Το λεγόμενοπολυουρεθάνηείναι η συντομογραφία της πολυουρεθάνης, η οποία σχηματίζεται από την αντίδραση πολυισοκυανικών και πολυολών και περιέχει πολλές επαναλαμβανόμενες αμινοεστερικές ομάδες (-NH-CO-O-) στην μοριακή αλυσίδα. Στις πραγματικές συνθετικές ρητίνες πολυουρεθάνης, εκτός από την αμινοεστερική ομάδα, υπάρχουν επίσης ομάδες όπως η ουρία και η διουρία. Οι πολυόλες ανήκουν σε μόρια μακράς αλυσίδας με υδροξυλομάδες στο άκρο, τα οποία ονομάζονται «τμήματα μαλακής αλυσίδας», ενώ τα πολυισοκυανικά ονομάζονται «τμήματα σκληρής αλυσίδας».
Μεταξύ των ρητινών πολυουρεθάνης που παράγονται από τμήματα μαλακής και σκληρής αλυσίδας, μόνο ένα μικρό ποσοστό είναι εστέρες αμινοξέων, επομένως μπορεί να μην είναι κατάλληλο να ονομάζονται πολυουρεθάνη. Με την ευρεία έννοια, η πολυουρεθάνη είναι ένα πρόσθετο ισοκυανικού άλατος.
Διαφορετικοί τύποι ισοκυανικών αντιδρούν με πολυυδροξυενώσεις για να δημιουργήσουν διάφορες δομές πολυουρεθάνης, λαμβάνοντας έτσι πολυμερή υλικά με διαφορετικές ιδιότητες, όπως πλαστικά, καουτσούκ, επιστρώσεις, ίνες, κόλλες κ.λπ. Καουτσούκ πολυουρεθάνης
Το καουτσούκ πολυουρεθάνης ανήκει σε έναν ειδικό τύπο καουτσούκ, ο οποίος κατασκευάζεται με την αντίδραση πολυαιθέρα ή πολυεστέρα με ισοκυανικό. Υπάρχουν πολλές ποικιλίες λόγω των διαφορετικών τύπων πρώτων υλών, των συνθηκών αντίδρασης και των μεθόδων διασύνδεσης. Από την άποψη της χημικής δομής, υπάρχουν τύποι πολυεστέρα και πολυαιθέρα, και από την άποψη της μεθόδου επεξεργασίας, υπάρχουν τρεις τύποι: τύπος ανάμειξης, τύπος χύτευσης και τύπος θερμοπλαστικού.
Το συνθετικό καουτσούκ πολυουρεθάνης συντίθεται γενικά με αντίδραση γραμμικού πολυεστέρα ή πολυαιθέρα με διισοκυανικό για να σχηματιστεί ένα προπολυμερές χαμηλού μοριακού βάρους, το οποίο στη συνέχεια υποβάλλεται σε αντίδραση επέκτασης αλυσίδας για να δημιουργηθεί ένα πολυμερές υψηλού μοριακού βάρους. Στη συνέχεια, προστίθενται κατάλληλοι παράγοντες διασύνδεσης και θερμαίνονται για να σκληρυνθεί, δημιουργώντας βουλκανισμένο καουτσούκ. Αυτή η μέθοδος ονομάζεται προπολυμερισμός ή μέθοδος δύο σταδίων.
Είναι επίσης δυνατή η χρήση μιας μεθόδου ενός σταδίου – η άμεση ανάμειξη γραμμικού πολυεστέρα ή πολυαιθέρα με διισοκυανικά, επεκτατικά αλυσίδας και παράγοντες διασύνδεσης για την έναρξη μιας αντίδρασης και την παραγωγή καουτσούκ πολυουρεθάνης.
