Hið svokallaðaPólýúretaner skammstöfun pólýúretans, sem myndast af viðbrögðum pólýísósýanötum og pólýólum, og inniheldur marga endurtekna amínóesterhópa (-NH-Co-O-) á sameindakeðjunni. Í raunverulegu samstilltum pólýúretan kvoða, auk amínóesterhópsins, eru einnig hópar eins og þvagefni og biuret. Pólýól tilheyra löngum keðju sameindum með hýdroxýlhópum í lokin, sem eru kölluð „mjúk keðjuhlutar“, á meðan pólýísósýanat eru kölluð „harða keðjuhlutir“.
Meðal pólýúretan kvoða sem myndast af mjúkum og harðri keðjuhlutum eru aðeins lítið hlutfall amínósýruesterar, svo það er ekki víst að það sé rétt að kalla þá pólýúretan. Í víðum skilningi er pólýúretan aukefni í ísósýanat.
Mismunandi gerðir af ísósýanötum bregðast við fjölhýdroxýefnasamböndum til að mynda ýmis mannvirki pólýúretans og fá þar með fjölliðaefni með mismunandi eiginleika, svo sem plast, gúmmí, húðun, trefjar, lím osfrv. Pólýúretan gúmmí
Pólýúretan gúmmí tilheyrir sérstökum tegund af gúmmíi, sem er gerð með því að bregðast við pólýeter eða pólýester með ísósýanat. Það eru mörg afbrigði vegna mismunandi gerða hráefna, viðbragðsaðstæðna og krosstengingaraðferða. Frá sjónarhóli efnafræðilegs uppbyggingar eru til pólýester og pólýeter gerðir og frá sjónarhóli vinnsluaðferðar eru til þrjár gerðir: blöndunartegund, steyputegund og hitauppstreymi.
Tilbúið pólýúretan gúmmí er venjulega búið til með því að bregðast við línulegum pólýester eða pólýeter með diisocyanat til að mynda lágt mólmassa forfjölliða, sem síðan er látin verða fyrir keðjulengingarviðbrögðum til að mynda fjölliða með mikla mólþunga. Síðan er viðeigandi krossbindandi lyfjum bætt við og hitað til að lækna það, verða vulkaniserað gúmmí. Þessi aðferð er kölluð forfjölliðun eða tveggja þrepa aðferð.
Það er einnig mögulegt að nota eins þrepa aðferð-að blanda beint línulegri pólýester eða pólýeter við diisocyanates, keðjulengur og krossbindandi lyf til að hefja viðbrögð og mynda pólýúretan gúmmí.
A-hluti í TPU sameindum gerir makrómeinkeðjunum auðvelt að snúa, útbúa pólýúretan gúmmí með góðri mýkt, draga úr mýkingarpunktinum og efri umbreytingarpunkt fjölliðunnar og draga úr hörku og vélrænni styrk. B-hluti mun binda snúning á makrómeinkeðjum, sem veldur mýkingarpunktinum og aukaskiptapunkti fjölliðunnar aukast, sem leiðir til aukningar á hörku og vélrænni styrk og lækkun á mýkt. Með því að stilla mólhlutfallið milli A og B er hægt að framleiða TPU með mismunandi vélrænni eiginleika. Krossbindandi uppbygging TPU má ekki aðeins íhuga aðal krosstengingu, heldur einnig aukakonu sem myndast af vetnistengjum milli sameinda. Aðal krossbindandi tengi pólýúretans er frábrugðið vulkaniseringu hýdroxýlgúmmí. Amínóesterhópurinn, Biuret Group, Urea Format Group og aðrir hagnýtir hópar eru raðað í venjulegan og dreifðan stífan keðjuhluta, sem leiðir til venjulegs netuppbyggingar gúmmí, sem hefur framúrskarandi slitþol og aðra framúrskarandi eiginleika. Í öðru lagi, vegna nærveru margra mjög samloðandi virkra hópa eins og þvagefnis eða karbamathópa í pólýúretan gúmmíi, hafa vetnistengi sem myndast milli sameindakeðja mikils styrkleika, og efri krossbindingar tengsl sem myndast með vetnisbindingum hafa einnig veruleg áhrif á eiginleika pólýúretan gúmmí. Auka krossbinding gerir kleift að pólýúretan gúmmí geti haft einkenni hitauppstreymis teygjur annars vegar og á hinn bóginn er þessi krossbinding ekki raunverulega krossbundin, sem gerir það að sýndar krossbindingu. Krossbindandi ástand fer eftir hitastigi. Þegar hitastigið eykst veikist þessi krossbinding smám saman og hverfur. Fjölliðan hefur ákveðna vökva og er hægt að sæta hitauppstreymi vinnslu. Þegar hitastigið lækkar batnar þessi krossbinding smám saman og myndast aftur. Með því að bæta við litlu magni af fylliefni er eykur fjarlægð milli sameinda, veikir getu til að mynda vetnistengi milli sameinda og leiðir til mikillar minnkunar á styrk. Rannsóknir hafa sýnt að röð stöðugleika ýmissa starfandi hópa í pólýúretan gúmmíi frá háu til lágu er: ester, eter, þvagefni, karbamat og biuret. Meðan á öldrunarferli pólýúretan gúmmí er, er fyrsta skrefið brot á krossbindingunum milli Biuret og Uree, fylgt eftir með því að brjóta carbamate og þvagefni, það er aðal keðjan brot.
