Effett tas-segment artab tal-elastomer tal-polyurethane fuq il-proprjetajiet mekkaniċi tiegħu
Urethane elastomer (PUE) huwa prinċipalment sintetizzat minn oligomer polyols, polyisocyanates u estensuri tal-katina bħala materja prima. Il-proprjetajiet mekkaniċi tiegħu jistgħu jiġu aġġustati f'firxa wiesgħa. Jista 'jiġi sintetizzat billi tagħżel materja prima adattata skont il-ħtiġijiet biex tipprepara prodotti li jissodisfaw il-ħtiġijiet. B'mod ġenerali, oligomer polyol jikkostitwixxi s-segment artab tal-polyurethane, polyisocyanate u l-estensjoni tal-katina jikkostitwixxu s-segment iebes, u s-separazzjoni tal-mikrofażi sseħħ bejn is-segment artab u s-segment iebes, sabiex PUE ikollu prestazzjoni eċċellenti. Hemm ħafna metodi ta 'klassifikazzjoni għall-PUE: skond it-teknoloġija ta' l-ipproċessar tiegħu, jista 'jinqasam fi tliet tipi: tip ta' ikkastjar, tip termoplastiku u tip ta 'taħlit; skond il-proċess ta 'reazzjoni kimika, jista' jinqasam f'metodu ta 'pass wieħed u metodu ta' żewġ stadji; It-tipi ta 'alkoħol jistgħu jinqasmu f'tip ta' polieter u tip ta 'poliester.
1 Parti sperimentali
1.1 Materja prima u strumenti
Tetrahydrofuran homopolyether polyol (PTMG): Mn=1000 u Mn=2000, Japan Mitsubishi Chemical Corporation, prodott industrijali; Polycaprolactone polyol (PCL): Mn=2000, Japan Daicel Chemical Industry Co., Ltd., Prodotti industrijali; polybutylene adipate diol (PBA, Mn=1000, 2000), polyethylene adipate diol (PEA, Mn=2000): Yantai Huada Chemical Co., Ltd., prodotti industrijali; Diol tal-polikarbonat (PCDL): Mn=2000, Asahi Kasei Chemical Co., Ltd., prodott industrijali; 4, 4' – Diphenylmethane diisocyanate (MDI): Yantai Wanhua Polyurethane Co., Ltd., prodott industrijali; 1, 4 – Butanediol (BDO): Beijing Chemical Plant, grad analitiku; Dibutyltin dilaurate (T12): Tianjin Ruijinte Chemicals Co., Ltd., grad reaġent.
Magna elettronika għall-ittestjar universali: Mudell CMT6104, Shenzhen Xinsansi Measurement Technology Co., Ltd.; Durometru tal-Gomma: Mudell LX-A, Fabbrika ta 'Materjali Sperimentali Yingkou.
1.2 Sinteżi tal-PUE
1.2.1 Preparazzjoni tal-prepolimeru
Deidrat l-oligomer polyol taħt vakwu f'100 ~ 110 grad għal 2h, kessaħ għal 50 ~ 55 grad għall-użu; ferra l-MDI imdewweb fi flixkun bi tliet għonq, meta t-temperatura tal-MDI tinżel għal 50 ~ 55 grad, żid il-meter Għal polyols oligomer tajbin, l-ewwel jirreaġixxi b'mod naturali għal 30 minuta mingħajr tisħin, u mbagħad ħawwad u saħħan għal sagħtejn f'80 ~ 85 grad, ħu kampjuni biex tanalizza l-frazzjoni tal-massa ta 'NCO, u ttemm ir-reazzjoni meta l-valur tal-analiżi jkun qrib il-valur tad-disinn. Il-prepolimeru jista 'jinkiseb, li huwa ssiġillat u maħżun għal użu aktar tard.