Το τμήμα Α στα μόρια TPU καθιστά τις μακρομοριακές αλυσίδες εύκολες στην περιστροφή, προσδίδοντας στο καουτσούκ πολυουρεθάνης καλή ελαστικότητα, μειώνοντας το σημείο μαλάκυνσης και το δευτερεύον σημείο μετάβασης του πολυμερούς και μειώνοντας τη σκληρότητα και τη μηχανική του αντοχή. Το τμήμα Β θα δεσμεύσει την περιστροφή των μακρομοριακών αλυσίδων, προκαλώντας την αύξηση του σημείου μαλάκυνσης και του δευτερεύοντος σημείου μετάβασης του πολυμερούς, με αποτέλεσμα την αύξηση της σκληρότητας και της μηχανικής αντοχής και τη μείωση της ελαστικότητας. Ρυθμίζοντας τη μοριακή αναλογία μεταξύ Α και Β, μπορούν να παραχθούν TPU με διαφορετικές μηχανικές ιδιότητες. Η δομή διασύνδεσης της TPU δεν πρέπει να λαμβάνει υπόψη μόνο την πρωτογενή διασύνδεση, αλλά και τη δευτερογενή διασύνδεση που σχηματίζεται από δεσμούς υδρογόνου μεταξύ μορίων. Ο πρωτογενής δεσμός διασύνδεσης της πολυουρεθάνης διαφέρει από τη δομή βουλκανισμού του καουτσούκ υδροξυλίου. Η ομάδα αμινοεστέρα, η ομάδα διουρίας, η ομάδα μυρμηκικού ουρίας και άλλες λειτουργικές ομάδες είναι διατεταγμένες σε ένα κανονικό και σε απόσταση άκαμπτο τμήμα αλυσίδας, με αποτέλεσμα μια κανονική δομή δικτύου καουτσούκ, η οποία έχει εξαιρετική αντοχή στη φθορά και άλλες εξαιρετικές ιδιότητες. Δεύτερον, λόγω της παρουσίας πολλών εξαιρετικά συνεκτικών λειτουργικών ομάδων, όπως οι ουρίες ή οι καρβαμιδικές ομάδες στο καουτσούκ πολυουρεθάνης, οι δεσμοί υδρογόνου που σχηματίζονται μεταξύ των μοριακών αλυσίδων έχουν υψηλή αντοχή και οι δευτερογενείς διασυνδέσεις που σχηματίζονται από δεσμούς υδρογόνου έχουν επίσης σημαντικό αντίκτυπο στις ιδιότητες του καουτσούκ πολυουρεθάνης. Η δευτερογενής διασύνδεση επιτρέπει στο καουτσούκ πολυουρεθάνης να διαθέτει τα χαρακτηριστικά των θερμοσκληρυνόμενων ελαστομερών, αφενός, και αφετέρου, αυτή η διασύνδεση δεν είναι πραγματικά διασυνδεδεμένη, καθιστώντας την ουσιαστικά διασύνδεση. Η συνθήκη διασύνδεσης εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, αυτή η διασύνδεση σταδιακά εξασθενεί και εξαφανίζεται. Το πολυμερές έχει μια ορισμένη ρευστότητα και μπορεί να υποβληθεί σε θερμοπλαστική επεξεργασία. Όταν η θερμοκρασία μειώνεται, αυτή η διασύνδεση σταδιακά ανακάμπτει και σχηματίζεται ξανά. Η προσθήκη μιας μικρής ποσότητας πληρωτικού αυξάνει την απόσταση μεταξύ των μορίων, εξασθενεί την ικανότητα σχηματισμού δεσμών υδρογόνου μεταξύ των μορίων και οδηγεί σε απότομη μείωση της αντοχής. Η έρευνα έχει δείξει ότι η σειρά σταθερότητας διαφόρων λειτουργικών ομάδων στο καουτσούκ πολυουρεθάνης από υψηλή σε χαμηλή είναι: εστέρας, αιθέρας, ουρία, καρβαμιδικό και διουρία. Κατά τη διαδικασία γήρανσης του καουτσούκ πολυουρεθάνης, το πρώτο βήμα είναι η διάσπαση των διασταυρούμενων δεσμών μεταξύ διουρίας και ουρίας, ακολουθούμενη από τη διάσπαση των δεσμών καρβαμικού και ουρίας, δηλαδή το σπάσιμο της κύριας αλυσίδας.
