Sa yo rele anan poliyiretànse abrevyasyon an poliyiretàn, ki fòme pa reyaksyon an nan polyisocyanates ak polyols, epi li gen anpil gwoup ester amine repete (-NH-CO-O -) sou chèn molekilè a. Nan aktyèl rezin an poliyiretàn sentèz, anplis gwoup ester amine, genyen tou gwoup tankou ure ak biuret. Polyols fè pati molekil long chèn ak gwoup hydroxyl nan fen a, ki rele "segman chèn mou", pandan y ap poliisocyanate yo rele "segman chèn difisil".
Pami rezin an poliyiretàn ki te pwodwi pa segman chèn mou ak difisil, sèlman yon ti pousantaj se ester asid amine, kidonk li ka pa apwopriye pou rele yo an poliyiretàn. Nan yon sans laj, an poliyiretàn se yon aditif nan isocyanate.
Diferan kalite isocyanates reyaji ak konpoze polyhydroxy pou jenere estrikti divès kalite an poliyiretàn, kidonk jwenn materyèl polymère ak pwopriyete diferan, tankou plastik, kawotchou, kouch, fib, adezif, elatriye. Kawotchou an poliyiretàn.
Kawotchou an poliyiretàn fè pati yon kalite espesyal nan kawotchou, ki fèt pa reyaji polyether oswa polyester ak isocyanate. Gen anpil varyete akòz diferan kalite matyè premyè, kondisyon reyaksyon, ak metòd retik. Soti nan yon pèspektiv estrikti chimik, gen kalite Polyester ak Polyether, ak nan yon pèspektiv metòd pwosesis, gen twa kalite: kalite melanje, kalite Distribisyon, ak kalite tèrmoplastik.
Sentetik kawotchou an poliyiretàn jeneralman sentèz pa reyaji lineyè polyester oswa polyether ak diisocyanate yo fòme yon prepolymer pwa molekilè ki ba, ki se Lè sa a, sibi reyaksyon ekstansyon chèn jenere yon polymère segondè pwa molekilè. Lè sa a, ajan crosslinking apwopriye yo ajoute ak chofe pou geri li, vin vulkanize kawotchou. Metòd sa a rele prepolymerization oswa metòd de etap.
Li posib tou pou sèvi ak yon metòd yon sèl etap - dirèkteman melanje polyester lineyè oswa polyether ak diisocyanates, ekstansyon chèn, ak ajan retikasyon pou kòmanse yon reyaksyon ak jenere kawotchou an poliyiretàn.
Segman A nan molekil TPU fè chèn makromolekilè yo fasil pou wotasyon, dote kawotchou an poliyiretàn ak bon elastisite, diminye pwen an ralantisman ak pwen tranzisyon segondè nan polymère a, epi redwi dite li yo ak fòs mekanik. Segman B a pral mare wotasyon chèn makromolekilè, sa ki lakòz pwen ralantisman ak pwen tranzisyon segondè nan polymère a ogmante, sa ki lakòz yon ogmantasyon nan dite ak fòs mekanik, ak yon diminisyon nan elastisite. Lè w ajiste rapò molè ant A ak B, yo ka pwodui TPU ki gen diferan pwopriyete mekanik. Estrikti cross-linking nan TPU pa dwe sèlman konsidere prensipal cross-linking, men tou, segondè cross-linking ki te fòme pa lyezon idwojèn ant molekil. Kosyon prensipal ki lye ak an poliyiretàn diferan de estrikti vulkanizasyon kawotchou idroksil. Gwoup ester amine li yo, gwoup biuret, gwoup fòma ure ak lòt gwoup fonksyonèl yo ranje nan yon segman chèn rijid regilye ak espace, sa ki lakòz yon estrikti rezo regilye nan kawotchou, ki gen ekselan rezistans mete ak lòt pwopriyete ekselan. Dezyèmman, akòz prezans anpil gwoup fonksyonèl trè limenm tankou ure oswa gwoup carbamate nan kawotchou an poliyiretàn, lyezon idwojèn ki fòme ant chèn molekilè gen gwo fòs, ak lyezon segondè yo ki fòme pa lyezon idwojèn tou gen yon enpak siyifikatif sou pwopriyete yo nan. kawotchou an poliyiretàn. Cross-linking segondè pèmèt kawotchou an poliyiretàn posede karakteristik sa yo nan elastomèr thermosetting sou yon bò, ak sou lòt men an, kwa-linking sa a pa vrèman kwa-lye, fè li yon kwa-linking vityèl. Kondisyon cross-linking la depann de tanperati a. Kòm tanperati a ogmante, kwa-linking sa a piti piti febli ak disparèt. Polymère a gen yon likidite sèten epi yo ka sibi pwosesis tèrmoplastik. Lè tanperati a diminye, kwa-linking sa a piti piti refè epi fòme ankò. Anplis de sa nan yon ti kantite filler ogmante distans ki genyen ant molekil, febli kapasite nan fòme lyezon idwojèn ant molekil, ak mennen nan yon diminisyon byen file nan fòs. Rechèch yo montre ke lòd estabilite divès gwoup fonksyonèl nan kawotchou an poliyiretàn soti nan wo a ba se: ester, etè, ure, carbamate, ak biuret. Pandan pwosesis la aje nan kawotchou an poliyiretàn, premye etap la se kraze nan lyezon yo kwaze ant biuret ak ure, ki te swiv pa kraze nan lyezon yo carbamate ak ure, se sa ki, chèn prensipal la kraze.
