Поліуретановий еластомер, також відомий як поліуретановий еластомер, є полімерним синтетичним матеріалом, що містить більше уретанових груп у головному ланцюзі. Як правило, він складається з олігомерів, таких як поліефір, поліефір і поліолефін. Він утворюється шляхом поступового додавання та полімеризації поліолів, поліізоціанатів і діолів або подовжувачів ланцюга діаміну. Це еластичний матеріал між загальною гумою та пластиком, тобто він має високу еластичність гуми та високу міцність пластику. Має велике подовження і широкий діапазон твердості; його зносостійкість, біосумісність і сумісність з кров'ю особливо видатні. У той же час він також має чудову маслостійкість, ударостійкість, стійкість до низьких температур, стійкість до радіації та стійкість до навантажень, теплоізоляцію, ізоляцію та інші властивості. Тому області застосування поліуретанових еластомерів дуже широкі. Вона стала незамінним і цінним матеріалом у народному господарстві та побуті народу.
Поліуретановий еластомер має широкий спектр властивостей, які тісно пов'язані з його структурою, і його структура залежить від багатьох факторів, таких як реагенти, час реакції, температура реакції, і навіть невеликі зміни вмісту води можуть призвести до величезної різниці в механічних властивостях поліуретанових еластомерів. .
1. Огляд поліуретанових еластомерів
Поліуретановий еластомер, також відомий як поліуретановий каучук, належить до спеціального синтетичного каучуку і є різновидом еластичного полімеру, що містить більше уретанових груп (-NHCOO-) в основному ланцюзі молекули. Це типовий багатоблоковий сополімерний матеріал. . Поліуретанові еластомери зазвичай отримують реакцією поліприєднання з використанням полімерних поліолів, ізоціанатів, подовжувачів ланцюга, зшиваючих агентів і невеликої кількості допоміжних агентів як сировини. З точки зору молекулярної структури, поліуретановий еластомер (PUE) є блок-полімером, і його молекулярний ланцюг, як правило, складається з двох частин. При нормальній температурі одна частина знаходиться у високопружному стані, називається м’яким сегментом; Кристалічний стан називається твердим сегментом. Як правило, м’який сегмент складається з довгого гнучкого ланцюга полімерного поліолу, а жорсткий сегмент складається з ізоціанату та подовжувача ланцюга. М'який сегмент і жорсткий сегмент розташовані по черзі, щоб утворити повторювані структурні одиниці. Крім уретанової групи, головний ланцюг молекули поліуретану також містить полярні групи, такі як ефірна, складноефірна або сечовинова група. Завдяки наявності великої кількості цих полярних груп у молекулі поліуретану та між молекулами можуть утворюватися водневі зв’язки, причому м’який сегмент і жорсткий сегмент термодинамічно несумісні, що індукує утворення жорсткого сегмента та м’якого. сегментний мікродомен і створює мікроскопічну структуру поділу фаз. Лінійні поліуретани також можуть утворювати фізичні поперечні зв’язки через водневі зв’язки. Завдяки цим структурним характеристикам поліуретанові еластомери мають чудову зносостійкість і міцність, відомі як «зносостійка гума» [1], і оскільки існує багато різновидів поліуретанової сировини, різноманітність і співвідношення сировини можна регулювати для синтезу продуктів з різні експлуатаційні характеристики. продукція з виготовлення поліуретанових еластомерів широко використовується в галузі народного господарства. Незважаючи на те, що виробництво поліуретанового еластомеру становить невелику частку поліуретанових виробів, його різноманітність і широкий спектр застосування не мають собі рівних з іншими матеріалами. Поліуретановий еластомер має чудові комплексні властивості, а його модуль знаходиться між модулем звичайної гуми та пластику. Він має такі характеристики: ①Висока міцність і еластичність, може підтримувати високу еластичність у широкому діапазоні твердості (Шор A10-Шор D75); ②За тієї ж твердості він має вищу несучу здатність, ніж інші еластомери; ③ Відмінна зносостійкість, її зносостійкість у 2-10 разів більша, ніж у натурального каучуку; ④ Хороша стійкість до втоми та вібрації, придатна для високочастотних відхилень; ⑤ Висока ударостійкість; ⑥ Стійкість до ароматичного поліуретану Відмінна стійкість до радіації, кисню та озону; ⑦ Чудова стійкість до мастила та хімічних речовин; ⑧ Як правило, необхідна низька твердість може бути досягнута без пластифікатора, тому немає проблем, викликаних міграцією пластифікатора; ⑨ Формування та низька вартість обробки; ⑩Звичайний поліуретан не можна використовувати при температурі вище 100 градусів, але формула може витримувати високу температуру 140 градусів. За звичайних обставин порівняно з металевими матеріалами вироби з поліуретанового еластомеру мають такі переваги, як легка вага, стійкість до втрат, низький рівень шуму, низька вартість обробки та стійкість до корозії; Порівняно з гумою, поліуретанові еластомери мають зносостійкість, стійкість до розрізів, стійкість до розриву, високу несучу здатність, текучу здатність, питну здатність, прозорість або напівпрозорість, стійкість до озону, діапазон твердості та інші переваги; порівняно з пластмасами, поліуретанові еластомери мають такі переваги, як відсутність крихкості, еластична пам’ять, зносостійкість тощо. Існують різні методи обробки поліефірних еластомерів, постійно з’являються нові технології та нові сорти, і перспективи застосування будуть дуже широкими [2] .
