La tiel nomataPoliuretanoestas la mallongigo de poliuretano, kiu estas formita de la reago de poliisocianatoj kaj polioloj, kaj enhavas multajn ripetajn amino-ester-grupojn (-NH-Co-O-) sur la molekula ĉeno. En efektivaj sintezitaj poliuretanaj rezinoj, aldone al la amino -ester -grupo, ekzistas ankaŭ grupoj kiel ureo kaj biuret. Polioloj apartenas al long-ĉenaj molekuloj kun hidroksilaj grupoj ĉe la fino, kiuj estas nomataj "molaj ĉenaj segmentoj", dum polisocianatoj estas nomataj "malmolaj ĉenaj segmentoj".
Inter la poliuretanaj rezinoj generitaj de molaj kaj malmolaj ĉenaj segmentoj, nur malgranda procento estas aminoacidaj esteroj, do eble ne taŭgas nomi ilin poliuretano. En vasta senco, poliuretano estas aldonaĵo de izocianato.
Malsamaj specoj de izocianatoj reagas kun polihidroksiaj komponaĵoj por generi diversajn strukturojn de poliuretano, tiel akirante polimerajn materialojn kun malsamaj proprietoj, kiel plastoj, kaŭĉuko, tegaĵoj, fibroj, vostoj, ktp.
Poliuretana kaŭĉuko apartenas al speciala speco de kaŭĉuko, kiu estas farita per reagi polieter aŭ poliestron kun izocianato. Ekzistas multaj varioj pro diversaj specoj de krudmaterialoj, reagaj kondiĉoj kaj interligaj metodoj. El perspektivo de kemia strukturo, ekzistas poliesteraj kaj polieteraj tipoj, kaj el perspektivo de pretiga metodo, ekzistas tri specoj: miksa tipo, gisado -tipo kaj termoplasta tipo.
Sinteza poliuretana kaŭĉuko estas ĝenerale sintezita per reakcio de lineara poliestero aŭ polietero kun diisocianato por formi prepolimeron de malalta molekula pezo, kiu tiam estas submetita al ĉena etenda reago por generi altan molekulan pezan polimeron. Poste, taŭgaj interligaj agentoj estas aldonitaj kaj varmigitaj por kuraci ĝin, iĝante vulkanizita kaŭĉuko. Ĉi tiu metodo estas nomata antaŭpolimerigo aŭ du-paŝa metodo.
Eblas ankaŭ uzi unu-paŝan metodon-rekte miksi linean poliesteron aŭ polietron kun diisocianatoj, ĉenaj etendiloj kaj interligaj agentoj por komenci reagon kaj generi poliuretan kaŭĉukon.
La A-segmento en TPU-molekuloj faciligas la makromolekulajn ĉenojn, dotante poliuretan kaŭĉukon kun bona elasteco, reduktante la mildigan punkton kaj malĉefan transiran punkton de la polimero, kaj reduktante ĝian malmolecon kaj mekanikan forton. La B-segmento ligos la rotacion de makromolekulaj ĉenoj, kaŭzante la mildigan punkton kaj malĉefan transiran punkton de la polimero pliiĝi, rezultigante pliigon de malmoleco kaj mekanika forto, kaj malpliiĝon de elasteco. Alĝustigante la molan rilatumon inter A kaj B, TPU -oj kun malsamaj mekanikaj proprietoj povas esti produktitaj. La interkruciĝa strukturo de TPU devas ne nur konsideri primaran interligon, sed ankaŭ malĉefan interkruciĝon formitan de hidrogenaj ligoj inter molekuloj. La primara interliga ligo de poliuretano diferencas de la vulkaniza strukturo de hidroksil-kaŭĉuko. Ĝia amino -ester -grupo, Biuret -grupo, urea formata grupo kaj aliaj funkciaj grupoj estas aranĝitaj en regula kaj interspacigita rigida ĉena segmento, rezultigante regulan retan strukturon de kaŭĉuko, kiu havas bonegan eluzitan reziston kaj aliajn bonegajn