Polyuretanelastomer, også kjent som polyuretanelastomer, er et syntetisk polymermateriale som inneholder flere uretangrupper på hovedkjeden. Den er vanligvis sammensatt av oligomerer som polyester, polyeter og polyolefin. Det dannes ved gradvis tilsetning og polymerisering av polyoler, polyisocyanater og dioler eller diaminkjedeforlengere. Det er et elastisk materiale mellom generell gummi og plast, det vil si at det har den høye elastisiteten til gummi og den høye styrken til plast. Den har en stor forlengelse og et bredt spekter av hardhet; dens slitestyrke, biokompatibilitet og blodkompatibilitet er spesielt enestående. Samtidig har den også utmerket oljemotstand, slagfasthet, lavtemperaturmotstand, strålingsmotstand og belastningsmotstand, varmeisolasjon, isolasjon og andre egenskaper. Derfor er bruksområdene for polyuretan-elastomerer svært brede. Det har blitt et uunnværlig og verdifullt materiale i den nasjonale økonomien og folkelivet.
Polyuretan-elastomer har et bredt spekter av egenskaper, som er nært knyttet til strukturen, og dens struktur avhenger av mange faktorer som reaktanter, reaksjonstid, reaksjonstemperatur, og selv små endringer i vanninnhold kan forårsake polyuretan-elastomerer Stor forskjell i mekaniske egenskaper .
1. Oversikt over polyuretanelastomerer
Polyuretanelastomer, også kjent som polyuretangummi, tilhører spesiell syntetisk gummi og er en slags elastisk polymer som inneholder flere uretangrupper (-NHCOO-) i hovedkjeden til molekylet. Det er et typisk flerblokk-kopolymermateriale. . Polyuretanelastomerer fremstilles vanligvis ved polyaddisjonsreaksjon ved bruk av polymerpolyoler, isocyanater, kjedeforlengere, tverrbindingsmidler og en liten mengde hjelpemidler som råmaterialer. Når det gjelder molekylær struktur, er polyuretanelastomer (PUE) en blokkpolymer, og dens molekylære kjede er vanligvis sammensatt av to deler. Ved normal temperatur er en del i høy elastisk tilstand, kalt mykt segment; Den krystallinske tilstanden kalles det harde segmentet. Generelt er det myke segmentet sammensatt av en lang fleksibel kjede av polymerpolyol, og det harde segmentet er sammensatt av isocyanat og kjedeforlenger. Det myke segmentet og det harde segmentet er vekselvis arrangert for å danne repeterende strukturelle enheter. I tillegg til uretangruppen inneholder hovedkjeden til polyuretanmolekylet også polare grupper som eter, ester eller ureagruppe. På grunn av eksistensen av et stort antall av disse polare gruppene, kan det dannes hydrogenbindinger i polyuretanmolekylet og mellom molekylene, og det myke segmentet og det harde segmentet er termodynamisk inkompatible, noe som induserer dannelsen av det harde segmentet og det myke segmentet. segmenter mikrodomene og produserer en mikroskopisk faseseparasjonsstruktur. Lineære polyuretaner kan også danne fysiske tverrbindinger gjennom hydrogenbinding. Disse strukturelle egenskapene gjør at polyuretan-elastomerer har utmerket slitestyrke og seighet, kjent som "slitebestandig gummi" [1], og fordi det finnes mange varianter av polyuretan-råmaterialer, kan variasjonen og forholdet mellom råmaterialer justeres for å syntetisere produkter med ulike ytelsesegenskaper. produkter, noe som gjør polyuretanelastomerer mye brukt innen nasjonal økonomi. Selv om produksjonen av polyuretan-elastomer ikke utgjør en liten andel av polyuretanprodukter, er dens variasjon og brede bruksområde uten sidestykke av andre materialer. Polyuretanelastomer har utmerkede omfattende egenskaper, og dens modul er mellom den for generell gummi og plast. Den har følgende egenskaper: ①Høy styrke og elastisitet, kan opprettholde høy elastisitet i et bredt spekter av hardhet (Shore A10-Shore D75); ② Under samme hardhet har den høyere bæreevne enn andre elastomerer; ③ Utmerket slitestyrke, slitestyrken er 2-10 ganger høyere enn for naturgummi; ④ God tretthetsmotstand og vibrasjonsmotstand, egnet for høyfrekvente avbøyningsapplikasjoner; ⑤ Høy slagfasthet; ⑥ Aromatisk polyuretanmotstand Utmerket stråling, oksygenmotstand og ozonmotstand; ⑦ Utmerket motstand mot fett og kjemikalier; ⑧ Vanligvis kan den nødvendige lave hardheten oppnås uten mykner, så det er ingen problemer forårsaket av migrering av mykner; ⑨ Støping og lave prosesseringskostnader; ⑩Vanlig polyuretan kan ikke brukes over 100 grader, men formelen tåler høye temperaturer på 140 grader. Under normale omstendigheter, sammenlignet med metallmaterialer, har polyuretanelastomerprodukter fordelene med lett vekt, tapsmotstand, lav lyd, lave prosesseringskostnader og korrosjonsbestandighet; sammenlignet med gummi har polyuretan-elastomerer slitestyrke, kuttmotstand, rivemotstand, høy belastning, hellbare, grytebare, gjennomsiktige eller gjennomskinnelige, ozonbestandighet, hardhetsområde og andre fordeler; sammenlignet med plast, har polyuretan-elastomerer fordelene med ingen sprøhet, elastisk hukommelse, slitestyrke osv. Det finnes ulike bearbeidingsmetoder for polyesterelastomerer, nye teknologier og nye varianter dukker stadig opp, og applikasjonsutsiktene vil være svært brede [2] .
