Anu disebutpoliuretannyaéta singgetan tina poliuretan, anu dibentuk ku réaksi poliisosianat sareng poliol, sareng ngandung seueur gugus amino éster anu diulang (- NH-CO-O-) dina ranté molekul. Dina résin poliuretan anu disintésis, salian ti gugus amino éster, aya ogé gugus sapertos uréa sareng biurét. Poliol kagolong kana molekul ranté panjang kalayan gugus hidroksil di tungtungna, anu disebut "segmen ranté lemes", sedengkeun poliisosianat disebut "segmen ranté teuas".
Di antara résin poliuretan anu dihasilkeun ku ruas ranté lemes sareng teuas, ngan ukur perséntase leutik anu mangrupikeun éster asam amino, janten panginten henteu pantes pikeun nyebatna poliuretan. Dina harti anu lega, poliuretan mangrupikeun aditif isosianat.
Rupa-rupa jinis isosianat ngaréaksikeun sareng sanyawa polihidroksi pikeun ngahasilkeun rupa-rupa struktur poliuretan, sahingga ngahasilkeun bahan polimér kalayan sipat anu béda-béda, sapertos plastik, karét, palapis, serat, perekat, jsb. Karét poliuretan
Karét poliuretan kagolong kana jinis karét khusus, anu didamel ku cara ngaréaksikeun poliéter atanapi poliéster sareng isosianat. Aya seueur variétas kusabab rupa-rupa jinis bahan baku, kaayaan réaksi, sareng metode crosslinking. Tina sudut pandang struktur kimia, aya jinis poliéster sareng poliéter, sareng tina sudut pandang metode pamrosésan, aya tilu jinis: jinis campuran, jinis tuang, sareng jinis termoplastik.
Karét poliuretan sintétis umumna disintésis ku cara ngaréaksikeun poliéster linier atanapi poliéter sareng diisosianat pikeun ngabentuk prepolimer beurat molekul rendah, anu teras dikenaan réaksi penyuluhan ranté pikeun ngahasilkeun polimér beurat molekul tinggi. Teras, agén crosslinking anu pas ditambahkeun sareng dipanaskeun pikeun ngagaringkeunana, janten karét vulkanisir. Métode ieu disebut prepolimerisasi atanapi metode dua léngkah.
Bisa ogé ngagunakeun metode hiji léngkah – nyampur langsung poliéster linier atanapi poliéter sareng diisosianat, panguat ranté, sareng agén crosslinking pikeun ngamimitian réaksi sareng ngahasilkeun karét poliuretan.
Segmen-A dina molekul TPU ngajantenkeun ranté makromolekul gampang diputer, masihan karét poliuretan élastisitas anu saé, ngirangan titik lemes sareng titik transisi sekundér polimér, sareng ngirangan karasa sareng kakuatan mékanisna. Segmen-B bakal ngabeungkeut rotasi ranté makromolekul, nyababkeun titik lemes sareng titik transisi sekundér polimér ningkat, ngahasilkeun paningkatan karasa sareng kakuatan mékanis, sareng panurunan élastisitas. Ku nyaluyukeun babandingan molar antara A sareng B, TPU kalayan sipat mékanis anu béda tiasa dihasilkeun. Struktur cross-linking TPU henteu ngan ukur kedah mertimbangkeun cross-linking primér, tapi ogé cross-linking sekundér anu dibentuk ku beungkeut hidrogén antara molekul. Beungkeut cross-linking primér poliuretan béda ti struktur vulkanisasi karét hidroksil. Gugus amino éster, gugus biurét, gugus uréa format sareng gugus fungsi sanésna disusun dina segmen ranté kaku anu teratur sareng jarakna, ngahasilkeun struktur jaringan karét anu teratur, anu gaduh résistansi aus anu saé sareng sipat-sipat anu saé anu sanés. Kadua, kusabab ayana seueur gugus fungsi anu kohesif sapertos gugus uréa atanapi karbamat dina karét poliuretan, beungkeut hidrogén anu kabentuk antara ranté molekul gaduh kakuatan anu luhur, sareng beungkeut crosslinking sekundér anu kabentuk ku beungkeut hidrogén ogé gaduh dampak anu signifikan kana sipat karét poliuretan. Cross-linking sekundér ngamungkinkeun karét poliuretan gaduh ciri-ciri elastomer termosetting di hiji sisi, sareng di sisi anu sanés, cross-linking ieu henteu leres-leres cross-linking, jantenkeun cross-linking virtual. Kaayaan cross-linking gumantung kana suhu. Nalika suhu ningkat, cross-linking ieu laun-laun ngaleuleuskeun sareng ngaleungit. Polimer gaduh fluiditas anu tangtu sareng tiasa diprosés termoplastik. Nalika suhu turun, cross-linking ieu laun-laun pulih sareng kabentuk deui. Panambahan sajumlah alit pangisi ningkatkeun jarak antara molekul, ngaleuleuskeun kamampuan pikeun ngabentuk beungkeut hidrogén antara molekul, sareng nyababkeun panurunan kakuatan anu seukeut. Panalungtikan parantos nunjukkeun yén urutan stabilitas rupa-rupa gugus fungsi dina karét poliuretan ti luhur ka handap nyaéta: éster, éter, uréa, karbamat, sareng biurét. Salila prosés sepuh karét poliuretan, léngkah munggaran nyaéta megatkeun beungkeut silang antara biurét sareng uréa, dituturkeun ku megatkeun beungkeut karbamat sareng uréa, nyaéta, megatkeun ranté utama.