01 mýking
Pólýúretan teygjur, eins og mörg fjölliðaefni, mýkja við hátt hitastig og umskipti frá teygjanlegu ástandi í seigfljótandi rennslisástand, sem leiðir til hraðrar lækkunar á vélrænni styrk. Frá efnafræðilegu sjónarhorni fer mýkingarhiti mýkt aðallega eftir þáttum eins og efnasamsetningu þess, hlutfallslegri mólmassa og þéttleika krossbindinga.
Almennt séð, með því að auka hlutfallslega mólþunga, auka stífni harða hluti (svo sem að setja bensenhring í sameindina) og innihald harða hluti og auka þverbindandi þéttleika eru allt gagnlegt til að auka mýkingarhitastigið. Fyrir hitauppstreymi er sameindaskipan aðallega línuleg og mýkingarhitastig teygju eykst einnig þegar hlutfallsleg mólmassa er aukin.
Fyrir krosstengda pólýúretan teygjur hefur þéttleiki krossbindandi meiri áhrif en hlutfallsleg mólmassa. Þess vegna, við framleiðslu teygjur, getur það að auka virkni ísósýanats eða pólýóls myndað hitauppstreymiskerfi efnafræðilegra þverbindandi uppbyggingar í sumum teygjanlegum sameindum, eða með því að nota óhóflega ísósýanathlutföll til að mynda stöðugan ísósýanat þverbindandi uppbyggingu í teygjanlegu líkamanum.
Þegar PPDI (p-phenyldiisocyanat) er notað sem hráefnið, vegna beinnar tengingar tveggja ísósýanathópa við bensenhringinn, hefur myndaður harða hluti hærra bensenhringinnihald, sem bætir stífni harða hluti og eykur þannig hitastig viðnám elastomer.
Frá líkamlegu sjónarhorni fer mýkingarhiti teygjur eftir því hversu aðskilnaður örfasa er. Samkvæmt skýrslum er mýkingarhitastig teygjur sem gangast ekki undir aðskilnað örfasa mjög lágt, með vinnsluhita aðeins um 70 ℃, en teygjur sem gangast undir aðgreiningar á örfasa geta orðið 130-150 ℃. Þess vegna er ein af áhrifaríkum aðferðum til að bæta hitamótstöðu þeirra að auka hve miklu leyti aðgreining á örfasa í teygjum.
Hægt er að bæta gráðu örfasa aðskilnaðar teygjur með því að breyta hlutfallslegri mólþyngdardreifingu keðjuhluta og innihald stífra keðjuhluta og auka þar með hitaþol þeirra. Flestir vísindamenn telja að ástæðan fyrir aðgreiningu á örfasa í pólýúretani sé hitafræðileg ósamrýmanleiki milli mjúkra og harða hluti. Gerð keðjulengingar, harður hluti og innihald hennar, mjúkur hluti og vetnistenging hafa öll veruleg áhrif á það.