2. Технологія переробки поліуретанового еластомеру
У лабораторії поліуретанові еластомери, як правило, синтезуються методами ручного лиття преполімерів, включаючи одноетапний метод, метод преполімерів і метод напівпреполімерів.
Одноетапний метод полягає в одночасному додаванні діізоціаната, поліолу, каталізатора та інших допоміжних агентів у формулу та заливанні його у форму після високошвидкісного перемішування для приготування продукту поліуретанового еластомеру. Хоча продукт, отриманий за допомогою одностадійного методу, має низьку однорідність і повторюваність і може вводити велику кількість бульбашок повітря в реакційну систему, так що в продукті є велика кількість продуктів, процес цього методу є простий, економить енергію та знижує витрати, тому цей метод в основному використовується в Він використовується у піноутворювальній промисловості, але рідко використовується у виробництві литих поліуретанових еластомерів [3]. В даний час, з появою деяких нових процесів формування, таких як технологія реакційного лиття під тиском (RIM), одноетапний метод також розвивається швидше.
Поліуретановий еластомер, отриманий форполімерним методом, ділиться на дві стадії, тому його також називають двостадійним методом. Спочатку олігомерний спирт і надлишок поліізоціанату вступають у реакцію з утворенням преполімеру з NCO-групою в кінцевій групі, а потім полімер реагує з подовжувачем ланцюга під час лиття для отримання поліуретанового еластомеру. Цей спосіб найчастіше використовується у виробництві поліуретанової еластичності. Недоліком є те, що преполімер чутливий до температури, вимагає високого обладнання під час лиття та має тривалий процес. Різниця між напівпреполімерним методом і преполімерним методом полягає в тому, що деякі поліефірні поліоли або поліефірні поліоли, подовжувачі ланцюга, хімічні добавки тощо додаються до преполімеру у вигляді суміші. Тобто олігомерний поліол у формулі ділиться на частини, одна частина реагує з надлишком діізоціанату для синтезу преполімеру, а інша частина змішується з подовжувачем ланцюга та додається під час ін’єкції. Масова частка вільного NCO в отриманому форполімері є відносно високою, зазвичай 0.12-0.15 (12 відсотків - відсотків), тому цей форполімер часто називають «квазі-форполімером». Характеристики напівпреполімерного методу: ① В’язкість преполімерного компонента низька, і її можна відрегулювати так, щоб вона була подібною до в’язкості змішаного компонента затверджувача; ② Співвідношення також близьке (тобто співвідношення маси змішування може бути 1:1). Це не тільки покращує однорідність змішування, але також покращує деякі властивості еластичності. Цей метод легко реалізувати індустріалізацію: серед трьох вищезазначених методів, загалом, поліуретановий еластомер, отриманий форполімерним методом, має найкращу продуктивність, а одноетапний метод має найгіршу продуктивність. Це пояснюється тим, що в одностадійному методі полімеризація та реакції подовження ланцюга здійснюються одночасно. На пізній стадії реакції через різке збільшення в’язкості системи активність молекулярного ланцюга контролюється реакцією дифузії, реакція не завершується, і молекулярна маса отриманого поліуретанового еластомеру відносно маленький. Структура неоднорідна, що впливає на характеристики поліуретанового еластомеру. У процесі форполімерного способу реакція поліуретанового форполімеру та реакція між поліуретановим форполімером і подовжувачем ланцюга здійснюються крок за кроком, і всі вони є контрольованими реакціями. Реакція є відносно ретельною, і отриманий поліуретан еластичний. Об’ємна молекулярна маса є відносно великою, а структура відносно однорідною, що сприяє утворенню водневих зв’язків між макромолекулами, тим самим покращуючи характеристики поліуретанового еластомеру. Властивості поліуретанового еластомеру, отриманого напівпреполімерним методом, знаходяться між форполімерним методом і одностадійним методом, а температура реакції низька, що підходить для промислового виробництва. У цій статті обговорюється зв’язок між структурою та властивостями поліуретанових еластомерів, усі з яких синтезуються форполімерним методом.