01 ralantisman
Elastomè an poliyiretàn, tankou anpil materyèl polymère, adousi nan tanperati ki wo ak tranzisyon soti nan yon eta elastik nan yon eta koule gluan, sa ki lakòz yon diminisyon rapid nan fòs mekanik. Soti nan yon pèspektiv chimik, tanperati a ralantisman nan elastisite depann sitou sou faktè tankou konpozisyon chimik li yo, pwa molekilè relatif, ak dansite crosslinking.
Anjeneral pale, ogmante pwa molekilè relatif la, ogmante frigidité nan segman difisil la (tankou entwodwi yon bag benzèn nan molekil la) ak kontni an nan segman difisil la, ak ogmante dansite nan retikilasyon yo tout benefisye pou ogmante tanperati a ralantisman. Pou elastomèr thermoplastic, estrikti molekilè a se sitou lineyè, ak tanperati ralantisman elastomè a ogmante tou lè pwa molekilè relatif la ogmante.
Pou elastomè an poliyiretàn kwa-lye, dansite crosslinking gen yon pi gwo enpak pase relatif pwa molekilè. Se poutèt sa, lè manifakti elastomèr, ogmante fonksyonalite a nan isocyanate oswa polyols ka fòme yon tèmik ki estab rezo chimik kwa-linking estrikti nan kèk nan molekil elastik yo, oswa lè l sèvi avèk rapò isocyanate twòp yo fòme yon estrikti ki estab isocyanate kwa-lyezon nan kò a elastik se yon mwayen pwisan amelyore rezistans chalè, rezistans sòlvan, ak fòs mekanik elastomèr la.
Lè yo itilize PPDI (p-phenyldiisocyanate) kòm matyè premyè, akòz koneksyon dirèk de gwoup isocyanate nan bag benzèn la, segman difisil ki fòme a gen yon kontni bag benzèn ki pi wo, ki amelyore frigidité segman difisil la e konsa amelyore. rezistans nan chalè nan elastomèr la.
Soti nan yon pèspektiv fizik, tanperati a ralantisman nan elastomèr depann sou degre nan separasyon mikrofaz. Selon rapò, tanperati ralantisman elastomèr ki pa sibi separasyon mikwofaz ba anpil, ak yon tanperati pwosesis sèlman apeprè 70 ℃, pandan y ap elastomè ki sibi separasyon mikwofaz ka rive nan 130-150 ℃. Se poutèt sa, ogmante degre nan separasyon mikrofaz nan elastomèr se youn nan metòd efikas yo amelyore rezistans chalè yo.
Degre separasyon mikwofaz elastomè yo ka amelyore lè yo chanje distribisyon pwa molekilè relatif nan segman chèn ak kontni an nan segman chèn rijid, kidonk amelyore rezistans chalè yo. Pifò chèchè kwè ke rezon ki fè pou separasyon mikwofaz nan an poliyiretàn se enkonpatibilite tèrmodinamik ant segman yo mou ak difisil. Kalite ekstansyon chèn, segman difisil ak kontni li yo, kalite segman mou, ak lyezon idwojèn tout gen yon enpak siyifikatif sou li.