Compared with diol chain extenders, diamine chain extenders such as MOCA (3,3-dichloro-4,4-diaminodiphenylmethane) and DCB (3,3-dichloro-biphenylenediamine) form more polar amino ester groups in elastomers, and more hydrogen bonds can be formed between hard segments, increasing the interaction between hard segments and improving the degree of microphase aðskilnaður í teygjum; Samhverf arómatísk keðja útvíkkun eins og P, P-díhýdrókínón og hýdrókínón eru gagnleg fyrir eðlilegan hátt og þéttar pökkun á hörðum hlutum og bæta þannig aðgreining á örfasa afurða.
Amínóesterhlutarnir sem myndaðir eru af alifatískum ísósýanötum hafa góða eindrægni við mjúku hluti, sem leiðir til þess að fleiri harðir hluti leysast upp í mjúku hlutunum, sem dregur úr gráðu aðgreiningar á örfasa. Amínóesterhlutarnir, sem myndaðir eru af arómatískum ísósýanötum, hafa lélega eindrægni við mjúku hluti, en gráðu aðgreiningar á örfasa er hærri. Polyolefin pólýúretan er með næstum fullkomið uppbyggingu á örfasa aðgreiningar vegna þess að mjúkur hluti myndar ekki vetnistengi og vetnistengi geta aðeins komið fram í harða hluti.
Áhrif vetnistengingar á mýkingarpunkt teygjur eru einnig marktæk. Þrátt fyrir að fjölþættir og karbónýl í mjúkum hluta geti myndað mikinn fjölda vetnistenginga við NH í harða hluti, eykur það einnig mýkingarhita teygjur. Staðfest hefur verið að vetnistengi halda áfram 40% við 200 ℃.
02 Varma niðurbrot
Aminoesterhópar gangast undir eftirfarandi niðurbrot við hátt hitastig:
- rnhcoor- rnc0 ho-r
- RNHCOOR - RNH2 CO2 Ene
- rnhcoor - RNHR CO2 Ene
Það eru þrjú meginform af hitauppstreymi niðurbrots pólýúretans byggðra efna:
① mynda upprunaleg ísósýanöt og pólýól;
② α - Súrefnisbindingin á CH2 grunninum brotnar og sameinast einu vetnistengingu á seinni CH2 til að mynda amínósýrur og alken. Amínósýrur brotna niður í eitt aðal amín og koltvísýring:
③ Form 1 efri amín og koltvísýringur.
Varma niðurbrot karbamatsbyggingar:
Aryl nhco aryl, ~ 120 ℃;
N-alkýl-nhco-aryl, ~ 180 ℃;
Aryl nhco n-alkýl, ~ 200 ℃;
N-alkýl-nhco-n-alkýl, ~ 250 ℃.
Varma stöðugleiki amínósýru estera er tengdur tegundum upphafsefna eins og ísósýanötum og pólýólum. Alifatísk ísósýanöt eru hærri en arómatísk ísósýanat, en fitusjúkdómaleysir eru hærri en arómatísk alkóhól. Í bókmenntum er hins vegar greint frá því að hitauppstreymi hitastigs alifatískra amínósýruestera sé á bilinu 160-180 ℃, og það sem arómatískt amínósýru ester er á bilinu 180-200 ℃, sem er í ósamræmi við ofangreind gögn. Ástæðan getur tengst prófunaraðferðinni.
Reyndar hafa alifatískir CHDI (1,4-cyclohexane diisocyanate) og HDI (hexametýlen diisocyanat) betri hitaþol en oft notað arómatískt MDI og TDI. Sérstaklega hefur trans CHDI með samhverfri uppbyggingu verið viðurkennd sem hitaónæmasta ísósýanat. Pólýúretan teygjur, sem framleiddar eru frá því, hafa góða vinnslu, framúrskarandi vatnsrofþol, hátt mýkingarhita, lágt glerbreytingarhitastig, lágt hitauppstreymi og mikla UV viðnám.
Til viðbótar við amínóesterhópinn hafa pólýúretan teygjur einnig aðra virkni hópa eins og þvagefni, Biuret, þvagefni osfrv. Þessir hópar geta gengist undir hitauppstreymi við hátt hitastig:
NHCONCOO-(alifatískt þvagefni form), 85-105 ℃;
- NHCONCOO- (arómatískt þvagefni format), á hitastigssviðinu 1-120 ℃;
- NHCONCONH - (alifatískt biuret), við hitastig á bilinu 10 ° C til 110 ° C;
Nhconconh-(arómatísk biuret), 115-125 ℃;
NHCONH-(alifatísk þvagefni), 140-180 ℃;
- nhconh- (arómatísk þvagefni), 160-200 ℃;
Isocyanurate hringur> 270 ℃.