3. Будова та властивості поліуретанових еластомерів
Механічні властивості поліуретанових еластомерів безпосередньо пов’язані з внутрішньою структурою поліуретанових еластомерів, а на їх мікроструктуру та морфологію сильно впливає взаємодія між полярними групами, такими як тип, структура та морфологія м’яких і твердих сегментів. Механічні властивості та термостійкість поліуретанових еластомерів. Останніми роками люди почали вивчати взаємозв’язок між механічними властивостями поліуретанових еластомерів та їхніми агрегованими структурами та мікроструктурами.
a. Структура мікрофазного поділу поліуретанового еластомеру
На властивості поліуретану в основному впливає морфологічна структура макромолекулярного ланцюга. Унікальну гнучкість і чудові фізичні властивості поліуретану можна пояснити двофазною морфологією. Ступінь поділу мікрофаз і двофазна структура м’яких і твердих сегментів у поліуретанових еластомерах мають вирішальне значення для їх роботи. Помірне поділ фаз є корисним для покращення властивостей полімеру. Процес поділу мікрофазового поділу полягає в тому, що різниця в полярності між жорстким сегментом і м’яким сегментом і кристалічність самого жорсткого сегмента призводять до їх термодинамічної несумісності (незмішуваності) і тенденції до спонтанного розділення фаз, тому жорсткий сегмент легко Агрегувати разом, щоб утворити домени, які розосереджені в безперервній фазі, утвореній м’якими сегментами. Процес поділу мікрофаз фактично є процесом поділу та агрегації або кристалізації твердого сегмента в еластомері з сополімерної системи.
Явище мікрофазового поділу поліуретану вперше було запропоновано американським ученим Купером. Після цього було проведено багато досліджень структури поліуретану [4]. Дослідження агрегатної структури поліуретану також досягли прогресу, утворивши відносно повну структуру. Теорія мікрофазної структури системи [5]: у блок-поліуретановій системі поділ мікрофаз на твердий і м’який сегменти викликаний термодинамічною несумісністю між сегментом і м’яким сегментом. Сила притягання сегментів між жорсткими сегментами значно більша, ніж у сегментів між м’якими сегментами. Жорсткі сегменти нерозчинні у фазі м’якого сегмента, але розподіляються в ній, утворюючи розривну мікрофазову структуру (структуру морського острова). Він відіграє фізичну зв’язувальну та підсилювальну роль у м’якому сегменті. У процесі поділу мікрофаз посилена взаємодія між твердими сегментами сприятиме відокремленню твердих сегментів від системи та агрегації або кристалізації, сприяючи поділу мікрофаз. Звичайно, існує певна сумісність між пластмасовою фазою та гумовою фазою, а фази між пластиковими мікродоменами та гумовими мікродоменами змішуються, утворюючи проточну фазу. У той же час були також запропоновані інші моделі, пов’язані з розділенням мікрофаз, наприклад Сеймур [6] та інші припустили, що жорсткий сегмент і збагачені м’якими сегментами області утворюють безперервну перехресно-зшиту мережу один з одним. Пайк Сунг і Шнайде [7] запропонували більш реалістичну структурну модель мікрофазного поділу: ступінь мікрофазного поділу в уретані є недосконалою, мікрофазне співіснування не повністю, але включає змішані м’які сегментні одиниці. Між сегментами в мікродомене відбувається змішування, яке має певний ступінь впливу на морфологію та механічні властивості матеріалу. М'який сегмент містить жорсткі сегменти, які можуть призвести до зміни температури склування м'якого сегмента. Яскраво вдосконалено, звужуючи діапазон матеріалів, що використовуються в умовах низьких температур. Включення м’яких сегментів у домени твердих сегментів може знизити температуру склування доменів твердих сегментів, тим самим зменшуючи термостійкість матеріалу.