01 Μαλάκωμα
Τα ελαστομερή πολυουρεθάνης, όπως πολλά πολυμερή υλικά, μαλακώνουν σε υψηλές θερμοκρασίες και μεταβαίνουν από ελαστική κατάσταση σε ιξώδη κατάσταση ροής, με αποτέλεσμα την ταχεία μείωση της μηχανικής αντοχής. Από χημικής άποψης, η θερμοκρασία μαλάκυνσης της ελαστικότητας εξαρτάται κυρίως από παράγοντες όπως η χημική της σύνθεση, το σχετικό μοριακό βάρος και η πυκνότητα διασύνδεσης.
Γενικά, η αύξηση του σχετικού μοριακού βάρους, η αύξηση της ακαμψίας του σκληρού τμήματος (όπως η εισαγωγή ενός δακτυλίου βενζολίου στο μόριο) και η περιεκτικότητα του σκληρού τμήματος, καθώς και η αύξηση της πυκνότητας διασύνδεσης είναι όλα ευεργετικά για την αύξηση της θερμοκρασίας μαλάκυνσης. Για τα θερμοπλαστικά ελαστομερή, η μοριακή δομή είναι κυρίως γραμμική και η θερμοκρασία μαλάκυνσης του ελαστομερούς αυξάνεται επίσης όταν αυξάνεται το σχετικό μοριακό βάρος.
Για τα ελαστομερή πολυουρεθάνης με σταυροειδείς δεσμούς, η πυκνότητα διασύνδεσης έχει μεγαλύτερο αντίκτυπο από το σχετικό μοριακό βάρος. Επομένως, κατά την κατασκευή ελαστομερών, η αύξηση της λειτουργικότητας των ισοκυανικών ή των πολυολών μπορεί να σχηματίσει μια θερμικά σταθερή δομή διασύνδεσης χημικού δικτύου σε ορισμένα από τα ελαστικά μόρια ή η χρήση υπερβολικών αναλογιών ισοκυανικών για τον σχηματισμό μιας σταθερής δομής διασύνδεσης ισοκυανικών στο ελαστικό σώμα είναι ένα ισχυρό μέσο για τη βελτίωση της αντοχής στη θερμότητα, της αντοχής σε διαλύτες και της μηχανικής αντοχής του ελαστομερούς.
Όταν χρησιμοποιείται PPDI (p-φαινυλοδιισοκυανικό) ως πρώτη ύλη, λόγω της άμεσης σύνδεσης δύο ισοκυανικών ομάδων στον δακτύλιο βενζολίου, το σχηματιζόμενο σκληρό τμήμα έχει υψηλότερη περιεκτικότητα σε δακτύλιο βενζολίου, γεγονός που βελτιώνει την ακαμψία του σκληρού τμήματος και έτσι ενισχύει την αντοχή στη θερμότητα του ελαστομερούς.
Από φυσικής άποψης, η θερμοκρασία μαλάκυνσης των ελαστομερών εξαρτάται από τον βαθμό διαχωρισμού μικροφάσεων. Σύμφωνα με αναφορές, η θερμοκρασία μαλάκυνσης των ελαστομερών που δεν υφίστανται διαχωρισμό μικροφάσεων είναι πολύ χαμηλή, με θερμοκρασία επεξεργασίας μόνο περίπου 70 ℃, ενώ τα ελαστομερή που υφίστανται διαχωρισμό μικροφάσεων μπορούν να φτάσουν τους 130-150 ℃. Επομένως, η αύξηση του βαθμού διαχωρισμού μικροφάσεων στα ελαστομερή είναι μια από τις αποτελεσματικές μεθόδους για τη βελτίωση της αντοχής τους στη θερμότητα.