2. Behandlingsteknologi av polyuretanelastomer
I laboratoriet syntetiseres polyuretan-elastomerer vanligvis ved håndstøping av prepolymermetoder, inkludert ett-trinnsmetode, prepolymermetode og semi-prepolymermetode.
Ett-trinnsmetoden er å tilsette diisocyanat, polyol, katalysator og andre hjelpemidler i formelen på en gang, og hell den i formen etter høyhastighets omrøring for å forberede polyuretan-elastomerproduktet. Selv om produktet oppnådd ved ett-trinnsmetoden har dårlig ytelsesenhet og repeterbarhet, og kan introdusere et stort antall luftbobler i reaksjonssystemet, slik at det er et stort antall produkter i produktet, er prosessen med denne metoden enkel, sparer energi, og reduserer kostnader, så denne metoden brukes hovedsakelig i Den brukes i skumindustrien, men brukes sjelden i produksjon av støpte polyuretanelastomerer [3]. For tiden, med fremveksten av noen nye støpeprosesser som reaksjonssprøytestøping (RIM) teknologi, har ett-trinnsmetoden også blitt utviklet raskere.
Polyuretanelastomeren fremstilt ved prepolymermetoden er delt inn i to trinn, så det kalles også to-trinnsmetoden. Først omsettes oligomeralkoholen og overskudd av polyisocyanat for å danne en prepolymer med en NCO-gruppe ved endegruppen, og deretter reageres polymeren med en kjedeforlenger under støping for å fremstille en polyuretanelastomer. Denne metoden brukes mest i produksjon av polyuretan elastisitet. Ulempen er at prepolymeren er følsom for temperatur, krever høyt utstyr under støping, og har en lang prosess. Forskjellen mellom semi-prepolymermetoden og prepolymermetoden er at noen polyesterpolyoler eller polyeterpolyoler, kjedeforlengere, kjemiske tilsetningsstoffer etc. tilsettes prepolymeren i form av en blanding. Det vil si at oligomerpolyolen i formelen er delt inn i deler, en del blir reagert med overskudd av diisocyanat for å syntetisere prepolymer, og den andre delen blandes med kjedeforlenger og tilsettes under injeksjon. Massefraksjonen av fri NCO i den resulterende prepolymeren er relativt høy, vanligvis 0.12-0.15 (12 prosent - prosent ), så denne prepolymeren kalles ofte "kvasi-prepolymer". Egenskapene til semi-prepolymermetoden: ① Viskositeten til prepolymerkomponenten er lav, og den kan justeres til å være lik viskositeten til den blandede komponenten av herdemidlet; ② Forholdet er også nært (det vil si at blandingsmasseforholdet kan være 1:1). Dette forbedrer ikke bare ensartetheten i blandingen, men forbedrer også noen elastisitetsegenskaper. Denne metoden er lett å realisere industrialisering: Blant de tre ovennevnte metodene, generelt sett, har polyuretan-elastomeren fremstilt ved prepolymermetoden den beste ytelsen, og ett-trinnsmetoden har den dårligste ytelsen. Dette er fordi i ett-trinnsmetoden utføres polymerisasjons- og kjedeforlengelsesreaksjonene samtidig. I det senere stadiet av reaksjonen, på grunn av den kraftige økningen i viskositeten til systemet, kontrolleres aktiviteten til molekylkjeden av diffusjonsreaksjonen, reaksjonen er ikke fullført, og molekylvekten til den oppnådde polyuretanelastomeren er relativt liten. Strukturen er ikke jevn, noe som påvirker ytelsen til polyuretanelastomeren. I prosessen med prepolymermetoden utføres reaksjonen av polyuretanprepolymeren og reaksjonen mellom polyuretanprepolymeren og kjedeforlengeren trinn for trinn, og de er alle kontrollerbare reaksjoner. Reaksjonen er relativt grundig, og den oppnådde polyuretan elastisk. Bulkmolekylvekten er relativt stor og strukturen er relativt jevn, noe som bidrar til dannelsen av hydrogenbindinger mellom makromolekyler, og forbedrer derved ytelsen til polyuretanelastomeren. Egenskapene til polyuretanelastomeren fremstilt ved semi-prepolymermetoden ligger mellom prepolymermetoden og ett-trinnsmetoden, og reaksjonstemperaturen er lav, noe som er egnet for industriell produksjon. Denne artikkelen diskuterer forholdet mellom strukturen og egenskapene til polyuretanelastomerer, som alle er syntetisert ved prepolymermetoden.
