у меканим сегментима, смањење степена раздвајања микрофазе. Амино естер сегменти формирани ароматичним изоцијанатима имају лошу компатибилност са меким сегментима, док је степен одвајања микрофазе веће. Полиуретански полиуретан има скоро потпуну структуру раздвајања микрофазе због чињенице да мекани сегмент не формира водоничке везе и водоничне везе могу се догодити само у тврдом сегменту.
Ефекат водоника на тачку омекшавања еластомера је такође значајан. Иако полиетери и карбонил у меком сегменту могу да формирају велики број водоника са НХ у тврдом сегменту, такође повећава температуру омекшавања еластомера. Потврђено је да је обвезнице водоника и даље задржавају 40% у 200 ℃.
02 Термичка распадања
Амино Естер Групе пролазе следеће распадање на високим температурама:
- РнХЦООР - РНЦ0 ХО-Р
- РнхЦоор - РнХ2 ЦО2 Ене
- РнхЦоор - РНХР ЦО2 Ене
Постоје три главна облика топлотног распадања материјала на бази полиуретана:
① формирање оригиналних изоцијаната и полиола;
② Α- Окиген Бонд на прекидима базе ЦХ2 и комбинује се са једном водоником на другом ЦХ2 да формира аминокиселине и алкене. Аминокиселине се распадају у један примарни амински и угљен диоксид:
③ Образац 1 секундарно амински и угљен диоксид.
Термичка распадања структуре карбамата:
Арил НХЦО Арил, ~ 120 ℃;
Н-алкил-НХЦО-Арил, ~ 180 ℃;
Арил НХЦО Н-алкил, ~ 200 ℃;
Н-алкил-НХЦО-Н-алкил, ~ 250 ℃.
Термичка стабилност аминокиселина естера је повезана са врстама почетних материјала као што су изоцијанати и полиоли. Алифатични изоцијанати су виши од ароматичних изоцијаната, док су масни алкохоли већи од ароматичних алкохола. Међутим, литература извештава да је термичка температура распадања алифатичних аминокиселина естера између 160-180 ℃, а естери ароматичних аминокиселина је између 180-200 ℃, што је у складу са горњим подацима. Разлог се може повезати са методом испитивања.
У ствари, алифатични ЦХДИ (1,4-циклохексан диизоцијанат) и ХДИ (хексаметилен диизоцијанац) имају бољу отпорност на топлоту од уобичајених ароматичних МДИ и ТДИ-ја. Поготово транс ЦХДИ са симетричном структуром препознат је као и најизражен изоцијаната отпорна на топлоту. Полиуретански еластомери припремљени од ње имају добру процесурство, одличну отпорност на хидролизу, температуру велике омекшавања, температура ниског стакла, ниску термичку хистерезу и високу УВ отпор.
Поред Амино Естер Групе, полиуретански еластомери такође имају и друге функционалне групе, као што су уреа Формат, БИУРЕТ, УРЕА итд. Ове групе могу поднијети термичко распадање на високим температурама:
НХЦонцоо - (Алифатиц уреа Формат), 85-105 ℃;
- НХЦонцоо - (ароматична уреа Формат), на температурном опсегу од 1-120 ℃;
- НХЦОНЦОНХ - (алифатични бирет), на температури у распону од 10 ° Ц до 110 ° Ц;
НХЦОНЦОНХ - (Ароматиц Биурет), 115-125 ℃;
НХЦОНХ - (алифатична уреа), 140-180 ℃;
- НХЦОНХ - (Ароматична уреа), 160-200 ℃;
Изоцијанирани прстен> 270 ℃.
Темперарма температуре распадања БИУРЕТ-а и урее засноване је много ниже од аминоформата и урее, док изоцијакута има најбољу топлотну стабилност. У производњи еластомера, прекомерни изоцијанати могу даље реаговати са формираним аминоформатом и уреом да формирају формате засноване на урее и међусобно повезане структуре. Иако могу побољшати механичка својства еластомера, изузетно су нестабилна за топлину.
Да бисте смањили топлотне нестабилне групе као што су БИУРЕЕТ и уреа Формат у еластомерима, потребно је размотрити њихов однос сировине и процеса производње. Треба користити претеране изоцијанатне омјере, а друге методе треба да се користе што је више могуће за прво формирање делимичних изоцијанатарских прстенова у сировинама (углавном изоцијанатима, полиолима и ланцима), а затим их уводе у еластомер у складу са нормалним процесима. Ово је постало најчешће коришћена метода за производњу полиуретана отпорних на топлотне и пламен.
03 Хидролиза и топлотна оксидација
Полиуретански еластомери склони су термичким распадању у својим тешким сегментима и одговарајућим хемијским променама у својим меким сегментима на високим температурама. Полиестер еластомери имају лошу водоотпорност и строжа тенденција хидролиза на високим температурама. Услужни живот полиестера / ТДИ / Диамина може да достигне 4-5 месеци на 50 ° Ц, само две недеље на 70 ° и само неколико дана изнад 100 ℃. Естри обвезнице могу се распасти у одговарајуће киселине и алкохоле када су изложени топлом води и пари, а Групе уреа и амино естера у еластомерима могу подвргнути реакције хидролизе:
Рцоор х20- → рцоох хор
Естер алкохол
Један РнХЦОНХР један Х20- → РкХЦООХ Х2НР -
Уремид
Један РнХЦООР-Х20- → РНЦООХ ХОР -
Амино Формате Естер Амино Формат алкохол
Еластомери засновани на полиетеру имају лошу термалну стабилност оксидације, а етастомери етера α - водоник на атом угљеника се лако оксидира, формирајући водоник пероксид. Након даљњег распадања и деколтера, он ствара оксидне радикале и хидроксилне радикале, што на крају распадају у формате или алдехиде.