b. Поведінка водневих зв'язків поліуретанових еластомерів
Водневі зв’язки існують між групами, що містять атоми азоту та атоми кисню з сильною електронегативністю, і групами, що містять атоми водню. Енергія згуртування груп пов'язана з розміром енергії згуртування груп. Міцні водневі зв'язки здебільшого існують між сегментами. Згідно з повідомленнями, більшість імінних груп у різних групах макромолекул поліуретану можуть утворювати водневі зв’язки, і більшість із них утворено імінними групами та карбонільними групами в жорсткому сегменті, а невелика частина утворюється з киснем ефіру. в м'якому сегменті. утворюється група або складний ефір карбоніла. Порівняно із силою зв’язку між молекулярними хімічними зв’язками сила водневого зв’язку значно менша. Однак наявність великої кількості водневих зв'язків у полярних полімерах також є одним із важливих факторів, що впливають на продуктивність. Водневі зв'язки оборотні. При більш низьких температурах тісне розташування статевих сегментів сприяє утворенню водневих зв'язків: при вищих температурах сегменти отримують енергію і зазнають теплового руху, відстань між сегментами і молекулами збільшується, водневі зв'язки послаблюються або взагалі зникають. Водневі зв'язки відіграють роль фізичного зшивання, що може зробити поліуретановий корпус більш міцним, стійким до стирання, стійкістю до розчинників і меншою постійною деформацією при розтягуванні. Чим більше водневих зв’язків, тим сильніші міжмолекулярні сили і тим вище міцність матеріалу. Кількість водневих зв’язків безпосередньо впливає на ступінь мікрофазової диференціації системи [8].
в. Кристалічність
Лінійний поліуретан із правильною структурою, більш полярними та жорсткими групами, більшою кількістю міжмолекулярних водневих зв’язків і хорошою кристалічністю покращив деякі властивості поліуретанового матеріалу, такі як міцність і стійкість до розчинників. Твердість, міцність і температура розм'якшення поліуретанових матеріалів зростають із збільшенням кристалічності, а подовження і розчинність відповідно зменшуються. Для деяких застосувань, таких як однокомпонентні термопластичні поліуретанові клеї, потрібна швидка кристалізація для отримання початкової клейкості. Деякі термопластичні поліуретанові еластомери виділяються швидше завдяки високій кристалічності. Кристалічні полімери часто стають непрозорими через анізотропії заломленого світла. Якщо в кристалічні лінійні поліуретанові макромолекули ввести невелику кількість розгалужених або підвісних груп, то кристалічність матеріалу знижується. Коли щільність зшивання збільшується до певної міри, м’який сегмент втрачає свою кристалічність. Коли матеріал розтягується, напруга розтягування робить молекулярний ланцюг м’якого сегмента орієнтованим, і регулярність покращується, кристалічність поліуретанового еластомеру покращується, і міцність матеріалу відповідно покращується. Чим сильніша полярність жорсткого сегмента, тим більше сприяє покращенню енергії решітки поліуретанового матеріалу після кристалізації. Для поліефірного поліуретану зі збільшенням вмісту жорсткого сегмента полярні групи збільшуються, міжмолекулярна сила жорсткого сегмента збільшується, ступінь мікрофазного поділу збільшується, мікродомен жорсткого сегмента поступово утворює кристалізацію, а кристалічність збільшується разом із жорстким сегментом вміст. Поступово збільшуйте міцність матеріалу.
d. Вплив структури м'якого сегмента на властивості поліуретанового еластомеру
Олігомерні поліоли, такі як поліефіри та складні поліефіри, утворюють м’які сегменти. На м’який сегмент припадає більша частина поліуретану, і властивості поліуретану, отриманого з різних олігомерних поліолів і діізоціанатів, різні. Гнучкий (м'який) сегмент поліуретанових еластомерів головним чином впливає на пружні властивості матеріалу та значно сприяє його низькотемпературним властивостям і властивостям розтягування. Таким чином, параметр Tg м’якого сегмента є надзвичайно важливим, а по-друге, кристалічність, температура плавлення та кристалізація, спричинена деформацією, також є факторами, які впливають на його остаточні механічні властивості. Поліуретанові еластомери та піни з поліестеру з сильною полярністю як м’які сегменти мають кращі механічні властивості. Оскільки поліуретан, виготовлений з поліефірного поліолу, містить велику полярну складноефірну групу, між жорсткими сегментами можуть утворюватися не тільки водневі зв’язки, але також полярні групи на м’якому сегменті можуть частково взаємодіяти з жорсткими сегментами. Полярні групи утворюють водневі зв’язки, так що фаза жорсткого сегмента може бути більш рівномірно розподілена у фазі м’якого сегмента, яка діє як еластична точка зшивання. Деякі поліефірні поліоли можуть утворювати кристалізацію м’яких сегментів при кімнатній температурі, що впливає на властивості