proprietojn. Due, pro la ĉeesto de multaj tre koheraj funkciaj grupoj kiel ureo aŭ karbamato -grupoj en poliuretana kaŭĉuko, hidrogenaj ligoj formitaj inter molekulaj ĉenoj havas altan forton, kaj la malĉefaj interligaj ligoj formitaj de hidrogenaj ligoj ankaŭ havas signifan efikon sur la propraĵoj de poliuretana kaŭĉuko. Malĉefa interkruciĝo ebligas poliuretan kaŭĉukon posedi la karakterizaĵojn de termosetaj elastomeroj unuflanke, kaj aliflanke, ĉi tiu interligo ne estas vere interligita, igante ĝin virtuala interligo. La interliga kondiĉo dependas de temperaturo. Kiam la temperaturo pliiĝas, ĉi tiu interligo iom post iom malfortiĝas kaj malaperas. La polimero havas certan fluidecon kaj povas esti submetita al termoplasta prilaborado. Kiam la temperaturo malpliiĝas, ĉi tiu interligo iom post iom reakiras kaj formiĝas. La aldono de malgranda kvanto de plenigilo pliigas la distancon inter molekuloj, malfortigas la kapablon formi hidrogenajn ligojn inter molekuloj, kaj kondukas al akra malpliiĝo de forto. Esploro montris, ke la ordo de stabileco de diversaj funkciaj grupoj en poliuretana kaŭĉuko de alta ĝis malalta estas: ester, etero, ureo, karbamato kaj biuret. Dum la maljuniĝanta procezo de poliuretana kaŭĉuko, la unua paŝo estas la rompo de la interligaj ligoj inter Biuret kaj ureo, sekvita de la rompado de la karbamato kaj ureaj ligoj, tio estas la ĉefa ĉeno.
01 mildigado
Poliuretanaj elastomeroj, kiel multaj polimeraj materialoj, moligas ĉe altaj temperaturoj kaj transiro de elasta stato al viskoza fluo -stato, rezultigante rapidan malpliiĝon de mekanika forto. De kemia perspektivo, la mildiga temperaturo de elasteco plejparte dependas de faktoroj kiel ĝia kemia konsisto, relativa molekula pezo kaj interliga denseco.
Ĝenerale parolante, pliigi la relativan molekulan pezon, pliigi la rigidecon de la malmola segmento (kiel enkonduki benzenan ringon en la molekulon) kaj la enhavon de la malmola segmento, kaj pliigi la interligan densecon estas ĉiuj utilaj por pliigi la mildigan temperaturon. Por termoplastaj elastomeroj, la molekula strukturo estas ĉefe lineara, kaj la mildiga temperaturo de la elastomero ankaŭ pliiĝas kiam la relativa molekula pezo estas pliigita.
Por interligitaj poliuretanaj elastomeroj, interliga denseco havas pli grandan efikon ol relativa molekula pezo. Sekve, kiam fabrikado de elastomeroj, pliigi la funkciecon de izocianatoj aŭ polioloj povas formi termike stabilan retan kemian interkruciĝan strukturon en iuj el la elastaj molekuloj, aŭ uzi troajn izocianatajn rilatojn por formi stabilan izocianan trans-ligan strukturon en la elasta korpo estas potenca rimedo por plibonigi la varmegan reziston, solva ellaso de la elasta korpo, kaj la elasa forto de la elasta forto, kaj la elasta rezisto estas potenca.
Kiam PPDI (P-Fenildiisocianato) estas uzata kiel la kruda materialo, pro la rekta ligo de du izocianataj grupoj al la benzena ringo, la formita malmola segmento havas pli altan benzenan ringan enhavon, kiu plibonigas la rigidecon de la malmola segmento kaj tiel plibonigas la varmegan reziston de la elastomero.