1.2.2 Preparazzjoni tal-elastomeri
Iżen ammont xieraq ta 'prepolimeru, żid BDO u T12 fi proporzjon, ħawwad malajr u b'mod uniformi, ferrah f'moffa ċatta ta' 120 grad imsaħħan minn qabel, u agħfas u kkura għal 30 minuta meta tilħaq il-punt tal-ġel. Il-proprjetajiet mekkaniċi ġew ittestjati wara t-tqaddid għal 18-il siegħa f'forn f'temperatura tal-kamra għal 24 siegħa.
1.3 Metodu tat-test
Il-kontenut ta' NCO huwa determinat skond HG/T2409-1992; L-ebusija Shore A hija determinata skont GB/T531.1-2008; Stress tat-tensjoni ta '300 fil-mija, it-titwil fil-waqfa u s-saħħa tat-tensjoni huma determinati skont GB/T 528-2009; saħħa tad-dmugħ hija determinata skond GB/T531.1-2008 GB/T529-2008 determinazzjoni.
2.1 L-effett tal-polioli tal-oligomer fuq il-proprjetajiet mekkaniċi tal-PUE
Tipi differenti u strutturi molekulari ta 'polioli oligomer għandhom impatt dirett fuq il-proprjetajiet mekkaniċi tal-PUE. Uża polyether polyol u polyester polyol bl-istess massa molekulari relattiva (it-tnejn 2000), żomm il-frazzjoni tal-massa tas-segment artab f'55 fil-mija, sintetizza prepolymer b'MDI, koeffiċjent ta 'estensjoni tal-katina [n(OH) fis-sistema: n(NCO)] huwa 1, il-prepolimeru huwa estiż b'katina b'BDO, u l-proprjetajiet mekkaniċi tal-PUE ippreparat huma murija fit-Tabella 1.
Jista 'jidher mit-Tabella 1 li meta l-w(NCO) tal-prepolimeru huwa l-istess, il-proprjetajiet mekkaniċi tal-PUE li s-segment artab tiegħu huwa PCL, PBA, PEA u PCDL huma ġeneralment aħjar minn dawk li s-segment artab tagħhom huwa PTMG. Dan huwa minħabba li PCL, PBAPEA u PCDL huma kollha polyols tal-poliester bi gruppi ester ġewwa, filwaqt li PTMG huwa polyol polyether b'gruppi ether ġewwa, u gruppi ester huma aktar polari minn gruppi ether, li jagħmlu l-intern tal-polyurethane eħfef Il-bonds tal-idroġenu huma ġġenerati, u l-proprjetajiet mekkaniċi huma aħjar. Fil-poliester PUE, minħabba li l-PCDL fih grupp karbonat, il-polarità hija l-akbar, u l-PUE miksub għandu l-ogħla grad ta 'kristallinità fis-segment artab, għalhekk l-ebusija u s-saħħa tat-tensjoni tiegħu huma l-ogħla, u t-titwil fil-waqfa huwa l-aktar baxx; il-kontenut tal-grupp ester fil-PCL L-aktar baxx Shore A ebusija u saħħa tat-tensjoni, u l-ogħla elongazzjoni fil-waqfa; PBA u PEA għandhom aktar gruppi ester PEA, iżda minħabba li l-estensjoni tal-katina juża BDO, in-numru ta 'atomi tal-karbonju bejn iż-żewġ gruppi hydroxyl huwa 4, u PEA għandu 2 atomi tal-karbonju inqas minn PBA. L-istruttura ta 'PBA u BDO hija aktar simili, il-polyurethane li jirriżulta huwa aktar regolari, u l-kristallinità hija aktar b'saħħitha. Għalhekk, il-prestazzjoni tal-PUE sintetizzata minn PBA bħala segment artab hija aħjar minn dik tal-PEA.