поліуретану. Міцність, маслостійкість і термоокислювальне старіння поліефірного поліуретанового матеріалу вищі, ніж у поліефірного поліуретанового матеріалу PPG, але стійкість до гідролізу гірша, ніж у поліефірного типу. Політетрагідрофурановий (PTMG) поліуретан легко утворює кристали завдяки своїй регулярній структурі молекулярного ланцюга, а його міцність порівнянна з міцністю поліефірного поліуретану. Загалом, ефірну групу м’якого сегмента поліефірного поліуретану легко обертати всередині, вона має хорошу гнучкість і відмінні показники при низьких температурах, і немає складноефірної групи, яку відносно легко гідролізувати в ланцюзі поліефірного поліолу, і її стійкість до гідролізу Краща, ніж поліефірний поліуретан. Вуглець ефірного зв’язку м’якого поліефірного сегмента легко окислюється з утворенням пероксидних радикалів, що призводить до серії реакцій окисного розкладання. Поліуретан із полібутадієновим молекулярним ланцюгом як м’який сегмент має слабку полярність, погану сумісність між м’якими та твердими сегментами та низьку міцність еластомеру. Завдяки стеричним перешкодам м’який сегмент, що містить бічний ланцюг, має слабкі водневі зв’язки, погану кристалічність і міцність гірша, ніж у того самого м’якого сегмента основного ланцюга без поліуретану бічної групи. Молекулярна маса м'якого сегмента впливає на механічні властивості поліуретану. Взагалі кажучи, припускаючи, що молекулярна маса поліуретану однакова, міцність поліуретанового матеріалу зменшується зі збільшенням молекулярної маси м'якого сегмента; якщо м'який сегмент являє собою поліефірний ланцюг, міцність полімерного матеріалу повільно знижується зі збільшенням молекулярної маси поліефірного діолу; Якщо м'який сегмент є поліефірним ланцюгом, міцність полімерного матеріалу зменшується зі збільшенням молекулярної маси поліефіргліколю, але подовження збільшується. Це пов’язано з високою полярністю складноефірного м’якого сегмента та великою міжмолекулярною силою, яка може частково компенсувати зниження міцності поліуретанового матеріалу через збільшення молекулярної маси та збільшення вмісту м’якого сегмента. М'який сегмент поліефіру слабко полярний. При збільшенні молекулярної маси вміст жорсткого сегмента у відповідному поліуретані зменшується, що призводить до зниження міцності матеріалу. Чжу Цзіньхуа та ін. [9] синтезували серію поліуретанових блок-сополімерів і графт-сополімерів, що містять різні м’які сегменти, і перевірили їх динамічні механічні властивості. Результати показали, що сумісність поліуретанових кополімерів і ланцюга макромолекул, пов'язаних зі структурою, наявність прищеплених ланцюгів має значний вплив на сумісність і демпфіруючі властивості поліуретанових блок-кополімерів. Як правило, вплив молекулярної маси м’якого сегмента на властивості стійкості та термічного старіння поліуретанових еластомерів незначний. Кристалічність м'якого сегмента має великий внесок у кристалічність лінійного поліуретану. Взагалі кажучи, кристалічність корисна для підвищення міцності поліуретану. Але іноді кристалізація знижує низькотемпературну гнучкість матеріалу, і кристалічні полімери часто непрозорі. Щоб уникнути кристалізації, цілісність молекули можна зменшити, наприклад, використовуючи сополіефір або сополіефірний поліол, або змішаний поліол, змішаний подовжувач ланцюга тощо.
д. Вплив жорсткого сегмента на властивості поліуретанового еластомеру
Жорстка сегментна структура є одним з основних факторів, що впливають на термостійкість поліуретанових еластомерів. Структура діізоціанату та подовжувача ланцюга, які складають сегмент поліуретанового еластомеру, відрізняється, що також впливає на термостійкість. Твердий сегмент поліуретанового матеріалу складається з поліізоціаната та подовжувача ланцюга. Він містить сильні полярні групи, такі як уретанова група, арильна група та заміщена група сечовини. Зазвичай жорсткий сегмент, утворений ароматичним ізоціанатом, непросто змінити, і він розтягується при кімнатній температурі. паличкоподібні. Жорсткі сегменти зазвичай впливають на високотемпературні властивості поліуретану, такі як розм'якшення, температура плавлення. Зазвичай використовувані діізоціанати — TDI, MDI, IPDI, PPDI, NDI тощо, спирти — етиленгліколь, -бутандіол, гександіол тощо, а аміни — MOCA, EDA, DETDA тощо. Тип твердого сегмента вибирається відповідно до бажаних механічних властивостей полімеру, таких як максимальна температура використання, атмосферостійкість, розчинність тощо, а також слід враховувати його економічність. Різні структури діізоціанату можуть впливати на регулярність жорсткого сегмента та утворення водневих зв’язків, маючи таким чином більший вплив на міцність еластомеру. Взагалі кажучи, ароматичне кільце, що містить ізоціанат, надає твердому сегменту більшу жорсткість і когезійну енергію, що загалом підвищує міцність еластомеру.