De fizika perspektivo, la mildiga temperaturo de elastomeroj dependas de la grado de mikrofa disiĝo. Laŭ raportoj, la mildiga temperaturo de elastomeroj, kiuj ne spertas mikrofazan apartigon, estas tre malalta, kun pretiga temperaturo de nur ĉirkaŭ 70 ℃, dum elastomeroj, kiuj spertas mikrofazan apartigon, povas atingi 130-150 ℃. Sekve, pliigi la gradon de mikrofaza disiĝo en elastomeroj estas unu el la efikaj metodoj por plibonigi ilian varmegan reziston.
La grado de mikrofaza disiĝo de elastomeroj povas esti plibonigita ŝanĝante la relativan molekulan pezan distribuon de ĉenaj segmentoj kaj la enhavon de rigidaj ĉenaj segmentoj, tiel plibonigante sian varmegan reziston. Plej multaj esploristoj kredas, ke la kialo de mikrofaza disiĝo en poliuretano estas la termodinamika nekongruo inter la molaj kaj malmolaj segmentoj. La tipo de ĉena etendilo, malmola segmento kaj ĝia enhavo, mola segmenta tipo kaj hidrogena ligado ĉiuj havas signifan efikon sur ĝi.
Kompare kun diol-ĉenaj etendiloj, diaminaj ĉenaj etendiloj kiel MOCA (3,3-dicloro-4,4-diaminodifenilmetano) kaj DCB (3,3-dicloro-bifenilendiamino) formas pli da polusaj amino-ester-grupoj, pli kaj pli malfaciligas la interagadon inter la interagado inter la interagado inter la interagado inter la interagado inter la interagado inter la interagado inter la interagoj, kaj pli da hidrogenaj ligoj, kaj pli da hidrogenaj ligoj, kaj pli da hidrogenaj ligoj, kaj pli da hidrogenaj ligoj, kaj pli ol la interagado inter la interagoj, kaj pli ol la interagado inter la interagoj, kaj pli ol la interagado. elastomeroj; Simetriaj aromaj ĉenaj etendiloj kiel P, P-dihydroquinone kaj hidrokinono estas utilaj por la normaligo kaj streĉa enpakado de malmolaj segmentoj, tiel plibonigante la mikrofazan apartigon de produktoj.
La amino -ester -segmentoj formitaj de alifatikaj izocianatoj havas bonan kongruon kun la molaj segmentoj, rezultigante pli malmolajn segmentojn dissolvantajn en la molaj segmentoj, reduktante la gradon de mikrofa disiĝo. La amino -ester -segmentoj formitaj de aromaj izocianatoj havas malbonan kongruon kun la molaj segmentoj, dum la grado de mikrofa disiĝo estas pli alta. Poliolefina poliuretano havas preskaŭ kompletan mikrofazan apartigan strukturon pro la fakto, ke la mola segmento ne formas hidrogenajn ligojn kaj hidrogenaj ligoj nur povas okazi en la malmola segmento.
La efiko de ligado de hidrogeno sur la mildiga punkto de elastomeroj ankaŭ estas signifa. Kvankam polietroj kaj karboniloj en la mola segmento povas formi grandan nombron da hidrogenaj ligoj kun NH en la malmola segmento, ĝi ankaŭ pliigas la mildigan temperaturon de elastomeroj. Oni konfirmis, ke hidrogenaj ligoj ankoraŭ konservas 40% je 200 ℃.
02 Termika Malkomponaĵo
Amino -ester -grupoj spertas la jenan malkomponiĝon ĉe altaj temperaturoj:
- RNHCOOR- RNC0 HO-R
- RNHCOOR - RNH2 CO2 ENE
- rnhcoor - rnhr co2 en
Estas tri ĉefaj formoj de termika malkomponaĵo de materialoj bazitaj sur poliuretano:
① Formado de originalaj izocianatoj kaj polioloj;
② α - La oksigena ligo sur la CH2 -bazo rompas kaj kombinas kun unu hidrogena ligo sur la dua CH2 por formi aminoacidojn kaj alkenojn. Aminoacidoj malkomponiĝas en unu primara amino kaj karbona dioksido:
③ Formo 1 Malĉefa amino kaj karbona dioksido.