Ο βαθμός μικροφασικού διαχωρισμού των ελαστομερών μπορεί να βελτιωθεί αλλάζοντας την σχετική κατανομή μοριακού βάρους των τμημάτων της αλυσίδας και το περιεχόμενο των άκαμπτων τμημάτων της αλυσίδας, ενισχύοντας έτσι την αντοχή τους στη θερμότητα. Οι περισσότεροι ερευνητές πιστεύουν ότι ο λόγος για τον μικροφασικό διαχωρισμό στην πολυουρεθάνη είναι η θερμοδυναμική ασυμβατότητα μεταξύ των μαλακών και σκληρών τμημάτων. Ο τύπος του επεκτατικού της αλυσίδας, το σκληρό τμήμα και το περιεχόμενό του, ο τύπος του μαλακού τμήματος και οι δεσμοί υδρογόνου έχουν σημαντικό αντίκτυπο σε αυτό.
Σε σύγκριση με τους επεκτατές αλυσίδας διόλης, οι επεκτατές αλυσίδας διαμίνης όπως το MOCA (3,3-διχλωρο-4,4-διαμινοδιφαινυλμεθάνιο) και το DCB (3,3-διχλωρο-διφαινυλενοδιαμίνη) σχηματίζουν πιο πολικές αμινοεστερικές ομάδες στα ελαστομερή και μπορούν να σχηματιστούν περισσότεροι δεσμοί υδρογόνου μεταξύ σκληρών τμημάτων, αυξάνοντας την αλληλεπίδραση μεταξύ σκληρών τμημάτων και βελτιώνοντας τον βαθμό διαχωρισμού μικροφάσεων στα ελαστομερή. Οι συμμετρικοί αρωματικοί επεκτατές αλυσίδας όπως η p, η p-διυδροκινόνη και η υδροκινόνη είναι ευεργετικοί για την ομαλοποίηση και τη σφιχτή συσκευασία σκληρών τμημάτων, βελτιώνοντας έτσι τον διαχωρισμό μικροφάσεων των προϊόντων.
Τα τμήματα αμινοεστέρα που σχηματίζονται από αλειφατικά ισοκυανικά έχουν καλή συμβατότητα με τα μαλακά τμήματα, με αποτέλεσμα περισσότερα σκληρά τμήματα να διαλύονται στα μαλακά τμήματα, μειώνοντας τον βαθμό διαχωρισμού των μικροφάσεων. Τα τμήματα αμινοεστέρα που σχηματίζονται από αρωματικά ισοκυανικά έχουν κακή συμβατότητα με τα μαλακά τμήματα, ενώ ο βαθμός διαχωρισμού των μικροφάσεων είναι υψηλότερος. Η πολυολεφινική πολυουρεθάνη έχει σχεδόν πλήρη δομή διαχωρισμού μικροφάσεων λόγω του γεγονότος ότι το μαλακό τμήμα δεν σχηματίζει δεσμούς υδρογόνου και οι δεσμοί υδρογόνου μπορούν να εμφανιστούν μόνο στο σκληρό τμήμα.
Η επίδραση των δεσμών υδρογόνου στο σημείο μαλάκυνσης των ελαστομερών είναι επίσης σημαντική. Αν και οι πολυαιθέρες και τα καρβονύλια στο μαλακό τμήμα μπορούν να σχηματίσουν μεγάλο αριθμό δεσμών υδρογόνου με το NH3 στο σκληρό τμήμα, αυξάνουν επίσης τη θερμοκρασία μαλάκυνσης των ελαστομερών. Έχει επιβεβαιωθεί ότι οι δεσμοί υδρογόνου διατηρούνται σε ποσοστό 40% στους 200 ℃.
02 Θερμική αποσύνθεση
Οι αμινοεστερικές ομάδες υφίστανται την ακόλουθη αποσύνθεση σε υψηλές θερμοκρασίες:
- RNHCOOR – RNC0 HO-R
- RNHCOOR – RNH2 CO2 ene
- RNHCOOR – RNHR CO2 ene
Υπάρχουν τρεις κύριες μορφές θερμικής αποσύνθεσης υλικών με βάση την πολυουρεθάνη:
① Σχηματισμός αρχικών ισοκυανικών και πολυολών.