01 Pelembutan
Élastomer poliuretan, sapertos seueur bahan polimér, leuleus dina suhu anu luhur sareng transisi tina kaayaan élastis ka kaayaan aliran kentel, anu ngahasilkeun panurunan kakuatan mékanis anu gancang. Tina sudut pandang kimiawi, suhu leuleus élastisitas utamina gumantung kana faktor-faktor sapertos komposisi kimiawi, beurat molekul relatif, sareng kapadetan crosslinking.
Sacara umum, ningkatkeun beurat molekul relatif, ningkatkeun kaku tina segmen teuas (sapertos ngenalkeun cingcin bénzéna kana molekul) sareng eusi segmen teuas, sareng ningkatkeun kapadetan crosslinking sadayana mangpaat pikeun ningkatkeun suhu pelembutan. Pikeun élastomer termoplastik, struktur molekul utamina linier, sareng suhu pelembutan élastomer ogé ningkat nalika beurat molekul relatif ningkat.
Pikeun elastomer poliuretan anu dihijikeun silang, kapadetan ikatan silang gaduh dampak anu langkung ageung tibatan beurat molekul relatif. Ku alatan éta, nalika ngadamel elastomer, ningkatkeun fungsi isosianat atanapi poliol tiasa ngabentuk struktur ikatan silang kimia jaringan anu stabil sacara termal dina sababaraha molekul élastis, atanapi nganggo babandingan isosianat anu kaleuleuwihi pikeun ngabentuk struktur ikatan silang isosianat anu stabil dina awak élastis mangrupikeun cara anu ampuh pikeun ningkatkeun résistansi panas, résistansi pangleyur, sareng kakuatan mékanis élastomer.
Nalika PPDI (p-phenyldiisocyanate) dianggo salaku bahan baku, kusabab sambungan langsung dua gugus isocyanate kana cingcin bénzéna, segmen teuas anu kabentuk ngagaduhan eusi cingcin bénzéna anu langkung luhur, anu ningkatkeun kaku tina segmen teuas sahingga ningkatkeun résistansi panas tina elastomer.
Tina sudut pandang fisik, suhu palembutan élastomer gumantung kana tingkat pamisahan mikrofase. Numutkeun laporan, suhu palembutan élastomer anu henteu ngalaman pamisahan mikrofase rendah pisan, kalayan suhu pamrosésan ngan ukur sakitar 70 ℃, sedengkeun élastomer anu ngalaman pamisahan mikrofase tiasa ngahontal 130-150 ℃. Ku kituna, ningkatkeun tingkat pamisahan mikrofase dina élastomer mangrupikeun salah sahiji metode anu efektif pikeun ningkatkeun résistansi panasna.
Darajat pamisahan mikrofase elastomer tiasa ningkat ku cara ngarobih distribusi beurat molekul relatif tina ruas ranté sareng eusi ruas ranté kaku, sahingga ningkatkeun résistansi panasna. Kaseueuran panaliti yakin yén alesan pamisahan mikrofase dina poliuretan nyaéta inkompatibilitas termodinamika antara ruas lemes sareng teuas. Jenis panyambung ranté, ruas teuas sareng eusina, jinis ruas lemes, sareng beungkeutan hidrogén sadayana gaduh dampak anu signifikan kana éta.