3. Struktur og egenskaper til polyuretanelastomerer
De mekaniske egenskapene til polyuretan-elastomerer er direkte relatert til den indre strukturen til polyuretan-elastomerer, og deres mikrostruktur og morfologi påvirkes sterkt av samspillet mellom polare grupper, slik som typen, strukturen og morfologien til myke og harde segmenter. Mekaniske egenskaper og varmebestandighet til polyuretanelastomerer. De siste årene har folk begynt å studere forholdet mellom de mekaniske egenskapene til polyuretanelastomerer og deres aggregerte strukturer og mikrostrukturer.
en. Mikrofaseseparasjonsstruktur av polyuretanelastomer
Egenskapene til polyuretan påvirkes hovedsakelig av den morfologiske strukturen til den makromolekylære kjeden. Den unike fleksibiliteten og utmerkede fysiske egenskapene til polyuretan kan forklares med tofasemorfologien. Graden av mikrofaseseparasjon og tofasestrukturen til myke og harde segmenter i polyuretanelastomerer er avgjørende for ytelsen. Moderat faseseparasjon er fordelaktig for å forbedre egenskapene til polymeren. Separasjonsprosessen for mikrofaseseparasjon er at forskjellen i polaritet mellom det harde segmentet og det myke segmentet og krystalliniteten til selve det harde segmentet fører til deres termodynamiske inkompatibilitet (ublandbarhet) og en tendens til spontan faseseparasjon, så det harde segmentet er enkelt å aggregere sammen for å danne domener, som er spredt i den kontinuerlige fasen dannet av de myke segmentene. Prosessen med mikrofaseseparasjon er faktisk prosessen med separasjon og aggregering eller krystallisering av det harde segmentet i elastomeren fra kopolymersystemet.
Fenomenet polyuretan mikrofaseseparasjon ble først foreslått av den amerikanske forskeren Cooper. Etter det ble det gjort mye forskningsarbeid på strukturen til polyuretan [4]. Forskningen på aggregatstrukturen til polyuretan gjorde også fremskritt, og dannet en relativt komplett struktur. Mikrofasestrukturteorien til [5] systemet: i blokkpolyuretansystemet induseres mikrofaseseparasjonen av det harde segmentet og det myke segmentet av den termodynamiske inkompatibiliteten mellom segmentet og det myke segmentet. Tiltrekningskraften til segmentene mellom de harde segmentene er mye større enn for segmentene mellom de myke segmentene. De harde segmentene er uløselige i den myke segmentfasen, men er fordelt i den, og danner en diskontinuerlig mikrofasestruktur (sjøøystruktur). Den spiller en fysisk bindende og forsterkende rolle i det myke segmentet. I prosessen med mikrofaseseparasjon vil den økte interaksjonen mellom harde segmenter lette separasjonen av harde segmenter fra systemet og aggregere eller krystallisere, noe som fremmer mikrofaseseparasjon. Selvfølgelig er det en viss kompatibilitet mellom plastfasen og gummifasen, og fasene mellom plastmikrodomenene og gummimikrodomenene blandes for å danne en gjennomstrømningsfase. Samtidig har andre modeller relatert til mikrofaseseparasjon også blitt foreslått, slik som Seymour [6] og andre foreslått at de harde segmentene og de myke segmenten beriket regioner danner et kontinuerlig tverrbundet nettverk med hverandre. Paik Sung og Schneide [7] foreslo en mer realistisk mikrofaseseparasjonsstrukturmodell: graden av mikrofaseseparasjon i uretan er ufullkommen, ikke helt mikrofasesameksistens, men inkluderer blandede myke segmentenheter. Det er blanding mellom segmenter i mikrodomenet, noe som har en viss grad av innflytelse på materialets morfologi og mekaniske egenskaper. Det myke segmentet inneholder harde segmenter, noe som kan føre til en endring i glassovergangstemperaturen til det myke segmentet. Kraftig forbedret, begrenser utvalget av materialer som brukes i miljøer med lav temperatur. Inkludering av myke segmenter i de harde segmentdomenene kan senke glassovergangstemperaturen til de harde segmentdomenene, og derved redusere varmebestandigheten til materialet.