② α— Ο δεσμός οξυγόνου στη βάση CH2 σπάει και ενώνεται με έναν δεσμό υδρογόνου στο δεύτερο CH2 για να σχηματίσει αμινοξέα και αλκένια. Τα αμινοξέα αποσυντίθενται σε μία πρωτοταγή αμίνη και διοξείδιο του άνθρακα:
③ Δευτεροταγής αμίνη και διοξείδιο του άνθρακα της μορφής 1.
Θερμική αποσύνθεση της καρβαμικής δομής:
Αρύλιο NHCO Αρύλιο, ~120 ℃;
Ν-αλκυλο-NHCO-αρυλο, ~180 ℃;
Αρυλ NHCO n-αλκυλ, ~200 ℃;
Ν-αλκυλ-NHCO-n-αλκυλ, ~250 ℃.
Η θερμική σταθερότητα των εστέρων αμινοξέων σχετίζεται με τους τύπους των αρχικών υλικών, όπως τα ισοκυανικά και οι πολυόλες. Τα αλειφατικά ισοκυανικά έχουν υψηλότερη θερμοκρασία από τα αρωματικά ισοκυανικά, ενώ οι λιπαρές αλκοόλες είναι υψηλότερες από τις αρωματικές αλκοόλες. Ωστόσο, η βιβλιογραφία αναφέρει ότι η θερμοκρασία θερμικής αποσύνθεσης των αλειφατικών εστέρων αμινοξέων είναι μεταξύ 160-180 ℃ και των αρωματικών εστέρων αμινοξέων μεταξύ 180-200 ℃, κάτι που δεν συνάδει με τα παραπάνω δεδομένα. Ο λόγος μπορεί να σχετίζεται με τη μέθοδο δοκιμής.
Στην πραγματικότητα, το αλειφατικό CHDI (διισοκυανικό 1,4-κυκλοεξάνιο) και το HDI (διισοκυανικό εξαμεθυλένιο) έχουν καλύτερη αντοχή στη θερμότητα από το συνήθως χρησιμοποιούμενο αρωματικό MDI και TDI. Ειδικά το trans CHDI με συμμετρική δομή έχει αναγνωριστεί ως το πιο ανθεκτικό στη θερμότητα ισοκυανικό. Τα ελαστομερή πολυουρεθάνης που παρασκευάζονται από αυτό έχουν καλή επεξεργασιμότητα, εξαιρετική αντοχή στην υδρόλυση, υψηλή θερμοκρασία μαλάκυνσης, χαμηλή θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης, χαμηλή θερμική υστέρηση και υψηλή αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία.
Εκτός από την ομάδα αμινοεστέρα, τα ελαστομερή πολυουρεθάνης έχουν επίσης άλλες λειτουργικές ομάδες όπως μυρμηκική ουρία, διουρία, ουρία κ.λπ. Αυτές οι ομάδες μπορούν να υποστούν θερμική αποσύνθεση σε υψηλές θερμοκρασίες:
NHCONCOO – (αλειφατική μυρμηκική ουρία), 85-105 ℃;
- NHCONCOO – (αρωματική μυρμηκική ουρία), σε εύρος θερμοκρασίας 1-120 ℃·
- NHCONCONH – (αλειφατική διουρία), σε θερμοκρασία που κυμαίνεται από 10 °C έως 110 °C·
NHCONCONH – (αρωματική διουρία), 115-125 ℃;
NHCONH – (αλειφατική ουρία), 140-180 ℃;
- NHCONH – (αρωματική ουρία), 160-200 ℃;
Ισοκυανουρικός δακτύλιος>270 ℃.