Жорсткий сегмент, що містить групу сечовини, що складається з подовжувача ланцюга діізоціаната та діаміну, дуже легко утворює пластичний мікродомен завдяки великій когезії групи сечовини, а поліуретан, що складається з цього жорсткого сегмента, схильний до мікрофази. поділ. Загалом кажучи, чим вища жорсткість жорсткого сегмента, що становить поліуретан, тим легше відбувається поділ мікрофаз. У поліуретані, чим вищий вміст жорсткого сегмента, тим більша ймовірність поділу мікрофаз.
Подовжувач ланцюга пов’язаний із структурою жорсткого сегмента поліуретанового еластомеру та має великий вплив на характеристики еластомеру. Порівняно з подовженим ланцюгом поліуретану аліфатичного діолу, подовжений ланцюг поліуретану, що містить ароматичний кільцевий діамін, має вищу міцність, оскільки амінний подовжувач ланцюга може утворювати зв’язок сечовини, а полярність зв’язку сечовини вища, ніж у уретанового зв’язку. . Крім того, різниця в параметрах розчинності між жорстким сегментом зв’язку сечовини та м’яким сегментом поліефіру є великою, тому жорсткий сегмент полісечовини та м’який сегмент поліефіру мають більшу термодинамічну несумісність, що робить поліуретансечовину краще розділяти мікрофази. [10], таким чином, діаміновий поліуретан із подовженим ланцюгом має вищу механічну міцність, модуль, в’язкопружність, термостійкість і кращі низькотемпературні характеристики, ніж діольний поліуретан. Лиття поліуретанових еластомерів здебільшого використовує ароматичні діаміни як подовжувачі ланцюга, оскільки отримані з них поліуретанові еластомери мають хороші комплексні властивості. Xu Guangjie та ін. [11] повідомили, що карбоксильні ефіри поліолів отримують шляхом взаємодії малеїнового ангідриду з поліолами, а потім реакції з іншими мономерами, такими як TDI-80, зшиваючими агентами та подовжувачами ланцюга, для отримання карбоксивмісних поліолів. Поліуретановий преполімер був диспергований у водному розчині триетаноламіну для отримання поліуретану на водній основі, і було вивчено вплив типу та кількості подовжувача ланцюга на продуктивність смоли, і було виявлено, що амінний подовжувач ланцюга був більш ефективним, ніж подовжувач гідроксильного ланцюга Це корисно для покращення механічних властивостей смоли. Використання бісфенолу А як подовжувача ланцюга може не тільки покращити механічні властивості смоли, але також збільшити температуру склування смоли, розширити ширину піку внутрішнього тертя та покращити температурний діапазон смоли в шкіряному стані [ 12]. Структура діамінового подовжувача ланцюга, який використовується в поліуретан-сечовині, безпосередньо впливає на водневий зв’язок, кристалізацію та поділ мікрофазної структури в матеріалі, і значною мірою визначає характеристики матеріалу [13]. Зі збільшенням вмісту твердого сегмента міцність на розрив і твердість поліуретанового матеріалу поступово зростали, а подовження при розриві зменшувалося. Це пояснюється тим, що між фазою з певним ступенем кристалічності, утвореною твердим сегментом, і аморфною фазою, утвореною м’яким сегментом, існує мікрофазне поділ, а кристалічна область жорсткого сегмента діє як ефективна точка зшивання. Він також відіграє роль, подібну до зміцнення наповнювача для аморфної області м’якого сегмента. Коли вміст збільшується, ефект зміцнення та ефективний ефект зшивання жорсткого сегмента в м’якому сегменті посилюються, що сприяє збільшенню міцності матеріалу.