b. Hydrogenbindingsadferd av polyuretan-elastomerer
Hydrogenbindinger eksisterer mellom grupper som inneholder nitrogenatomer og oksygenatomer med sterk elektronegativitet og grupper som inneholder hydrogenatomer. Den kohesive energien til gruppene er relatert til størrelsen på den kohesive energien til gruppene. Sterke hydrogenbindinger eksisterer stort sett mellom segmenter. Ifølge rapporter kan de fleste av imingruppene i de ulike gruppene av polyuretanmakromolekyler danne hydrogenbindinger, og de fleste av dem dannes av imingruppene og karbonylgruppene i det harde segmentet, og en liten del dannes med eteroksygenet. i det myke segmentet. gruppe eller esterkarbonyl dannet. Sammenlignet med bindingskraften til intramolekylære kjemiske bindinger, er hydrogenbindingskraften mye mindre. Imidlertid er eksistensen av et stort antall hydrogenbindinger i polare polymerer også en av de viktige faktorene som påvirker ytelsen. Hydrogenbindinger er reversible. Ved lavere temperaturer fremmer det nære arrangementet av de seksuelle segmentene dannelsen av hydrogenbindinger: ved høyere temperaturer mottar segmentene energi og gjennomgår termisk bevegelse, avstanden mellom segmenter og molekyler øker, og hydrogenbindingene svekkes eller til og med forsvinner. Hydrogenbindinger spiller rollen som fysisk tverrbinding, noe som kan gjøre at polyuretanlegemet har høyere styrke, slitestyrke, løsemiddelbestandighet og mindre strekkfast deformasjon. Jo flere hydrogenbindinger, jo sterkere er de intermolekylære kreftene og desto høyere er materialets styrke. Mengden av hydrogenbindinger påvirker direkte graden av mikrofasedifferensiering av systemet [8].
c. Krystallinitet
Det lineære polyuretanet med regelmessig struktur, mer polare og stive grupper, mer intermolekylære hydrogenbindinger og god krystallinitet, har forbedret noen egenskaper til polyuretanmaterialet, som styrke og løsningsmiddelbestandighet. Hardheten, styrken og mykgjøringspunktet til polyuretanmaterialer øker med økningen av krystalliniteten, mens forlengelsen og løseligheten reduseres tilsvarende. For noen bruksområder, for eksempel en-komponent termoplastisk polyuretanlim, kreves rask krystallisering for å oppnå initial klebrighet. Noen termoplastiske polyuretanelastomerer frigjøres raskere på grunn av deres høye krystallinitet. Krystallinske polymerer blir ofte ugjennomsiktige på grunn av anisotropien til brutt lys. Hvis en liten mengde forgrenede eller vedhengende grupper introduseres i de krystallinske lineære polyuretanmakromolekylene, avtar krystalliniteten til materialet. Når tverrbindingstettheten øker til en viss grad, mister det myke segmentet sin krystallinitet. Når materialet strekkes, gjør strekkspenningen molekylkjeden til det myke segmentet orientert og regulariteten forbedres, krystalliniteten til polyuretanelastomeren forbedres, og materialets styrke blir tilsvarende forbedret. Jo sterkere polariteten til det harde segmentet er, desto mer bidrar til forbedring av gitterenergien til polyuretanmaterialet etter krystallisering. For polyeterpolyuretan, med økningen av innholdet av hardt segment, øker de polare gruppene, den intermolekylære kraften til det harde segmentet øker, graden av mikrofaseseparasjon øker, det harde segmentets mikrodomene danner gradvis krystallisering, og krystalliniteten øker med det harde segmentet. innhold. Øk materialets styrke gradvis.