Η θερμοκρασία θερμικής αποσύνθεσης του μυρμηκικού οξέος με βάση τη διουρία και την ουρία είναι πολύ χαμηλότερη από αυτή του αμινομυρμηκικού οξέος και της ουρίας, ενώ το ισοκυανουρικό οξύ έχει την καλύτερη θερμική σταθερότητα. Κατά την παραγωγή ελαστομερών, η περίσσεια ισοκυανικών αλάτων μπορεί να αντιδράσει περαιτέρω με το σχηματιζόμενο αμινομυρμηκικό οξύ και την ουρία για να σχηματίσει διασταυρούμενες δομές με βάση το μυρμηκικό οξύ και τη διουρία. Αν και μπορούν να βελτιώσουν τις μηχανικές ιδιότητες των ελαστομερών, είναι εξαιρετικά ασταθή στη θερμότητα.
Για τη μείωση των θερμικά ασταθών ομάδων όπως η διουρία και η μυρμηκική ουρία στα ελαστομερή, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η αναλογία πρώτων υλών και η διαδικασία παραγωγής τους. Θα πρέπει να χρησιμοποιούνται υπερβολικές αναλογίες ισοκυανικών και θα πρέπει να χρησιμοποιούνται όσο το δυνατόν περισσότερο άλλες μέθοδοι για να σχηματιστούν πρώτα μερικοί δακτύλιοι ισοκυανικών στις πρώτες ύλες (κυρίως ισοκυανικά, πολυόλες και επεκτατικά αλυσίδας) και στη συνέχεια να εισαχθούν στο ελαστομερές σύμφωνα με τις συνήθεις διαδικασίες. Αυτή έχει γίνει η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος για την παραγωγή ανθεκτικών στη θερμότητα και στη φλόγα ελαστομερών πολυουρεθάνης.
03 Υδρόλυση και θερμική οξείδωση
Τα ελαστομερή πολυουρεθάνης είναι επιρρεπή σε θερμική αποσύνθεση στα σκληρά τμήματά τους και σε αντίστοιχες χημικές αλλαγές στα μαλακά τμήματά τους σε υψηλές θερμοκρασίες. Τα ελαστομερή πολυεστέρα έχουν χαμηλή αντοχή στο νερό και πιο έντονη τάση υδρόλυσης σε υψηλές θερμοκρασίες. Η διάρκεια ζωής του πολυεστέρα/TDI/διαμίνης μπορεί να φτάσει τους 4-5 μήνες στους 50 ℃, μόνο δύο εβδομάδες στους 70 ℃ και μόνο λίγες ημέρες πάνω από τους 100 ℃. Οι εστερικοί δεσμοί μπορούν να αποσυντεθούν σε αντίστοιχα οξέα και αλκοόλες όταν εκτίθενται σε ζεστό νερό και ατμό, ενώ οι ομάδες ουρίας και αμινοεστέρα στα ελαστομερή μπορούν επίσης να υποβληθούν σε αντιδράσεις υδρόλυσης:
RCOOR H20- → RCOOH HOR
Εστερική αλκοόλη
Ένα RNHCONHR ένα H20- → RXHCOOH H2NR -
Ουρεαμίδη
Ένα RNHCOOR-H20- → RNCOOH HOR -
Αμινο-μυρμηκικός εστέρας Αμινο-μυρμηκική αλκοόλη
Τα ελαστομερή με βάση τον πολυαιθέρα έχουν κακή σταθερότητα στην θερμική οξείδωση, ενώ τα ελαστομερή με βάση τον αιθέρα α-. Το υδρογόνο στο άτομο άνθρακα οξειδώνεται εύκολα, σχηματίζοντας υπεροξείδιο του υδρογόνου. Μετά από περαιτέρω αποσύνθεση και διάσπαση, παράγει ρίζες οξειδίου και ρίζες υδροξυλίου, οι οποίες τελικά αποσυντίθενται σε μυρμηκικά άλατα ή αλδεΰδες.