Varma niðurbrotshitastig biuret og þvagefnisforms er mun lægra en amínóformats og þvagefni, en ísósýanúrat er með besta hitauppstreymisstöðugleika. Við framleiðslu á teygjum geta óhófleg ísósýanat brugðist frekar við mynduðu amínóformat og þvagefni til að mynda þvagefni sem byggir á þvagefni og krosstengd mannvirki. Þrátt fyrir að þeir geti bætt vélrænni eiginleika teygjur, eru þeir afar óstöðugir fyrir hita.
Til að draga úr hitauppstreymi óstöðugum hópum eins og Biuret og þvagefnisformi í teygjum er nauðsynlegt að huga að hráefnihlutfalli þeirra og framleiðsluferli. Nota skal óhófleg ísósýanathlutföll og nota ætti aðrar aðferðir eins mikið og mögulegt er til að mynda fyrst hluta ísósýanathringja í hráefnunum (aðallega ísósýanöt, pólýól og keðjuútlengingar) og kynna þau síðan í teygju eftir venjulegum ferlum. Þetta hefur orðið mest notaða aðferðin til að framleiða hitaþolna og logaþolna pólýúretan teygjur.
03 Vatnsrof og hitauppstreymi
Pólýúretan teygjur eru viðkvæmar fyrir hitauppstreymi niðurbrots í hörðum hlutum þeirra og samsvarandi efnafræðilegum breytingum á mjúkum hlutum þeirra við hátt hitastig. Polyester teygjur hafa lélega vatnsþol og alvarlegri tilhneigingu til að vatnsrofna við hátt hitastig. Þjónustulíf pólýester/TDI/diamíns getur náð 4-5 mánuðum við 50 ℃, aðeins tvær vikur við 70 ℃, og aðeins nokkrum dögum yfir 100 ℃. Esterbindingar geta brotnað niður í samsvarandi sýrur og alkóhól þegar þau verða fyrir heitu vatni og gufu og þvagefni og amínóesterhópar í teygjum geta einnig gengist undir vatnsrofi:
RCOOR H20- → RCOOH HOR
Ester áfengi
Einn rnhconhr einn H20- → RxHCOOH H2NR -
Ureamide
Einn rnhcoor-h20- → rncooh hor-
Amínó formate ester amínó formate áfengi
Polyether byggð teygjur hafa lélegan hitauppstreymi stöðugleika og eter byggð teygjur α- Vetnið á kolefnisatóminu oxast auðveldlega og myndar vetnisperoxíð. Eftir frekari niðurbrot og klofningu býr það til oxíð radíkala og hýdroxýl radíkala, sem að lokum brotnar niður í myndategundir eða aldehýð.
Mismunandi fjölþættir hafa lítil áhrif á hitaþol teygjur en mismunandi fjölþættir hafa ákveðin áhrif. Í samanburði við TDI-MOCA-PTMEG, hefur TDI-MOCA-PTMEG togstyrks varðveisluhlutfall 44% og 60% í sömu röð þegar hann er á aldrinum 121 ℃ í 7 daga, en sá síðarnefndi er verulega betri en sá fyrrnefndi. Ástæðan getur verið sú að PPG sameindir hafa greinóttar keðjur, sem eru ekki til þess fallnar að reglulegu fyrirkomulagi teygjanlegra sameinda og draga úr hitaþol teygjanlegu líkamans. Hitastöðugleika röð fjölþjóna er: PTMEG> PEG> PPG.