f. Вплив зшивання на властивості поліуретанових еластомерів
Помірне внутрішньомолекулярне зшивання може підвищити твердість, температуру розм’якшення та модуль пружності поліуретанових матеріалів, а також зменшити подовження при розриві, постійну деформацію та набухання в розчинниках. Для поліуретанових еластомерів правильне зшивання може отримувати матеріали з чудовою механічною міцністю, високою твердістю, еластичністю та відмінною зносостійкістю, стійкістю до масла, стійкістю до озону та термостійкістю. Однак, якщо зшивання є надмірним, такі властивості, як міцність на розрив і подовження, можуть бути знижені. У блочних поліуретанових еластомерах хімічне зшивання можна розділити на дві категорії: (1) використання трифункціональних подовжувачів ланцюга (таких як TMP) для формування зшиваючої структури; (2) використання надлишку ізоціанату для реакції з утворенням диконденсату сечовини (через групи сечовини) або алофанату (через уретанові групи) зшивання. Зшивання має значний вплив на ступінь водневих зв’язків, і утворення поперечних зв’язків значно знижує ступінь водневих зв’язків матеріалу, але хімічне зшивання має кращу термічну стабільність, ніж фізичне зшивання, викликане водневим зв’язком. Коли вплив хімічної мережі зшивання на морфологію, механічні властивості та термічні властивості еластомерів поліуретанової сечовини вивчали за допомогою ІЧ-Фур'є та ДСК, було виявлено, що еластомери поліуретанової сечовини з різними мережами зшивання мають різну морфологію. У міру збільшення щільності ступінь мікрофазового змішування еластомеру збільшується, температура склування м’якого сегмента значно підвищується, і 300-відсоткова міцність на розрив еластомеру поступово зростає, тоді як подовження при розриві поступово зменшується. Коли механічні властивості (міцність на розрив і міцність на розрив) еластомеру досягають найвищого рівня.
4. Застосування поліуретанових еластомерів
a. Застосування у вуглезбагачувальній, гірничій, металургійній та інших галузях промисловості
Поліуретанові еластомери є найбільш неметалевими матеріалами, які відповідають вимогам шахт і можуть замінити деякі металеві матеріали. Поліуретанові еластомерні продукти для гір включають ситові пластини, еластомерні футеровки, конвеєрні стрічки тощо. Поліуретанові гумові сита включають релаксаційні сита, сита натягу, сита з щілинами тощо. Поліуретанові гумові ситові плити мають характеристики чудової зносостійкості, водостійкості, маслостійкості, поглинання вібрації та зменшення шуму, висока міцність, міцне зчеплення з металевим каркасом, низька шум, хороший ефект самоочищення, полегшення навантаження екранної машини, економія споживання енергії та подовження часу екрану. Термін служби машини, висока якість просіювання. Багато гірничого обладнання, такого як шейкери, спеціальні концентратори, флотаційні машини, концентратори, спіральні жолоби, пульверизатори, концентратори, труби та коліна, контактні матеріали, такі як гравій, і вимагають зносостійкої футеровки; гірничорудні монорейкові крани Привідне колесо з уретанового сталевого сердечника, вогнезахисна та антистатична поліуретанова конвеєрна стрічка, оболонка кабелю обладнання з ТПУ, пилове кільце, амортизація тощо, поліуретановий еластомер є кращим матеріалом.
b. Ролик з поліуретанової гуми
Поліуретановий каучуковий ролик - це різновид поліуретанового гумового виробу з чудовими характеристиками, який, як правило, виготовляється зі сталі або заліза, покритого шаром поліуретанового еластомеру за допомогою процесу лиття. Відповідно до використання розрізняють: лущильні гумові валики для переробки зерна, екструзійні гумові катки та гумові катки для варіння целюлози в паперовій промисловості, валики для волочіння дроту, витяжні валики та ріжучі валики для текстильної промисловості, деревини, скла та упаковки. використовується в промисловості, різноманітні гумові валики для машин для друку та фарбування, невеликі гумові валики для різних інструментів, трансмісійні гумові валики для конвеєрних систем, друковані гумові валики, металеві холоднокатані трансмісійні гумові валики, металеві сталеві пластини кольорового покриття валиків тощо, гумові шар цих гумових роликів може бути виготовлений з поліуретанового еластомеру. Більшість гумових роликів виготовляються методом лиття. Як правило, сталевий сердечник розміщують у центрі циліндричної форми, а еластомер відливають. Спеціальні дитячі ліжечка можуть використовувати відцентрове або спінальне лиття. Спинове лиття усуває потребу в прес-формах і використовує вулканізацію при кімнатній температурі для лиття еластомерних систем, скорочуючи загальний час обробки.