Διαφορετικοί πολυεστέρες έχουν μικρή επίδραση στην αντοχή στη θερμότητα των ελαστομερών, ενώ διαφορετικοί πολυαιθέρες έχουν κάποια επίδραση. Σε σύγκριση με το TDI-MOCA-PTMEG, το TDI-MOCA-PTMEG έχει ποσοστό διατήρησης αντοχής σε εφελκυσμό 44% και 60% αντίστοιχα όταν παλαιώνει στους 121 ℃ για 7 ημέρες, με το δεύτερο να είναι σημαντικά καλύτερο από το πρώτο. Ο λόγος μπορεί να είναι ότι τα μόρια PPG έχουν διακλαδισμένες αλυσίδες, οι οποίες δεν ευνοούν την κανονική διάταξη των ελαστικών μορίων και μειώνουν την αντοχή στη θερμότητα του ελαστικού σώματος. Η τάξη θερμικής σταθερότητας των πολυαιθέρων είναι: PTMEG>PEG>PPG.
Άλλες λειτουργικές ομάδες στα ελαστομερή πολυουρεθάνης, όπως η ουρία και το καρβαμιδικό, υφίστανται επίσης αντιδράσεις οξείδωσης και υδρόλυσης. Ωστόσο, η αιθερική ομάδα οξειδώνεται πιο εύκολα, ενώ η εστερική ομάδα υδρολύεται πιο εύκολα. Η σειρά της αντιοξειδωτικής και υδρόλυσης αντίστασής τους είναι:
Αντιοξειδωτική δράση: εστέρες>ουρία>καρβαμικό>αιθέρας;
Αντίσταση υδρόλυσης: εστέρας
Για τη βελτίωση της αντοχής στην οξείδωση της πολυαιθερικής πολυουρεθάνης και της αντοχής στην υδρόλυση της πολυεστερικής πολυουρεθάνης, προστίθενται επίσης πρόσθετα, όπως η προσθήκη 1% φαινολικού αντιοξειδωτικού Irganox1010 στο ελαστομερές πολυαιθέρα PTMEG. Η αντοχή σε εφελκυσμό αυτού του ελαστομερούς μπορεί να αυξηθεί κατά 3-5 φορές σε σύγκριση με την έλλειψη αντιοξειδωτικών (αποτελέσματα δοκιμών μετά από γήρανση στους 1500C για 168 ώρες). Αλλά δεν έχουν όλα τα αντιοξειδωτικά επίδραση στα ελαστομερή πολυουρεθάνης, μόνο τα φαινολικά 1rganox 1010 και TopanOl051 (φαινολικό αντιοξειδωτικό, σταθεροποιητής φωτός με παρεμποδισμένη αμίνη, σύμπλοκο βενζοτριαζόλης) έχουν σημαντικές επιδράσεις, και το πρώτο είναι το καλύτερο, πιθανώς επειδή τα φαινολικά αντιοξειδωτικά έχουν καλή συμβατότητα με τα ελαστομερή. Ωστόσο, λόγω του σημαντικού ρόλου των φαινολικών υδροξυλομάδων στον μηχανισμό σταθεροποίησης των φαινολικών αντιοξειδωτικών, προκειμένου να αποφευχθεί η αντίδραση και η «αποτυχία» αυτής της φαινολικής υδροξυλομάδας με ισοκυανικές ομάδες στο σύστημα, η αναλογία ισοκυανικών προς πολυόλες δεν πρέπει να είναι πολύ μεγάλη και τα αντιοξειδωτικά πρέπει να προστίθενται σε προπολυμερή και επεκτάσεις αλυσίδας. Εάν προστεθούν κατά την παραγωγή προπολυμερών, θα επηρεάσουν σημαντικά το αποτέλεσμα σταθεροποίησης.
Τα πρόσθετα που χρησιμοποιούνται για την πρόληψη της υδρόλυσης ελαστομερών πολυεστερικής πολυουρεθάνης είναι κυρίως ενώσεις καρβοδιιμιδίου, οι οποίες αντιδρούν με καρβοξυλικά οξέα που παράγονται από την υδρόλυση εστέρα σε μόρια ελαστομερούς πολυουρεθάνης για να παράγουν παράγωγα ακυλουρίας, αποτρέποντας την περαιτέρω υδρόλυση. Η προσθήκη καρβοδιιμιδίου σε κλάσμα μάζας 2% έως 5% μπορεί να αυξήσει τη σταθερότητα του νερού της πολυουρεθάνης κατά 2-4 φορές. Επιπλέον, η tert βουτυλοκατεχόλη, η εξαμεθυλενοτετραμίνη, το αζοδικαρβοναμίδιο κ.λπ. έχουν επίσης ορισμένες αντι-υδρολυτικές επιδράσεις.