d. Påvirkning av myk segmentstruktur på egenskapene til polyuretanelastomer
Oligomere polyoler som polyetere og polyestere utgjør de myke segmentene. Det myke segmentet står for det meste av polyuretanet, og egenskapene til polyuretanet fremstilt fra forskjellige oligomerpolyoler og diisocyanater er forskjellige. Det fleksible (myke) segmentet av polyuretanelastomerer påvirker hovedsakelig de elastiske egenskapene til materialet og bidrar betydelig til dets lave temperatur- og strekkegenskaper. Derfor er Tg-parameteren til det myke segmentet ekstremt viktig, og for det andre er krystalliniteten, smeltepunktet og tøyningsindusert krystallisering også faktorer som påvirker dets endelige mekaniske egenskaper. Polyuretanelastomerer og skum laget av polyester med sterk polaritet da myke segmenter har bedre mekaniske egenskaper. Fordi polyuretanet laget av polyesterpolyol inneholder en stor polar estergruppe, kan det ikke bare dannes hydrogenbindinger mellom de harde segmentene, men også de polare gruppene på det myke segmentet kan delvis samhandle med de harde segmentene. De polare gruppene danner hydrogenbindinger, slik at den harde segmentfasen kan fordeles mer jevnt i den myke segmentfasen, som fungerer som et elastisk tverrbindingspunkt. Noen polyesterpolyoler kan danne myk segmentkrystallisering ved romtemperatur, noe som påvirker egenskapene til polyuretan. Styrken, oljebestandigheten og termisk oksidativ aldring av polyesterpolyuretanmateriale er høyere enn for PPG polyeterpolyuretanmateriale, men hydrolysemotstanden er dårligere enn for polyetertypen. Polytetrahydrofuran (PTMG) polyuretan er lett å danne krystaller på grunn av sin vanlige molekylære kjedestruktur, og styrken er sammenlignbar med den til polyesterpolyuretan. Generelt sett er etergruppen i det myke segmentet av polyeterpolyuretan lett å rotere internt, har god fleksibilitet og har utmerket lavtemperaturytelse, og det er ingen estergruppe som er relativt lett å hydrolysere i polyeterpolyolkjeden, og dens motstand mot hydrolyse Bedre enn polyester polyuretan. Karbonet i eterbindingen til det myke polyetersegmentet oksideres lett for å danne peroksidradikaler, noe som resulterer i en serie oksidative nedbrytningsreaksjoner. Polyuretanet med polybutadien molekylkjede som det myke segmentet har svak polaritet, dårlig kompatibilitet mellom myke og harde segmenter og dårlig elastomerstyrke. På grunn av sterisk hindring har det myke segmentet som inneholder sidekjeden svake hydrogenbindinger, dårlig krystallinitet, og styrken er dårligere enn den til samme myke segmenthovedkjede uten sidegruppepolyuretan. Molekylvekten til det myke segmentet har en effekt på de mekaniske egenskapene til polyuretanet. Generelt sett, forutsatt at molekylvekten til polyuretanet er den samme, avtar styrken til polyuretanmaterialet med økningen av molekylvekten til det myke segmentet; hvis det myke segmentet er en polyesterkjede, avtar styrken til polymermaterialet sakte med økningen av molekylvekten til polyesterdiolen; Hvis det myke segmentet er en polyeterkjede, avtar styrken til polymermaterialet med økningen av molekylvekten til polyeterglykolen, men forlengelsen øker. Dette skyldes den høye polariteten til det myke estersegmentet og den store intermolekylære kraften, som delvis kan oppveie reduksjonen i styrken til polyuretanmaterialet på grunn av økningen i molekylvekten og økningen i det myke segmentinnholdet. Det myke segmentet av polyeter har svak polaritet. Hvis molekylvekten øker, reduseres innholdet av det harde segmentet i det tilsvarende polyuretanet, noe som resulterer i en reduksjon i materialets styrke. Zhu Jinhua et al. [9] syntetiserte en serie polyuretanblokk-kopolymerer og podekopolymerer som inneholder forskjellige myke segmenter, og testet deres dynamiske mekaniske egenskaper. Resultatene viste at kompatibiliteten til polyuretankopolymerer og kjeden av makromolekyler Strukturrelatert, tilstedeværelsen av podekjeder har en betydelig effekt på kompatibiliteten og dempende egenskapene til polyuretanblokkkopolymerer. Generelt er effekten av myk segmentmolekylvekt på motstanden og termiske aldringsegenskapene til polyuretanelastomerer ikke signifikant. Krystalliniteten til det myke segmentet har et stort bidrag til krystalliniteten til det lineære polyuretanet. Generelt sett er krystallinitet gunstig for å øke styrken til polyuretan. Men noen ganger reduserer krystallisering lavtemperaturfleksibiliteten til materialet, og krystallinske polymerer er ofte ugjennomsiktige. For å unngå krystallisering kan integriteten til molekylet reduseres, for eksempel ved bruk av kopolyester eller kopolyeterpolyol, eller blandet polyol, blandet kjedeforlenger, etc.