Termika malkomponaĵo de karbamata strukturo:
Aril nhco aryl, ~ 120 ℃;
N-alkil-nhco-aril, ~ 180 ℃;
Aril nhco n-alkilo, ~ 200 ℃;
N-alkilo-NHCO-N-alkilo, ~ 250 ℃.
La termika stabileco de aminoacidaj esteroj rilatas al la specoj de komencaj materialoj kiel izocianatoj kaj polioloj. Alifatikaj izocianatoj estas pli altaj ol aromaj izocianatoj, dum grasaj alkoholoj estas pli altaj ol aromaj alkoholoj. Tamen, la literaturo raportas, ke la termika malkompona temperaturo de alifataj aminoacidaj esteroj estas inter 160-180 ℃, kaj tiu de aromaj aminoacidaj esteroj estas inter 180-200 ℃, kio estas malkonsekvenca kun ĉi-supraj datumoj. La kialo eble rilatas al la testmetodo.
Fakte, alifatika CHDI (1,4-cikloheksana diisocianato) kaj HDI (heksametilen diisocianato) havas pli bonan varmegan reziston ol ofte uzataj aromaj MDI kaj TDI. Precipe la trans CHDI kun simetria strukturo estis rekonita kiel la plej varm-rezistema izocianato. Poliuretanaj elastomeroj preparitaj de ĝi havas bonan procesecon, bonegan hidrolizan reziston, altan mildigan temperaturon, malaltan vitran transiran temperaturon, malaltan termikan histerezon kaj altan UV -reziston.
Krom la amino -ester -grupo, poliuretanaj elastomeroj ankaŭ havas aliajn funkciajn grupojn kiel urea formato, biureto, ureo, ktp. Ĉi tiuj grupoj povas suferi termikan malkomponiĝon ĉe altaj temperaturoj:
NHCONCOO-(alifatika urea formato), 85-105 ℃;
- NHCONCOO- (aromata urea formato), je temperaturo de 1-120 ℃;
- NHCONCONH - (alifatika biureto), je temperaturo inter 10 ° C ĝis 110 ° C;
NHCONCONH-(Aromata Biuret), 115-125 ℃;
NHCONH-(alifatika ureo), 140-180 ℃;
- nhconh- (aromata ureo), 160-200 ℃;
Izocyanurate ringo> 270 ℃.
La termika malkompona temperaturo de biureto kaj urea bazita formato estas multe pli malalta ol tiu de aminoformato kaj ureo, dum izocianurato havas la plej bonan termikan stabilecon. En la produktado de elastomeroj, troaj izocianatoj povas plue reagi kun la formita aminoformato kaj ureo por formi ureajn bazitajn formatojn kaj biuretajn interligitajn strukturojn. Kvankam ili povas plibonigi la mekanikajn proprietojn de elastomeroj, ili estas ege malstabilaj por varmigi.
Por redukti la termikajn malstabilajn grupojn kiel ekzemple biuret kaj urea formato en elastomeroj, necesas konsideri ilian krudmaterialon kaj produktadan procezon. Troaj izocianataj proporcioj devas esti uzataj, kaj aliaj metodoj devas esti uzataj kiel eble plej multe por unue formi partajn izocianatajn ringojn en la krudaj materialoj (ĉefe izocianatoj, polioloj kaj ĉenaj etendiloj), kaj poste enkonduki ilin en la elastomeron laŭ normalaj procezoj. Ĉi tio fariĝis la plej ofte uzata metodo por produkti varm-rezistemajn kaj flamajn rezistemajn poliuretanajn elastomerojn.