Konpare ak ekstansyon chèn dyòl, ekstansyon chèn dyamin tankou MOCA (3,3-dichloro-4,4-diaminodiphenylmethane) ak DCB (3,3-dikloro-biphenylenediamine) fòme plis gwoup polè amine ester nan elastomè, ak plis lyezon idwojèn ka dwe fòme ant segman difisil, ogmante entèraksyon ki genyen ant segman difisil ak amelyore degre nan separasyon mikrofaz nan elastomèr; Pwolonjman chèn aromat simetrik tankou p, p-dihydroquinone, ak idrokinòn yo benefisye pou nòmalizasyon ak anbalaj sere nan segman difisil, kidonk amelyore separasyon mikrofaz pwodwi yo.
Segman ester amine ki fòme pa isocyanates alifatik yo gen bon konpatibilite ak segman mou yo, sa ki lakòz plis segman difisil fonn nan segman mou yo, diminye degre nan separasyon mikwofaz. Segman ester amine ki fòme pa isocyanates aromat yo gen pòv konpatibilite ak segman mou yo, pandan y ap degre nan separasyon mikwofaz pi wo. Polyolefin poliyiretàn gen yon estrikti separasyon mikrofaz prèske konplè akòz lefèt ke segman an mou pa fòme lyezon idwojèn ak lyezon idwojèn ka fèt sèlman nan segman difisil.
Efè lyezon idwojèn sou pwen ralantisman elastomè yo enpòtan tou. Malgre ke polyethers ak carbonyl nan segman mou a ka fòme yon gwo kantite lyezon idwojèn ak NH nan segman difisil la, li ogmante tou tanperati ralantisman elastomèr yo. Li te konfime ke lyezon idwojèn toujou kenbe 40% nan 200 ℃.
02 Dekonpozisyon tèmik
Gwoup ester amine sibi dekonpozisyon sa a nan tanperati ki wo:
- RNHCOOR – RNC0 HO-R
- RNHCOOR – RNH2 CO2 ene
- RNHCOOR – RNHR CO2 ene
Gen twa fòm prensipal dekonpozisyon tèmik nan materyèl ki baze sou an poliyiretàn:
① Fòme orijinal izocyanates ak polyols;
② α— Kosyon oksijèn nan baz CH2 kraze epi konbine avèk yon lyezon idwojèn sou dezyèm CH2 a pou fòme asid amine ak alken. Asid amine dekonpoze an yon sèl amine prensipal ak gaz kabonik:
③ Fòm 1 segondè amine ak gaz kabonik.
Dekonpozisyon tèmik nan estrikti carbamate:
Aryl NHCO Aryl, ~ 120 ℃;
N-alkyl-NHCO-aryl, ~ 180 ℃;
Aryl NHCO n-alkyl, ~ 200 ℃;
N-alkyl-NHCO-n-alkyl, ~ 250 ℃.
Estabilite tèmik ester asid amine ki gen rapò ak kalite materyèl kòmanse tankou isocyanates ak polyols. Isokyanat alifatik yo pi wo pase isocyanates aromat, pandan y ap alkòl gra yo pi wo pase alkòl aromat. Sepandan, literati a rapòte ke tanperati dekonpozisyon tèmik nan ester asid amine alifatik se ant 160-180 ℃, ak sa yo ki nan ester asid amine aromat se ant 180-200 ℃, ki pa konsistan avèk done ki anwo yo. Rezon an ka gen rapò ak metòd tès la.
An reyalite, CHDI alifatik (1,4-cyclohexane diisocyanate) ak HDI (hexamethylene diisocyanate) gen pi bon rezistans chalè pase souvan itilize aromat MDI ak TDI. Espesyalman trans CHDI a ak estrikti simetrik yo te rekonèt kòm isocyanate ki pi reziste chalè. Elastomè an poliyiretàn ki prepare nan li gen bon pwosesis, ekselan rezistans idroliz, tanperati ralantisman segondè, tanperati tranzisyon vè ki ba, isterèz tèmik ki ba, ak segondè rezistans UV.
Anplis gwoup ester amine, elastomè an poliyiretàn gen lòt gwoup fonksyonèl tankou fòma ure, biuret, ure, elatriye. Gwoup sa yo ka sibi dekonpozisyon tèmik nan tanperati ki wo:
NHCONCOO - (format alifatik ure), 85-105 ℃;
- NHCONCOO - (aromatik fòma ure), nan yon seri tanperati 1-120 ℃;
- NHCONCONH - (biuret alifatik), nan yon tanperati ki sòti nan 10 ° C a 110 ° C;
NHCONCONH - (biuret aromat), 115-125 ℃;
NHCONH - (ure alifatik), 140-180 ℃;
- NHCONH - (aromatik ure), 160-200 ℃;
Isocyanurate bag> 270 ℃.