e. Påvirkning av hardt segment på egenskapene til polyuretanelastomer
Hard segmentstruktur er en av hovedfaktorene som påvirker varmebestandigheten til polyuretanelastomerer. Strukturen til diisocyanatet og kjedeforlengeren som utgjør polyuretanelastomersegmentet er forskjellig, noe som også påvirker varmebestandigheten. Det harde segmentet av polyuretanmateriale er sammensatt av polyisocyanat og kjedeforlenger. Den inneholder sterke polare grupper som uretangruppe, arylgruppe og substituert ureagruppe. Vanligvis er det stive segmentet dannet av aromatisk isocyanat ikke lett å endre, og strekker seg ved romtemperatur. stavformet. Harde segmenter påvirker vanligvis høytemperaturegenskapene til polyuretan, slik som mykning, smeltetemperatur. Vanlig brukte diisocyanater er TDI, MDI, IPDI, PPDI, NDI, etc., vanlig brukte alkoholer er etylenglykol, -butandiol, heksandiol, etc., og vanlig brukte aminer er MOCA, EDA, DETDA osv. Typen hardt segment velges i henhold til de ønskede mekaniske egenskapene til polymeren, slik som maksimal brukstemperatur, værbestandighet, løselighet, etc., og dens økonomi bør også vurderes. Ulike diisocyanatstrukturer kan påvirke regelmessigheten til det harde segmentet og dannelsen av hydrogenbindinger, og dermed ha større innvirkning på styrken til elastomeren. Generelt sett gjør den isocyanatholdige aromatiske ringen at det harde segmentet har større stivhet og kohesiv energi, noe som generelt øker styrken til elastomeren.
Det stive segmentet som inneholder ureagruppen sammensatt av diisocyanat og diaminkjedeforlengeren er veldig lett å danne plastisk mikrodomene på grunn av den store kohesjonen av ureagruppen, og polyuretanet som består av dette stive segmentet er utsatt for mikrofase. atskillelse. Generelt sett, jo høyere stivheten til det stive segmentet som utgjør polyuretanet, desto lettere skjer mikrofaseseparasjonen. I polyuretanet, jo høyere innholdet i det stive segmentet er, desto mer sannsynlig oppstår mikrofaseseparasjonen.
Kjedeforlengeren er relatert til den harde segmentstrukturen til polyuretanelastomeren og har stor innflytelse på elastomerens ytelse. Sammenlignet med det kjedeforlengede polyuretanet til alifatisk diol, har det kjedeforlengede polyuretanet som inneholder aromatisk ringdiamin høyere styrke, fordi aminkjedeforlengeren kan danne en ureabinding, og polariteten til ureabindingen er høyere enn den til uretanbindingen . Dessuten er forskjellen i løselighetsparametre mellom det harde segmentet av ureabinding og det myke segmentet av polyeter stor, så det harde segmentet av polyurea og det myke segmentet av polyeter har større termodynamisk inkompatibilitet, noe som gjør at polyuretanurea har bedre mikrofaseseparasjon. [10], dermed har diaminkjedeforlenget polyuretan høyere mekanisk styrke, modul, viskoelastisitet, varmebestandighet og bedre lavtemperaturytelse enn diolkjedeforlenget polyuretan. Støpepolyuretanelastomerer bruker for det meste aromatiske diaminer som kjedeforlengere fordi polyuretanelastomerene fremstilt derfra har gode omfattende egenskaper. Xu Guangjie et al. [11] rapporterte at karboksylesterpolyoler ble fremstilt ved å reagere maleinsyreanhydrid med polyoler, og deretter reagere med andre monomerer som TDI-80, tverrbindingsmidler og kjedeforlengere for å fremstille karboksylholdige polyoler. Polyuretanprepolymer ble dispergert i en vandig løsning av trietanolamin for å lage vannbasert polyuretan, og påvirkningen av typen og mengden kjedeforlenger på ytelsen til harpiksen ble studert, og det ble funnet at aminkjedeforlengeren var mer effektiv enn hydroksylkjedeforlengeren Det er fordelaktig å forbedre de mekaniske egenskapene til harpiksen. Å bruke bisfenol A som en kjedeforlenger kan ikke bare forbedre de mekaniske egenskapene til harpiksen, men også øke glassovergangstemperaturen til harpiksen, utvide bredden på den indre friksjonstoppen og forbedre temperaturområdet til harpiksen i skinntilstand [ 12]. Strukturen til diaminkjedeforlengeren som brukes i polyuretanureaet påvirker direkte hydrogenbindingen, krystalliseringen og mikrofasestrukturseparasjonen i materialet, og bestemmer i stor grad ytelsen til materialet [13]. Med økningen av hardt segmentinnholdet økte strekkstyrken og hardheten til polyuretanmaterialet gradvis, og forlengelsen ved brudd ble redusert. Dette er fordi det er mikrofaseseparasjon mellom fasen med en viss grad av krystallinitet dannet av det harde segmentet og den amorfe fasen dannet av det myke segmentet, og det krystallinske området av det harde segmentet fungerer som et effektivt tverrbindingspunkt. Det spiller også en rolle som ligner på fyllstoffforsterkning for det amorfe området av det myke segmentet. Når innholdet øker, forsterkes den forsterkende effekten og den effektive tverrbindingseffekten til det harde segmentet i det myke segmentet, noe som fremmer økningen av materialstyrken.