03 hidrolizo kaj termika oksidado
Poliuretanaj elastomeroj estas inklinaj al termika malkomponaĵo en siaj malmolaj segmentoj kaj respondaj kemiaj ŝanĝoj en iliaj molaj segmentoj ĉe altaj temperaturoj. Poliesteraj elastomeroj havas malbonan akvan reziston kaj pli severan tendencon al hidrolizado ĉe altaj temperaturoj. La serva vivo de poliestro/tdi/diamino povas atingi 4-5 monatojn je 50 ℃, nur du semajnojn je 70 ℃, kaj nur kelkajn tagojn super 100 ℃. Ester -ligoj povas malkomponi en respondajn acidojn kaj alkoholojn kiam elmontritaj al varma akvo kaj vaporo, kaj ureo kaj amino -ester -grupoj en elastomeroj ankaŭ povas suferi hidrolizajn reagojn:
RCOOR H20- → RCOOH HOR
Ester alkoholo
Unu rnhconhr unu h20- → rxhcooh h2nr -
Ureamido
Unu rnhcoor-h20- → rncooh hor-
Amino -formato ester amino formata alkoholo
Polieter-bazitaj elastomeroj havas malbonan termikan oksidan stabilecon, kaj eter-bazitaj elastomeroj α- La hidrogeno sur la karbona atomo estas facile oksidigita, formante hidrogenan peroksidon. Post plia malkomponaĵo kaj dispecigo, ĝi generas oksidajn radikalojn kaj hidroksilajn radikalojn, kiuj eventuale malkomponiĝas en formatojn aŭ aldehidojn.
Malsamaj poliestroj havas malmultan efikon sur la varmo -rezisto de elastomeroj, dum malsamaj polietroj havas certan influon. Kompare kun TDI-MOCA-PTMEG, TDI-MOCA-PTMEG havas streĉan fortan retenan indicon de 44% kaj 60% respektive kiam en aĝo de 121 ℃ dum 7 tagoj, ĉi-lasta estas signife pli bona ol la unua. La kialo povas esti, ke PPG -molekuloj havas branĉajn ĉenojn, kiuj ne kondukas al la regula aranĝo de elastaj molekuloj kaj reduktas la varman reziston de la elasta korpo. La termika stabileca ordo de polietroj estas: PTMEG> PEG> PPG.
Aliaj funkciaj grupoj en poliuretanaj elastomeroj, kiel ureo kaj karbamato, ankaŭ spertas oksidadon kaj hidrolizajn reagojn. Tamen, la etera grupo estas la plej facile oksidigita, dum la ester -grupo estas la plej facile hidrolizita. La ordo de ilia antioksidanto kaj hidroliza rezisto estas:
Antioksida agado: esteroj> ureo> karbamato> etero;
Hidroliza Rezisto: Ester
Por plibonigi la oksidan reziston de poliuretano kaj la hidroliza rezisto de polieletano, aldonaĵoj ankaŭ aldoniĝas, kiel aldono de 1% fenola antioksida irganox1010 al PTMEG -polietra elastomero. La streĉa forto de ĉi tiu elastomero povas esti pliigita 3-5 fojojn kompare kun sen antioksidantoj (testrezultoj post maljuniĝo ĉe 1500C dum 168 horoj). Sed ne ĉiu antioksidanto havas efikon sur poliuretanaj elastomeroj, nur fenolaj 1rganox 1010 kaj topanol051 (fenola antioksidanto, malhelpita amina lumo -stabiligilo, benzotriazol -komplekso) havas signifajn efikojn, kaj la unua estas la plej bona, eble ĉar fenola antioksido havas bonajn efikojn, kaj la plej bona, eble ĉar fenola antioksido havas bonajn efikojn, kaj la plej bona, eble ĉar fenolaj antioksidoj Tamen, pro la grava rolo de fenolaj hidroksilaj grupoj en la stabiliga mekanismo de fenolaj antioksidantoj, por eviti la reagon kaj "fiaskon" de ĉi tiu fenola hidroksil -grupo kun izocianaj grupoj en la sistemo, la rilatumo de izocianatoj al polioloj ne devas esti tro granda, kaj antioksidantoj devas esti aldonitaj por esti aldonitaj. Se aldonite dum produktado de prepolimeroj, ĝi multe influos la stabiligan efikon.