Dibandingkeun sareng pangpanjang ranté diol, pangpanjang ranté diamina sapertos MOCA (3,3-dikloro-4,4-diaminodifenilmetana) sareng DCB (3,3-dikloro-bifenilendiamina) ngabentuk gugus éster amino anu langkung polar dina élastomer, sareng langkung seueur beungkeut hidrogén anu tiasa kabentuk antara ruas teuas, ningkatkeun interaksi antara ruas teuas sareng ningkatkeun tingkat pamisahan mikrofase dina élastomer; Pangpanjang ranté aromatik simetris sapertos p, p-dihidrokuinon, sareng hidrokuinon mangpaat pikeun normalisasi sareng pengepakan anu pageuh tina ruas teuas, sahingga ningkatkeun pamisahan mikrofase produk.
Segmen amino éster anu kabentuk ku isosianat alifatik mibanda kompatibilitas anu saé sareng segmen lemes, ngahasilkeun langkung seueur segmen teuas anu leyur dina segmen lemes, ngirangan tingkat pamisahan mikrofase. Segmen amino éster anu kabentuk ku isosianat aromatik mibanda kompatibilitas anu goréng sareng segmen lemes, sedengkeun tingkat pamisahan mikrofase langkung luhur. Poliuretan poliolefin ngagaduhan struktur pamisahan mikrofase anu ampir lengkep kusabab kanyataan yén segmen lemes henteu ngabentuk beungkeut hidrogén sareng beungkeut hidrogén ngan ukur tiasa lumangsung dina segmen teuas.
Pangaruh beungkeutan hidrogén kana titik leuleusna élastomer ogé signifikan. Sanaos poliéter sareng karbonil dina ruas lemes tiasa ngabentuk sajumlah ageung beungkeutan hidrogén sareng NH dina ruas teuas, éta ogé ningkatkeun suhu leuleusna élastomer. Parantos dikonfirmasi yén beungkeutan hidrogén masih nahan 40% dina 200 ℃.
02 Dekomposisi termal
Gugus amino éster ngalaman dekomposisi ieu dina suhu anu luhur:
- RNHCOOR – RNC0 HO-R
- RNHCOOR – RNH2 CO2 éna
- RNHCOOR – RNHR CO2 éne
Aya tilu bentuk utama dekomposisi termal bahan dumasar poliuretan:
① Ngabentuk isosianat sareng poliol asli;
② α— Beungkeut oksigén dina basa CH2 pegat teras ngahiji jeung hiji beungkeut hidrogén dina CH2 kadua pikeun ngabentuk asam amino sareng alkéna. Asam amino terurai jadi hiji amina primér sareng karbon dioksida:
③ Amina sekundér sareng karbon dioksida Bentuk 1.
Dekomposisi termal struktur karbamat:
Aryl NHCO Aryl,~120 ℃;
N-alkil-NHCO-aril, ~180 ℃;
Aryl NHCO n-alkil, ~200 ℃;
N-alkil-NHCO-n-alkil, ~250 ℃.
Stabilitas termal éster asam amino aya patalina jeung jenis bahan awal saperti isosianat jeung poliol. Isosianat alifatik leuwih luhur batan isosianat aromatik, sedengkeun alkohol lemak leuwih luhur batan alkohol aromatik. Nanging, literatur ngalaporkeun yén suhu dekomposisi termal éster asam amino alifatik antara 160-180 ℃, sareng éster asam amino aromatik antara 180-200 ℃, anu teu saluyu jeung data di luhur. Alesanna bisa jadi aya patalina jeung métode uji coba.
Kanyataanna, CHDI alifatik (1,4-siklohéksana diisosianat) sareng HDI (héksamétilén diisosianat) gaduh résistansi panas anu langkung saé tibatan MDI sareng TDI aromatik anu umum dianggo. Utamana CHDI trans kalayan struktur simétris parantos dikenal salaku isosianat anu paling tahan panas. Élastomer poliuretan anu disiapkeun tina éta gaduh kamampuan prosés anu saé, résistansi hidrolisis anu saé, suhu pelembutan anu luhur, suhu transisi gelas anu handap, histerésis termal anu handap, sareng résistansi UV anu luhur.
Salian ti gugus amino éster, elastomer poliuretan ogé gaduh gugus fungsi sanés sapertos uréa format, biurét, uréa, jsb. Gugus ieu tiasa ngalaman dekomposisi termal dina suhu anu luhur:
NHCONCOO – (bentuk uréa alifatik), 85-105 ℃;
- NHCONCOO – (format uréa aromatik), dina kisaran suhu 1-120 ℃;
- NHCONCONH – (biurét alifatik), dina suhu ti 10 °C nepi ka 110 °C;
NHCONCONH – (biuret aromatik), 115-125 ℃;
NHCONH – (uréa alifatik), 140-180 ℃;
- NHCONH – (uréa aromatik), 160-200 ℃;
Cingcin isosianurat>270 ℃.