2.2 Effett tal-piż molekulari relattiv tal-oligomer polyol fuq il-proprjetajiet mekkaniċi tal-PUE
L-istess tip ta 'polioli oligomer b'piżijiet molekulari relattivi differenti jintużaw biex jissintetizzaw il-polyurethane, minħabba li d-daqs tas-segment artab huwa differenti, u l-influwenza fuq il-proprjetajiet mekkaniċi tal-PUE hija wkoll differenti. Uża polyether polyol u polyester polyol b'piżijiet molekulari relattivi differenti, żomm l-istess w(NCO), sintetizza prepolymer b'MDI, uża BDO bħala extender tal-katina, u l-koeffiċjent tal-estensjoni tal-katina huwa 1. Il-proprjetajiet mekkaniċi tal-elastomer ippreparat huma murija fit-Tabella 2.
Kif jidher mit-Tabella 2, kemm jekk huwiex poliester PUE sintetizzat minn PBA jew polyether PUE sintetizzat minn PTMG, meta l-w(NCO) tal-prepolimeru huwa l-istess, biż-żieda tal-piż molekulari relattiv tal-oligomer polyol, il- Il-PUE se jitnaqqas. L-ebusija, l-istress tat-tensjoni ta '300 fil-mija, is-saħħa tat-tensjoni u s-saħħa tad-dmugħ naqsu, filwaqt li t-titwil fil-waqfa żdied. Meta l-massa molekulari relattiva tal-poliol oligomer tiżdied, il-polarità tal-PUE ippreparat tonqos, li ma jwassalx għall-formazzjoni ta 'bonds tal-idroġenu, il-grad ta' separazzjoni tal-mikrofażi bejn is-segmenti artab u iebes jiddgħajfu, u l-ebusija relatata, modulu u s-saħħa huma mnaqqsa; Il-massa molekulari relattiva tal-polioli tal-oligomer tiżdied, li ddgħajjef l-interazzjoni bejn ir-rabtiet tal-idroġenu, tnaqqas it-tendenza tal-kristallizzazzjoni ta 'segmenti rotob, iżżomm l-elastiċità għolja tal-PUE, u żżid it-titwil waqt il-waqfa.
2.3 Effett tal-kontenut ta 'NCO fuq il-proprjetajiet mekkaniċi ta' elastomeri tal-polyurethane
Kontenut NCO differenti ta 'prepolimer se jwassal għal kontenut differenti ta' segment artab ta 'PUE sintetiku, u b'hekk jaffettwa l-proprjetajiet mekkaniċi ta' elastomer. L-ewwelnett, polyether polyol u polyester polyol ta 'l-istess massa molekulari relattiva ntużaw biex jissintetizzaw prepolimeri b'valuri NCO differenti b'MDI. Il-proprjetajiet fiżiċi u mekkaniċi huma murija fit-Tabella 3.
Jista 'jidher mit-Tabella 3 li jekk huwiex poliester PUE sintetizzat minn PBA jew polyether PUE sintetizzat minn PTMG, biż-żieda ta' prepolymer w (NCO), l-ebusija, tensjoni tensili ta '300 fil-mija, saħħa tat-tensjoni u qawwa tad-dmugħ tal-PUE tiżdied. Is-saħħa tat-tkissir tiżdied, filwaqt li t-titwil fil-waqfa jonqos. Dan huwa minħabba li l-ogħla w(NCO) fil-prepolimeru, l-ogħla kontenut ta ' polyisocyanate, u fl-istess ħin, l-ammont ta ' katina extender se jiżdied, li se jżidu l-kontenut tas-segment iebes ta ' PUE u jżidu l-ebusija; w(NCO) fil-prepolimer se jiżdied. ), il-gruppi ta 'l-uretan jiżdiedu, il-polarità tal-polyurethane issir akbar, u l-grad ta' separazzjoni tal-mikrofażi jiżdied biex iżid il-modulu u s-saħħa; iż-żieda ta 'w(NCO) tagħmilha aktar faċli biex tifforma bonds ta' l-idroġenu ġewwa l-polyurethane, u l-interazzjoni tal-bonds ta 'l-idroġenu tiżdied. kbar, għalhekk it-titwil jonqos.