f. Påvirkning av tverrbinding på egenskapene til polyuretanelastomerer
Moderat intramolekylær tverrbinding kan øke hardheten, mykningstemperaturen og elastisitetsmodulen til polyuretanmaterialer, og redusere forlengelse ved brudd, permanent deformasjon og hevelse i løsemidler. For polyuretanelastomerer kan riktig tverrbinding produsere materialer med utmerket mekanisk styrke, høy hardhet, elastisitet og utmerket slitestyrke, oljebestandighet, ozonbestandighet og varmebestandighet. Imidlertid, hvis tverrbindingen er for stor, kan egenskapene som strekkfasthet og forlengelse reduseres. I blokkpolyuretanelastomerer kan kjemisk tverrbinding deles inn i to kategorier: (1) bruk av trifunksjonelle kjedeforlengere (som TMP) for å danne en tverrbindingsstruktur; (2) bruk av overskudd av isocyanat for å reagere for å danne dikondensat Urea (via ureagrupper) eller allofanat (via uretangrupper) tverrbinding. Tverrbinding har en betydelig effekt på graden av hydrogenbinding, og dannelsen av tverrbindinger reduserer graden av hydrogenbinding av materialet kraftig, men kjemisk tverrbinding har bedre termisk stabilitet enn fysisk tverrbinding forårsaket av hydrogenbinding. Da effekten av kjemisk tverrbindingsnettverk på morfologien, mekaniske egenskaper og termiske egenskaper til polyuretan-urea-elastomerer ble studert ved hjelp av FT-IR og DSC, ble det funnet at polyuretan-urea-elastomerer med forskjellige tverrbindingsnettverk hadde forskjellige morfologier. Når tettheten øker, øker graden av mikrofaseblanding av elastomeren, glassovergangstemperaturen til det myke segmentet øker betydelig, og elastomerens 300 prosent strekkfasthet øker gradvis, mens forlengelsen ved brudd avtar gradvis. Når , når de mekaniske egenskapene (strekkstyrke og rivestyrke) til elastomeren høyest.
4. Anvendelser av polyuretanelastomerer
en. Bruk i kullbearbeiding, gruvedrift, metallurgi og andre industrier
Polyuretanelastomerer er de mest ikke-metalliske materialene som oppfyller kravene til gruver og kan erstatte noen metallmaterialer. Polyuretanelastomerprodukter for fjell inkluderer silplater, elastomerforinger, transportbånd og lignende. Polyuretangummi sikter inkluderer avspennings sikter, spennings sikter, slissede sikter, etc. Polyuretan gummi silplate har egenskapene til utmerket slitestyrke, vannmotstand, oljemotstand, vibrasjonsabsorpsjon og støyreduksjon, høy styrke, sterk binding med metallrammen, lav støy, god selvrensende effekt, letter belastningen på skjermmaskinen, sparer energiforbruk og forlenger skjermtiden. Maskinlevetid, høy siktkvalitet. Mange gruveutstyr som shakere, spesialkonsentratorer, flotasjonsmaskiner, konsentratorer, spiraltrau, pulverisatorer, konsentratorer, rør og albuer, kontaktmaterialer som grus, og krever slitesterkt foring; gruvedrift monorail kraner Stålkjerne uretan drivhjul, flammehemmende og antistatisk polyuretan transportbånd, utstyr kabel TPU kappe, støvring, støtdemping, etc., polyuretan elastomer er det foretrukne materialet.
b. Rulle av polyuretan gummi
Polyuretangummivalse er et slags polyuretan-gummiprodukt med utmerket ytelse, som vanligvis er laget av stål eller jern dekket med et lag av polyuretan-elastomer ved støpeprosessen. I henhold til bruken er det: skroggummivalser for kornforedling, ekstruderingsgummivalser og pulpinggummivalser i papirindustrien, trådtrekkeruller, trekkvalser og skjærevalser i tekstilindustrien, tre, glass og emballasje Transmisjonsbærende gummivalser brukt i industrien, ulike gummivalser for trykking og farging av maskineri, små gummivalser for ulike instrumenter, transmisjonsgummivalser for transportsystemer, trykkgummivalser, kaldvalsende overføringsgummivalser av metall, fargebelegningsvalser for metallstålplater, etc. , gummien laget av disse gummivalsene kan være laget av polyuretanelastomer. De fleste av gummivalsene er produsert ved støpeprosessen. Vanligvis plasseres stålkjernen i midten av den sylindriske formen og elastomeren støpes. Spesielle barnesenger kan bruke sentrifugalstøping eller spinnstøping. Spinnstøping eliminerer behovet for former og bruker romtemperaturvulkanisering for å støpe elastomersystemer, noe som reduserer den totale behandlingstiden.