Suhu dekomposisi termal format dumasar biurét sareng uréa jauh langkung handap tibatan aminoformat sareng uréa, sedengkeun isosianurat gaduh stabilitas termal anu pangsaéna. Dina produksi elastomer, isosianat anu kaleuleuwihi tiasa langkung réaksi sareng aminoformat sareng uréa anu kabentuk pikeun ngabentuk format dumasar uréa sareng struktur cross-linked biurét. Sanaos tiasa ningkatkeun sipat mékanis elastomer, éta henteu stabil pisan pikeun dipanaskeun.
Pikeun ngurangan gugus anu teu stabil sacara termal sapertos biuret sareng uréa format dina elastomer, perlu dipertimbangkeun babandingan bahan baku sareng prosés produksina. Babandingan isosianat anu kaleuleuwihi kedah dianggo, sareng metode sanés kedah dianggo sabisa-bisa pikeun ngabentuk cincin isosianat parsial dina bahan baku (utamina isosianat, poliol, sareng panguat ranté), teras ngenalkeun kana elastomer numutkeun prosés normal. Ieu parantos janten metode anu paling umum dianggo pikeun ngahasilkeun elastomer poliuretan anu tahan panas sareng tahan seuneu.
03 Hidrolisis sareng oksidasi termal
Élastomer poliuretan rentan ka dékomposisi termal dina bagian teuasna sareng parobahan kimia anu saluyu dina bagian lemesna dina suhu anu luhur. Élastomer poliéster gaduh résistansi cai anu goréng sareng kacenderungan anu langkung parah pikeun hidrolisis dina suhu anu luhur. Umur poliéster/TDI/diamina tiasa ngahontal 4-5 bulan dina 50 ℃, ngan ukur dua minggu dina 70 ℃, sareng ngan ukur sababaraha dinten di luhur 100 ℃. Beungkeut éster tiasa terurai janten asam sareng alkohol anu saluyu nalika kakeunaan cai panas sareng uap, sareng gugus uréa sareng éster amino dina élastomer ogé tiasa ngalaman réaksi hidrolisis:
RCOOR H20- → RCOOH HOR
Alkohol éster
Hiji RNHCONHR hiji H20- → RXHCOOH H2NR -
Uréamida
Hiji RNHCOOR-H20- → RNCOOH HOR -
Éster amino format Alkohol amino format
Élastomer dumasar poliéter mibanda stabilitas oksidasi termal anu goréng, sareng élastomer dumasar éter α- Hidrogén dina atom karbon gampang dioksidasi, ngabentuk hidrogén péroksida. Saatos dekomposisi sareng pamisahan salajengna, éta ngahasilkeun radikal oksida sareng radikal hidroksil, anu antukna terurai janten format atanapi aldehida.
Poliéster anu béda-béda saeutik pangaruhna kana résistansi panas élastomer, sedengkeun poliéter anu béda-béda miboga pangaruh anu tangtu. Dibandingkeun sareng TDI-MOCA-PTMEG, TDI-MOCA-PTMEG miboga laju ingetan kakuatan tarik masing-masing 44% sareng 60% nalika dipanaskeun dina suhu 121 ℃ salami 7 dinten, anu terakhir langkung saé tibatan anu sateuacanna. Alesanna tiasa waé molekul PPG mibanda ranté cabang, anu henteu kondusif pikeun susunan molekul élastis anu teratur sareng ngirangan résistansi panas awak élastis. Urutan stabilitas termal poliéter nyaéta: PTMEG>PEG>PPG.