в. Колеса та шини з поліуретану
Поліуретановий еластомер має велику несучу здатність, зносостійкість, маслостійкість, міцно з’єднується з металевим каркасом. Його можна використовувати для виготовлення гумових роликів, які широко використовуються в різних трансмісійних механізмах, таких як; конвеєрні стрічки виробничої лінії, напрямні ролики, гірки канатної дороги тощо. Що стосується спорту та розваг, всі колеса елітних роликових ковзанів і самокатів виготовлені з поліуретану. Колесо з уретанової гуми також має характеристики маслостійкості, хорошої міцності та міцної адгезії. Поліуретан також використовується в невеликих електронних і точних інструментальних трансмісіях, різноманітних універсальних колесах тощо. Існують також шини з мікропіни, шини з поліуретановою піною тощо.
d. Механічні аксесуари
Різні ущільнювальні кільця, амортизаційні колодки, муфти, автомобільні ланцюги протиковзання та ін.
д. Матеріал взуття
Поліуретановий еластомер має такі характеристики, як хороша амортизація, легка вага, зносостійкість, протиковзання тощо, а також хороші характеристики обробки. Він став важливим синтетичним матеріалом для взуття у взуттєвій промисловості, виготовляючи спортивне взуття, таке як бейсбольні, м’ячі для гольфу та футбол. , підошви, каблуки, носки, а також лижні черевики, захисне взуття, повсякденне взуття тощо. Поліуретанові матеріали, що використовуються для матеріалів взуття, включають литі мікропористі еластомери та термопластичні поліуретанові еластомери тощо, а мікропористі еластомерні підошви є основними . Поліуретановий мікропористий еластомер має малу вагу та високу стійкість до стирання. Його віддають перевагу виробники взуття. Продукт має низьку щільність і набагато легший за традиційні гумові підошви та матеріали для взуття з ПВХ. Мікропористі поліуретанові еластомери в основному використовуються в підошвах і устілках туристичного взуття, шкіряного взуття, спортивного взуття, босоніжок тощо в Китаї. В основному вони використовуються в підошвах спеціального спортивного взуття, які за кордоном вимагають зносостійкості та еластичності. Дизайн можна урізноманітнити. ТПУ каблук для високої стійкості до стирання. Термічно розкладається піноутворювач може бути доданий під час лиття під тиском, щоб зробити спінений ТПУ еластичний матеріал для взуття.
f. Шаблон для штампування та заготовки для формування деталей з листового металу тощо.
При штампуванні тонких листових деталей звичайними сталевими штампами на поверхні зламу часто виникають задирки. Технологія штампування заміни традиційної сталевої форми поліуретановою гумою є стрибком у технології штампування металевих листів, яка може значно скоротити цикл виготовлення прес-форми, продовжити термін служби форми, знизити вартість виробництва формованих деталей та покращити Якість поверхні та точність розмірів деталей, особливо підходить для Він підходить для пробного виробництва малих і середніх партій і окремих виробів, і більше підходить для тонких і складних деталей штампування. На виробничих лініях для плитки та кераміки використання форм для футеровки з поліуретанового еластомеру може знизити виробничі витрати, підвищити ефективність виробництва та врожайність. Поліуретан можна використовувати для виготовлення бетонних форм. Поліуретанові форми можна використовувати для відтворення різноманітних візерунків і виготовлення декоративних блоків. У виробництві штампування металевих форм поліуретанові еластомерні стрижні, труби та пластинчасті прокладки використовуються замість металевих пружин як буферні компоненти, з високою еластичністю, гнучкістю, стисненням Висока міцність на деформацію, без пошкодження форми.
g. Вироби з медичних еластомерів
За кордоном медичні поліуретанові еластомери - це в основному термопластичні поліуретани, а також є невелика кількість литих поліуретанових еластомерів і мікропористих еластомерів. Завдяки високій міцності, зносостійкості, біосумісності та відсутності пластифікаторів та інших дрібномолекулярних інертних добавок поліуретанові еластомери займають важливе місце в медичних полімерних матеріалах. Медичні поліуретанові вироби включають поліуретанові шланги для гастроскопів, медичні шланги, штучні та діафрагмові та капсульні матеріали, поліуретанові еластичні бинти, трахеальні рукави тощо [14].
ч. Труби
Використовуючи гнучкість, високу міцність на розрив, ударну міцність, стійкість до низьких температур, стійкість до високих температур і високу міцність на стиск поліуретанових еластомерів, з нього можна виготовляти різні шланги та жорсткі труби, такі як шланги високого тиску, медичні катетери, масляні труби. , труби для подачі повітря, труби для подачі палива, шланги для фарбування, пожежні шланги, труби для подачі газу тощо. Уретанові труби переважно виготовляються з термопластичного поліуретану.