c. Felger og dekk av polyuretangummi
Polyuretanelastomer har stor bæreevne, slitestyrke, oljebestandighet og er godt festet til metallrammen. Den kan brukes til å produsere gummivalser mye brukt i forskjellige overføringsmekanismer, for eksempel; produksjonslinje transportbånd, styreruller, taubanesklier, etc. . I retning av sport og underholdning er hjulene til high-end rulleskøyter og scootere laget av polyuretan. Uretangummihjulet har også egenskapene til oljemotstand, god seighet og sterk vedheft. Polyuretan brukes også i små elektroniske og presisjonsinstrumenttransmisjoner, ulike universalhjul osv. Det finnes også mikroskumdekk, PU-skumfylte dekk osv.
d. Mekanisk tilbehør
Ulike tetningsringer, støtdempende blokker, koblinger, bilsnøkjeder, etc.
e. Skomateriale
Polyuretanelastomer har egenskapene til god demping, lav vekt, slitestyrke, anti-skli, etc., og god prosessytelse. Det har blitt et viktig syntetisk materiale for sko i skoindustrien, og lager sportssko som baseballsko, golfballer og fotball. , såler, hæler, tåhetter, samt skistøvler, vernesko, fritidssko osv. Polyuretanmaterialene som brukes til skomaterialer inkluderer støpte mikrocellulære elastomerer og termoplastiske polyuretanelastomerer osv., og de mikrocellulære elastomersålene er de viktigste. . Polyuretan mikrocellulær elastomer er lett i vekt og god i slitestyrke. Det er foretrukket av skoprodusenter. Produktet har lav tetthet og er mye lettere enn tradisjonelle gummisåler og PVC-skomaterialer. Mikroporøse polyuretan-elastomerer brukes hovedsakelig i såler og innleggssåler til reisesko, skinnsko, sportssko, sandaler osv. i Kina. De brukes hovedsakelig i sålene til spesielle sportssko som krever slitestyrke og elastisitet i utlandet. Designet kan varieres. TPU-hæl for høy slitestyrke. Termisk nedbrytbart skummiddel kan tilsettes i sprøytestøping for å lage skummet TPU elastisk skomateriale.
f. Dyseforing og blankingsmal for forming av metallplater osv.
Ved stansing av tynnplatedeler med konvensjonelle ståldyser er det ofte grader på bruddoverflaten. Stemplingsteknologien for å erstatte den tradisjonelle stålformen med polyuretangummi er et sprang i metallplate-stemplingsteknologien, som kan forkorte formproduksjonssyklusen, forlenge levetiden til formen, redusere produksjonskostnadene til de støpte delene og forbedre overflatekvaliteten og dimensjonsnøyaktigheten til delene, spesielt egnet for Den er egnet for prøveproduksjon av små og mellomstore partier og produkter i ett stykke, og er mer egnet for tynne og komplekse stemplingsdeler. I fliser og keramiske produksjonslinjer kan bruken av PU elastomer foringsformer redusere produksjonskostnadene, forbedre produksjonseffektiviteten og utbyttet. Polyuretan kan brukes til å lage betongformer. Polyuretanformer kan brukes til å reprodusere ulike mønstre og produsere dekorative blokker. Ved stemplingsproduksjon av metallformer brukes polyuretan-elastomerstenger, rør og plateputer i stedet for metallfjærer som bufferkomponenter, med høy elastisitet, fleksibilitet, kompresjon Høy deformasjonsstyrke, ingen skade på formen.
g. Medisinske elastomerprodukter
Medisinske polyuretan-elastomerer er hovedsakelig termoplastiske polyuretaner i utlandet, og det er også en liten mengde støpte polyuretan-elastomerer og mikrocellulære elastomerer. På grunn av sin høye styrke, slitestyrke, biokompatibilitet og ingen myknere og andre småmolekylære inerte tilsetningsstoffer, inntar polyuretan-elastomerer en viktig posisjon i medisinske polymermaterialer. Medisinske polyuretanprodukter inkluderer gastroskopslanger av polyuretan, medisinske slanger, kunstige og membran- og innkapslingsmaterialer, elastiske polyuretanbandasjer, luftrørshylser, etc. [14].
h. Rør
Ved å utnytte fleksibiliteten, høy strekkstyrke, slagstyrke, lav temperatur motstand, høy temperatur motstand og høy trykkstyrke til polyuretan elastomerer, kan den lages til forskjellige slanger og harde rør, for eksempel høytrykksslanger, medisinske katetre, oljerør , lufttilførselsrør, drivstofftilførselsrør, malingslanger, brannslanger, gassmaterialtilførselsrør, etc. Uretanrør er for det meste ekstrudert av termoplastisk polyuretan.