Gugus fungsi séjén dina elastomer poliuretan, sapertos uréa sareng karbamat, ogé ngalaman réaksi oksidasi sareng hidrolisis. Nanging, gugus éter mangrupikeun anu paling gampang dioksidasi, sedengkeun gugus éster mangrupikeun anu paling gampang dihidrolisis. Urutan résistansi antioksidan sareng hidrolisisna nyaéta:
Aktivitas antioksidan: éster>uréa>karbamat>éter;
Résistansi hidrolisis: éster
Pikeun ningkatkeun résistansi oksidasi poliéter poliuretan sareng résistansi hidrolisis poliéster poliuretan, aditif ogé ditambahkeun, sapertos nambihan 1% antioksidan fenolik Irganox1010 kana elastomer poliéter PTMEG. Kakuatan tarik elastomer ieu tiasa ningkat 3-5 kali dibandingkeun sareng tanpa antioksidan (hasil tés saatos sepuh dina suhu 1500C salami 168 jam). Tapi henteu unggal antioksidan gaduh pangaruh kana elastomer poliuretan, ngan ukur fenolik 1rganox 1010 sareng TopanOl051 (antioksidan fenolik, penstabil cahaya amina terhalang, kompleks benzotriazol) anu gaduh pangaruh anu signifikan, sareng anu sateuacanna mangrupikeun anu pangsaéna, kamungkinan kusabab antioksidan fenolik gaduh kompatibilitas anu saé sareng elastomer. Nanging, kusabab peran penting gugus hidroksil fenolik dina mékanisme stabilisasi antioksidan fenolik, pikeun nyingkahan réaksi sareng "kagagalan" gugus hidroksil fenolik ieu sareng gugus isosianat dina sistem, babandingan isosianat sareng poliol henteu kedah ageung teuing, sareng antioksidan kedah ditambahkeun kana prepolimer sareng panguat ranté. Upami ditambahkeun nalika produksi prepolimer, éta bakal mangaruhan pisan kana pangaruh stabilisasi.
Aditif anu dianggo pikeun nyegah hidrolisis elastomer poliéster poliuretan utamina nyaéta sanyawa karbodiimida, anu ngaréaksikeun sareng asam karboksilat anu dihasilkeun ku hidrolisis éster dina molekul elastomer poliuretan pikeun ngahasilkeun turunan asil uréa, nyegah hidrolisis salajengna. Panambahan karbodiimida dina fraksi massa 2% dugi ka 5% tiasa ningkatkeun stabilitas cai poliuretan ku 2-4 kali. Salian ti éta, tert butil katekol, heksametilenetatramina, azodikarbonamida, jsb. ogé gaduh pangaruh anti hidrolisis anu tangtu.
04 Ciri kinerja utama
Élastomer poliuretan nyaéta kopolimer multi blok has, kalayan ranté molekular anu diwangun ku segmen fléksibel kalayan suhu transisi gelas anu langkung handap tibatan suhu kamar sareng segmen kaku kalayan suhu transisi gelas anu langkung luhur tibatan suhu kamar. Di antarana, poliol oligomerik ngabentuk segmen fléksibel, sedengkeun diisosianat sareng panguat ranté molekul leutik ngabentuk segmen kaku. Struktur anu napel tina segmen ranté fléksibel sareng kaku nangtukeun kinerja unikna:
(1) Rentang karasa karét biasa umumna antara Shaoer A20-A90, sedengkeun rentang karasa plastik sakitar Shaoer A95 Shaoer D100. Élastomer poliuretan tiasa ngahontal dugi ka Shaoer A10 sareng dugi ka Shaoer D85, tanpa peryogi bantosan pangisi;
(2) Kakuatan sareng élastisitas anu luhur masih tiasa dijaga dina rentang karasana anu lega;
(3) Résistansi kana goresan anu saé pisan, 2-10 kali lipat tibatan karét alam;
(4) Résistansi anu saé pisan kana cai, minyak, sareng bahan kimia;
(5) Résistansi dampak anu luhur, résistansi kacapean, sareng résistansi geter, cocog pikeun aplikasi lenturan frékuénsi luhur;
(6) Résistansi suhu handap anu saé, kalayan kerapuhan suhu handap di handap -30 ℃ atanapi -70 ℃;
(7) Ieu mibanda kinerja insulasi anu saé pisan, sareng kusabab konduktivitas termalna anu handap, éta ngagaduhan pangaruh insulasi anu langkung saé dibandingkeun sareng karét sareng plastik;
(8) Biokompatibilitas sareng sipat antikoagulan anu saé;
(9) Insulasi listrik anu saé pisan, tahan kapang, sareng stabilitas UV.
Élastomer poliuretan tiasa dibentuk nganggo prosés anu sami sareng karét biasa, sapertos plastisisasi, pencampuran, sareng vulkanisasi. Éta ogé tiasa dicetak dina bentuk karét cair ku cara dituang, dicetak sentrifugal, atanapi disemprot. Éta ogé tiasa didamel janten bahan granular sareng dibentuk nganggo injeksi, ekstrusi, digulung, dicetak tiup, sareng prosés sanésna. Ku cara kieu, henteu ngan ukur ningkatkeun efisiensi padamelan, tapi ogé ningkatkeun akurasi diménsi sareng penampilan produk.
Waktos posting: 05-Des-2023