04 Κύρια χαρακτηριστικά απόδοσης
Τα ελαστομερή πολυουρεθάνης είναι τυπικά πολυσυσταδικά συμπολυμερή, με μοριακές αλυσίδες που αποτελούνται από εύκαμπτα τμήματα με θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης χαμηλότερη από τη θερμοκρασία δωματίου και άκαμπτα τμήματα με θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης υψηλότερη από τη θερμοκρασία δωματίου. Μεταξύ αυτών, οι ολιγομερείς πολυόλες σχηματίζουν εύκαμπτα τμήματα, ενώ οι διισοκυανικές ενώσεις και οι μικρομοριακοί επεκτατές αλυσίδας σχηματίζουν άκαμπτα τμήματα. Η ενσωματωμένη δομή των εύκαμπτων και άκαμπτων τμημάτων αλυσίδας καθορίζει τη μοναδική τους απόδοση:
(1) Το εύρος σκληρότητας του συνηθισμένου καουτσούκ κυμαίνεται γενικά μεταξύ Shaoer A20-A90, ενώ το εύρος σκληρότητας του πλαστικού είναι περίπου Shaoer A95 Shaoer D100. Τα ελαστομερή πολυουρεθάνης μπορούν να φτάσουν από Shaoer A10 έως Shaoer D85, χωρίς την ανάγκη για βοήθεια με πληρωτικό.
(2) Η υψηλή αντοχή και η ελαστικότητα μπορούν να διατηρηθούν σε ένα ευρύ φάσμα σκληρότητας.
(3) Άριστη αντοχή στη φθορά, 2-10 φορές μεγαλύτερη από αυτή του φυσικού καουτσούκ.
(4) Άριστη αντοχή στο νερό, το λάδι και τις χημικές ουσίες.
(5) Υψηλή αντοχή σε κρούση, αντοχή σε κόπωση και αντοχή σε κραδασμούς, κατάλληλη για εφαρμογές κάμψης υψηλής συχνότητας.
(6) Καλή αντοχή σε χαμηλή θερμοκρασία, με ευθραυστότητα σε χαμηλή θερμοκρασία κάτω από -30 ℃ ή -70 ℃.
(7) Έχει εξαιρετική απόδοση μόνωσης και, λόγω της χαμηλής θερμικής αγωγιμότητάς του, έχει καλύτερη μονωτική επίδραση σε σύγκριση με το καουτσούκ και το πλαστικό.
(8) Καλή βιοσυμβατότητα και αντιπηκτικές ιδιότητες.
(9) Εξαιρετική ηλεκτρική μόνωση, αντοχή στη μούχλα και σταθερότητα στην υπεριώδη ακτινοβολία.
Τα ελαστομερή πολυουρεθάνης μπορούν να σχηματιστούν χρησιμοποιώντας τις ίδιες διαδικασίες με το συνηθισμένο καουτσούκ, όπως πλαστικοποίηση, ανάμειξη και βουλκανισμός. Μπορούν επίσης να χυτευθούν σε μορφή υγρού καουτσούκ με έκχυση, φυγοκεντρική χύτευση ή ψεκασμό. Μπορούν επίσης να μετατραπούν σε κοκκώδη υλικά και να σχηματιστούν χρησιμοποιώντας έγχυση, εξώθηση, έλαση, χύτευση με εμφύσηση και άλλες διαδικασίες. Με αυτόν τον τρόπο, όχι μόνο βελτιώνεται η αποδοτικότητα της εργασίας, αλλά βελτιώνεται και η ακρίβεια των διαστάσεων και η εμφάνιση του προϊόντος.
Ώρα δημοσίευσης: 05-12-2023