Aðrir hagnýtir hópar í pólýúretan teygjum, svo sem þvagefni og karbamat, fara einnig í oxunar- og vatnsrofsviðbrögð. Samt sem áður er eterhópurinn auðveldasti oxaður en esterhópurinn er auðveldlega vatnsrofinn. Röð andoxunar- og vatnsrofþol þeirra er:
Andoxunarvirkni: ester> þvagefni> Carbamate> Ether;
Vatnsrof ónæmi: ester
Til að bæta oxunarviðnám pólýeter pólýúretans og vatnsrofþol pólýester pólýúretans er einnig bætt við, svo sem að bæta 1% fenól andoxunarefni Irganox1010 við PTMEG pólýeter teygju. Hægt er að auka togstyrk þessarar teygjanleika um 3-5 sinnum miðað við án andoxunarefna (niðurstöður prófa eftir öldrun við 1500c í 168 klukkustundir). En ekki hefur hvert andoxunarefni áhrif á pólýúretan teygjur, aðeins fenól 1rganox 1010 og topanol051 (fenól andoxunarefni, hindrað amínljósstöðugleika, bensótríasól flókið) hafa veruleg áhrif og það fyrra er það besta, hugsanlega vegna þess að fenólísk andoxunarefni hafa góðan eindrægni með teygju. Vegna mikilvægs hlutverks fenólísks hýdroxýlhópa í stöðugleikakerfi fenóls andoxunarefna, til að forðast viðbrögð og „bilun“ þessa fenólísks hýdroxýlhóps með ísósýanathópum í kerfinu, verður að bæta hlutfall ísósýanats og keðju og keðju. Ef það er bætt við við framleiðslu á prepolymers mun það hafa mikil áhrif á stöðugleikaáhrif.
Aukefnin sem notuð eru til að koma í veg fyrir vatnsrof á pólýester pólýúretan teygjum eru aðallega karbodíimíð efnasambönd, sem bregðast við karboxýlsýrum sem myndast með ester vatnsrof í pólýúretan teygju sameindum til að mynda acýl þvagefni afbrigði og koma í veg fyrir frekari vatnsrofi. Með því að bæta við karbodíímíði við 2% til 5% getur það aukið vatnsstöðugleika pólýúretans um 2-4 sinnum. Að auki hefur Tert bútýl katekól, hexametýlenetetramín, azodicarbonamide osfrv. Einnig ákveðin áhrif gegn vatnsrofi.
04 Helstu frammistöðueinkenni
Pólýúretan teygjur eru dæmigerðar fjölblokk samfjölliður, með sameindakeðjum sem samanstendur af sveigjanlegum hlutum með glerbreytingarhita lægri en stofuhita og stífum hlutum með glerbreytingarhita hærri en stofuhita. Meðal þeirra mynda fákeppni pólýól sveigjanlega hluti, en diisocyanates og lítil sameindarkeðja myndar stífar hluti. Innfellda uppbygging sveigjanlegra og stífra keðjuhluta ákvarðar einstaka frammistöðu þeirra:
(1) Hörku svið venjulegs gúmmí er yfirleitt á milli Shaoer A20-A90, en hörku úr plasti er um Shaoer A95 Shaoer D100. Polyurethane teygjur geta náð eins lágu eins og Shaoer A10 og eins hátt og Shaoer D85, án þess að þörf sé á aðstoð á fylliefni;
(2) enn er hægt að viðhalda miklum styrk og mýkt innan margs hörku;
(3) framúrskarandi slitþol, 2-10 sinnum meira af náttúrulegu gúmmíi;
(4) framúrskarandi viðnám gegn vatni, olíu og efnum;
(5) Mikil höggþol, þreytuþol og titringsþol, hentugur fyrir hátíðni beygjuforrit;
(6) góð viðnám með lágum hita, með lágu hitastigi undir -30 ℃ eða -70 ℃;
(7) það hefur framúrskarandi einangrunarárangur og vegna lítillar hitaleiðni hefur það betri einangrunaráhrif miðað við gúmmí og plast;
(8) góðir lífsamhæfni og segavarnar eiginleikar;
(9) Framúrskarandi rafmagns einangrun, mótstöðu við myglu og UV stöðugleika.
Hægt er að mynda pólýúretan teygjur með sömu ferlum og venjulegt gúmmí, svo sem mýkimyndun, blöndun og vulkanisering. Þeir geta einnig verið mótaðir í formi fljótandi gúmmí með því að hella, miðflótta mótun eða úða. Einnig er hægt að búa til þau í kornefni og myndast með inndælingu, útdrátt, veltingu, blásun og öðrum ferlum. Á þennan hátt bætir það ekki aðeins skilvirkni, heldur bætir það einnig víddar nákvæmni og útlit vörunnar
Post Time: Des-05-2023