Tanperati dekonpozisyon tèmik nan biuret ak fòma ki baze sou ure pi ba anpil pase sa yo ki nan aminoformate ak ure, pandan y ap isocyanurate gen pi bon estabilite tèmik. Nan pwodiksyon elastomè, twòp isocyanates ka reyaji plis ak aminoformate ki fòme ak ure pou fòme fòma ki baze sou ure ak estrikti relye biuret. Malgre ke yo ka amelyore pwopriyete yo mekanik nan elastomèr, yo trè enstab nan chalè.
Pou diminye gwoup tèmik enstab tankou biuret ak fòma ure nan elastomèr, li nesesè yo konsidere rapò materyèl bwit yo ak pwosesis pwodiksyon an. Yo ta dwe itilize twòp rapò isocyanate, ak lòt metòd yo ta dwe itilize otank posib pou premye fòme bag isocyanate pasyèl nan matyè premyè (sitou isocyanates, polyols, ak ekstansyon chèn), ak Lè sa a, prezante yo nan elastomèr la dapre pwosesis nòmal. Sa a te vin metòd ki pi souvan itilize pou pwodwi elastomè an poliyiretàn ki reziste chalè ak flanm dife.
03 Idwoliz ak oksidasyon tèmik
Elastomè an poliyiretàn yo gen tandans dekonpozisyon tèmik nan segman difisil yo ak chanjman chimik ki koresponn nan segman mou yo nan tanperati ki wo. Polyester elastomè yo gen move rezistans dlo ak yon tandans pi grav nan idrolize nan tanperati ki wo. Lavi sèvis Polyester/TDI/diamine ka rive nan 4-5 mwa nan 50 ℃, sèlman de semèn nan 70 ℃, ak sèlman kèk jou pi wo pase 100 ℃. Lyezon Ester yo ka dekonpoze an asid korespondan ak alkòl lè yo ekspoze a dlo cho ak vapè, ak ure ak gwoup ester amine nan elastomè yo ka sibi tou reyaksyon idroliz:
RCOOR H20- → RCOOH HOR
Ester alkòl
Yon RNHCONHR yon sèl H20- → RXHCOOH H2NR -
Ureamid
One RNHCOOR-H20- → RNCOOH HOR -
Amino formate ester Amino formate alkòl
Polyether ki baze sou elastomè yo gen pòv estabilite oksidasyon tèmik, ak etè ki baze sou elastomè α- Idwojèn nan atòm kabòn fasil soksid, fòme yon oksijene idwojèn. Apre plis dekonpozisyon ak klivaj, li jenere radikal oksid ak radikal idroksil, ki evantyèlman dekonpoze an fòma oswa aldeid.
Diferan polyethers gen ti efè sou rezistans chalè elastomèr, pandan y ap diferan polyethers gen yon enfliyans sèten. Konpare ak TDI-MOCA-PTMEG, TDI-MOCA-PTMEG gen yon pousantaj retansyon fòs rupture nan 44% ak 60% respektivman lè laj nan 121 ℃ pou 7 jou, ak lèt la yo te siyifikativman pi bon pase ansyen an. Rezon ki fè la ka ke molekil PPG gen chenn branche, ki pa fezab nan aranjman regilye nan molekil elastik epi redwi rezistans nan chalè nan kò a elastik. Lòd estabilite tèmik polyethers se: PTMEG>PEG>PPG.