Различити полиестери имају мало утицаја на отпорност на топлоту еластомера, док различити полиети имају одређени утицај. У поређењу са ТДИ-МОЦА-ПТМЕГ, ТДИ-МОЦА-ПТМЕГ има затезну стопу чврстоће од 44% и 60%, односно у трајању од 121 ℃ током 7 дана, а потоњи је значајно бољи од првог. Разлог је можда да су молекули ППГ разгранили ланце, који не погодују редовном уређењу еластичних молекула и смањењу отпорности на топлоту еластичног тела. Редослед топлотне стабилности је: ПТМЕГ> ПЕГ> ППГ.
Остале функционалне групе у полиуретанским еластомерима, попут урее и карбамата, такође се подвргавају реакцијама оксидације и хидролизе. Међутим, Етер Гроуп је најлакше оксидована, док је ЕСР група најлакше хидролизована. Редослед њихове антиоксиданса и отпорности на хидролизе је:
Антиоксидантна активност: Естери> уреа> карбамате> етер;
Отпорност на хидролизу: Естер
Побољшање отпорности на оксидацију полиуретана и отпорност на хидролизу полиестера се додају и додаци, као што је додавање 1% фенолних антиоксиданса ИРганок1010 у ПТМЕГ полиетер еластомер. Затезна снага овог еластомера може се повећати за 3-5 пута у поређењу са без антиоксиданата (резултати испитивања након старења на 1500 ° Ц током 168 сати). Али не сваки антиоксиданс има утицаја на полиуретански еластомери, само фенолска 1рганок 1010 и ТОПАНОЛ051 (фенолни антиоксиданс, ометани амински стабилизатор светлости, а бензотриазол комплекс) има значајне ефекте, а бивши је најбољи, вероватно зато што фенолни антиоксиданти имају добру компатибилност са еластомерима. Међутим, због важне улоге фенолних хидроксилних група у стабилизацијском механизму фенолних антиоксиданата, како би се избегла реакција и "неуспех" ове фенолне хидроксилне групе са изоцијанативним групама у систему, однос изоцијанатима за полиолс не би требало да буде превелик, а антиоксиданти морају бити превелики и антиоксиданти морају бити превелики и антиоксиданти морају бити превелики и антиоксиданти морају бити превелики и антиоксиданти морају бити превелики и антиоксиданти морају бити превелики и антиоксиданти морају бити превелики и антиоксиданти морају бити превелики и антиоксиданти морају бити превелики. Ако је додато током производње предполимера, то ће у великој мери утицати на ефекат стабилизације.
Адитиви који се користе за спречавање хидролиза полиуретана еластомера су углавном карбодиимидна једињења која реагују са карбодилним киселинама генерисаним естером хидролизом у полиуретанским еластомерним молекулама за генерисање деривата ацил уреа, спречавајући додатну хидролизу. Додавање карбодиимида на масовној дрицији од 2% до 5% може повећати стабилност воде полиуретана за 2-4 пута. Поред тога, терц бутил катехол, хексаметиленетрамин, азодикарбонамид итд. Такође имају одређене ефекте против хидролизе.
04 Главне карактеристике перформанси
Полиуретански еластомери су типични мулти блок кополимери, са молекуларним ланцима састављеним од флексибилних сегмената температура стаклених транзиција ниже од собне температуре и чврсти сегменти са стакленим температурама прелазне температуре веће од собне температуре. Међу њима, олигомерни полиоли формирају флексибилне сегменте, док диизоцијанати и мали ланац ланца молекула чине круте сегменте. Уграђена структура флексибилних и крутих ланца сегмената одређује њихове јединствене перформансе:
(1) Опсег тврдоће обичне гуме је генерално између Схаоер А20-А90, док је опсег тврдоће пластике о Схаоер А95 Схаоер Д100. Полиуретански еластомери могу достићи низак као Схаоер А10 и што је висок као Схаоер Д85, без потребе за помоћи за пуњење;
(2) Висока чврстоћа и еластичност и даље се могу одржавати у широком распону тврдоће;
(3) одлична отпорност на хабање, 2-10 пута од природне гуме;
(4) одлична отпорност на воду, уље и хемикалије;
(5) висок отпорност на ударце, отпорност у умору и отпорност на вибрацију, погодан за апликације са високим фреквенцијама;
(6) Добра отпорност на ниским температурама, са ловим температурама испод -30 ℃ или -70 ℃;
(7) Има одличну перформансе изолације и због своје ниске топлотне проводљивости, има бољи ефекат изолације у поређењу са гумом и пластиком;
(8) добра биокомпатибилност и антикоагулантна својства;
(9) Одлична електрична изолација, отпорност на калупи и УВ стабилност.
Полиуретански еластомери се могу формирати користећи исте процесе као обична гума, попут пластификације, мешање и вулканизације. Такође се могу обликовати у облику течности гуме сипањем, центрифугалним ливењем или прскањем. Такође се могу направити у зрнате материјале и формирају се користећи ињекцију, екструзију, ваљање, калупање и друге процесе. На овај начин, не само да то побољшава ефикасност рада, али такође побољшава тачност димензионалне и појаве производа
Вријеме поште: Дец-05-2023