2.4 Influwenza tal-koeffiċjent tal-estensjoni tal-katina fuq il-proprjetajiet mekkaniċi tal-PUE
Jekk il-koeffiċjent tal-estensjoni tal-katina huwa differenti, l-ammont ta 'estensjoni tal-katina użat se jkun differenti, li jwassal għal kontenut differenti tas-segment artab PUE sintetiku, u b'hekk jaffettwa l-proprjetajiet mekkaniċi tal-PUE. Bl-użu polyether polyol u polyester polyol ta 'l-istess massa molekulari relattiva, iżżomm l-istess w(NCO), sintetizza prepolimeru b'MDI, imbagħad tbiddel il-koeffiċjent ta' estensjoni tal-katina, u tuża BDO biex testendi l-katina tal-prepolimer, il-mekkanika PUE ppreparata Il- il-prestazzjoni hija murija fit-Tabella 4.
Jista 'jidher mit-Tabella 4 li jekk huwiex poliester PUE sintetizzat minn PBA jew polyether PUE sintetizzat minn PTMG, meta l-w(NCO) tal-prepolimeru huwa l-istess, biż-żieda tal-koeffiċjent ta' estensjoni tal-katina, l-ebusija tal-PUE, 300 fil-mija L-istress tat-tensjoni, it-titwil waqt il-waqfa, is-saħħa tat-tensjoni u s-saħħa tad-dmugħ żdiedu l-ewwel u mbagħad naqsu, u l-proprjetajiet mekkaniċi kienu l-aħjar meta l-koeffiċjent tal-estensjoni tal-katina kien 1.00. Dan għaliex meta l-koeffiċjent ta 'estensjoni tal-katina huwa 1. 00, l-elastomer tal-polyurethane għandu tendenza li jifforma molekula ta' katina twila bl-ogħla grad ta 'linearità, u l-PUE għandu l-aħjar proprjetajiet mekkaniċi f'dan il-ħin. Meta l-koeffiċjent ta 'estensjoni tal-katina jkun inqas minn 1.00, minħabba ammont insuffiċjenti ta' estensuri tal-katina, ma jistgħux jiġu ffurmati ktajjen twal makromolekulari, u l-prestazzjoni tal-polyurethane hija baxxa; meta l-koeffiċjent ta 'estensjoni tal-katina jkun akbar minn 1.00, minħabba aġent ta' estensjoni tal-katina eċċessiv, jista 'jissodisfa r-rekwiżiti ta' estensjoni tal-katina. Hemm residwi, u dawn ir-residwi jaġixxu bħala plastiċizzanti biex jiddegradaw il-proprjetajiet mekkaniċi tal-PUE.
Konklużjoni
① Meta l-prepolimeru w (NCO) huwa l-istess: il-proprjetajiet mekkaniċi ta 'PUE li s-segment artab tagħhom huwa PCL, PBA, PEA, u PCDL huma ġeneralment aħjar minn dawk li s-segment artab tagħhom huwa PTMG; L-ebusija, 300 fil-mija tat-tensjoni tat-tensjoni, is-saħħa tat-tensjoni u s-saħħa tad-dmugħ naqsu, filwaqt li t-titwil fil-waqfa żdied; biż-żieda tal-koeffiċjent ta 'estensjoni tal-katina, l-ebusija, tensjoni tat-tensjoni ta' 300 fil-mija, titwil fil-waqfa, saħħa tat-tensjoni tal-PUE Is-saħħa u s-saħħa tad-dmugħ wrew tendenza li tiżdied l-ewwel u mbagħad tonqos, u meta l-koeffiċjent tal-estensjoni tal-katina kien 1.00, il-mekkaniku proprjetajiet kienu l-aħjar.
② Biż-żieda tal-prepolimeru w(NCO), l-ebusija, 300 fil-mija tat-tensjoni tat-tensjoni, is-saħħa tat-tensjoni u s-saħħa tad-dmugħ tal-PUE żdiedu, filwaqt li t-titwil fil-waqfa naqas.