Lòt gwoup fonksyonèl nan elastomè an poliyiretàn, tankou ure ak carbamate, tou sibi oksidasyon ak reyaksyon idroliz. Sepandan, gwoup etè a se pi fasil oksidasyon an, pandan y ap gwoup ester a se pi fasil idrolize a. Lòd rezistans antioksidan ak idroliz yo se:
Aktivite antioksidan: ester>ure>carbamate>etè;
Rezistans idroliz: ester
Pou amelyore rezistans oksidasyon an poliyiretàn polyetè ak rezistans idroliz nan poliyiretàn polyester, aditif yo tou ajoute, tankou ajoute 1% fenolik antioksidan Irganox1010 nan elastomè polyether PTMEG. Fòs rupture elastomè sa a ka ogmante pa 3-5 fwa konpare ak san antioksidan (rezilta tès apre aje nan 1500C pou 168 èdtan). Men, se pa tout antioksidan ki gen yon efè sou elastomè an poliyiretàn, sèlman fenolik 1rganox 1010 ak TopanOl051 (fenolik antioksidan, anpeche limyè amine estabilize, konplèks benzotriazole) gen efè enpòtan, ak ansyen an se pi bon an, petèt paske antioksidan fenolik gen bon konpatibilite ak elastomèr. Sepandan, akòz wòl enpòtan nan gwoup idroksil fenolik nan mekanis estabilizasyon nan antioksidan fenolik, yo nan lòd pou fè pou evite reyaksyon an ak "echèk" nan gwoup sa a idroksil fenolik ak gwoup isocyanate nan sistèm nan, rapò a nan isocyanates ak poliol pa ta dwe. twò gwo, ak antioksidan yo dwe ajoute nan prepolymers ak ekstansyon chèn. Si yo ajoute pandan pwodiksyon an nan prepolymers, li pral anpil afekte efè a estabilizasyon.
Aditif yo itilize pou anpeche idroliz elastomè an poliyiretàn polyester yo se sitou konpoze carbodiimide, ki reyaji ak asid karboksilik ki te pwodwi pa idroliz ester nan molekil elastomè an poliyiretàn pou jenere dérivés acil ure, anpeche plis idroliz. Anplis de sa nan carbodiimide nan yon fraksyon mas de 2% a 5% ka ogmante estabilite dlo nan an poliyiretàn pa 2-4 fwa. Anplis de sa, tert butyl catechol, hexamethylenetetramine, azodicarbonamide, elatriye tou gen sèten efè anti idroliz.
04 Karakteristik pèfòmans prensipal yo
Elastomè an poliyiretàn yo se kopolimè milti blòk tipik, ak chenn molekilè ki konpoze de segman fleksib ak yon tanperati tranzisyon vè pi ba pase tanperati chanm ak segman rijid ak yon tanperati tranzisyon vè ki pi wo pase tanperati chanm. Pami yo, poliol oligomerik fòme segman fleksib, pandan y ap diisocyanates ak ti ekstansyon chèn molekil fòme segman rijid. Estrikti entegre nan segman chèn fleksib ak rijid detèmine pèfòmans inik yo:
(1) Ranje dite nan kawotchou òdinè se jeneralman ant Shaoer A20-A90, pandan y ap ranje dite nan plastik se sou Shaoer A95 Shaoer D100. Elastomè an poliyiretàn ka rive osi ba ke Shaoer A10 ak osi wo ke Shaoer D85, san yo pa bezwen asistans filler;
(2) Segondè fòs ak elastisite ka toujou kenbe nan yon pakèt dite;
(3) Ekselan rezistans mete, 2-10 fwa sa a nan kawotchou natirèl;
(4) Ekselan rezistans nan dlo, lwil oliv, ak pwodwi chimik yo;
(5) Segondè rezistans enpak, rezistans fatig, ak rezistans Vibration, apwopriye pou aplikasyon pou koube segondè-frekans;
(6) Bon rezistans nan tanperati ki ba, ak frajil nan tanperati ki ba anba a -30 ℃ oswa -70 ℃;
(7) Li gen ekselan pèfòmans izolasyon, ak akòz konduktiviti tèmik ki ba li yo, li gen yon efè izolasyon pi bon konpare ak kawotchou ak plastik;
(8) Bon byokonpatibilite ak pwopriyete antikoagulan;
(9) Ekselan izolasyon elektrik, rezistans mwazi, ak estabilite UV.
Elastomè an poliyiretàn ka fòme lè l sèvi avèk menm pwosesis yo kòm kawotchou òdinè, tankou plastifikasyon, melanje, ak vulkanizasyon. Yo kapab tou modle nan fòm nan kawotchou likid pa vide, bòdi santrifujeur, oswa flite. Yo kapab tou fè nan materyèl granulaire ak fòme lè l sèvi avèk piki, extrusion, woule, bòdi kònen, ak lòt pwosesis. Nan fason sa a, li pa sèlman amelyore efikasite travay, men li tou amelyore presizyon nan dimansyon ak aparans nan pwodwi a.
Lè poste: Dec-05-2023