La aldonaĵoj uzataj por malebligi hidrolizon de poliuretanaj elastomeroj de poliestero estas ĉefe karbodiimidaj komponaĵoj, kiuj reagas kun karboxilaj acidoj generitaj de ester -hidrolizo en poliuretanaj elastomaj molekuloj por generi acilajn ureajn derivaĵojn, malebligi plian hidrolizon. La aldono de karbodiimido ĉe masa frakcio de 2% ĝis 5% povas pliigi la akvan stabilecon de poliuretano per 2-4 fojoj. Krome, tert -butila katekolo, heksametilentetramino, azodicarbonamido, ktp. Ankaŭ havas iujn kontraŭ -hidrolizajn efikojn.
04 Ĉefaj Efikecaj Karakterizaĵoj
Poliuretanaj elastomeroj estas tipaj plurlokaj kopolimeroj, kun molekulaj ĉenoj kunmetitaj de flekseblaj segmentoj kun vitra transira temperaturo pli malalta ol ĉambra temperaturo kaj rigidaj segmentoj kun vitra transira temperaturo pli alta ol ĉambra temperaturo. Inter ili, oligomeraj polioloj formas flekseblajn segmentojn, dum diisocianatoj kaj malgrandaj molekulaj ĉenaj etendiloj formas rigidajn segmentojn. La enigita strukturo de flekseblaj kaj rigidaj ĉenaj segmentoj determinas sian unikan agadon:
(1) La malmola gamo de ordinara kaŭĉuko estas ĝenerale inter Shaoer A20-A90, dum la malmola gamo de plasto estas ĉirkaŭ Shaoer A95 Shaoer D100. Poliuretanaj elastomeroj povas atingi tiel malalte kiel Shaoer A10 kaj tiel alte kiel Shaoer D85, sen bezono de pleniga helpo;
(2) alta forto kaj elasteco ankoraŭ povas esti konservataj ene de vasta gamo de malmoleco;
(3) bonega eluziĝo, 2-10 fojojn ol de natura kaŭĉuko;
(4) bonega rezisto al akvo, oleo kaj kemiaĵoj;
(5) alta trafa rezisto, fatiga rezisto kaj vibra rezisto, taŭga por altfrekvencaj fleksaj aplikoj;
(6) bona malalt -temperatura rezisto, kun malalta temperaturo maldolĉeco sub -30 ℃ aŭ -70 ℃;
(7) ĝi havas bonegan izolan agadon, kaj pro sia malalta termika konduktiveco, ĝi havas pli bonan izolan efikon kompare al kaŭĉuko kaj plasto;
(8) bonaj biocompatibilidad kaj anticoagulantaj ecoj;
(9) Bonega elektra izolado, mulda rezisto kaj UV -stabileco.
Poliuretanaj elastomeroj povas esti formitaj per la samaj procezoj kiel ordinara kaŭĉuko, kiel plastigado, miksado kaj vulkanizado. Ili ankaŭ povas esti mulditaj en la formo de likva kaŭĉuko per verŝado, centrifuga muldado aŭ ŝprucado. Ili ankaŭ povas esti faritaj en granulajn materialojn kaj formiĝi per injekto, elfluado, ruliĝo, blovado kaj aliaj procezoj. Tiamaniere, ne nur ĝi plibonigas laboran efikecon, sed ankaŭ plibonigas la dimensian precizecon kaj aspekton de la produkto
Afiŝotempo: Dec-05-2023