PU pigmentu fabrikatzaileek PU elastomeroen egitura eta propietateak aurkezten dizkizute

PU elastomeroa, poliuretano elastomero bezala ere ezaguna, kate nagusian uretano talde gehiago dituen polimero sintetikoa da. PU elastomeroek propietate sorta zabala dute, eta horrek oso lotuta dago bere egiturarekin, eta bere egitura faktore askoren araberakoa da, hala nola, erreaktiboen, erreakzio-denbora, erreakzio-tenperatura eta ur-edukiaren aldaketa txikiek PU elastomeroak propietate mekanikoen alde handia eragin dezakete. . Jarraian,PU pigmentu fabrikatzaileaPU elastomeroaren egitura eta errendimendua aurkeztuko dizu.

PU elastomeroen propietate mekanikoak zuzenean lotuta daude PU elastomeroen barne-egiturarekin, eta haien mikroegiturak eta morfologiak talde polarren arteko elkarrekintzaren eraginpean daude, hala nola segmentu bigunen eta gogorren mota, egitura eta morfologia. PU elastomeroen propietate mekanikoak eta beroarekiko erresistentzia. Azken urteotan, jendea PU elastomeroen propietate mekanikoen eta haien egitura eta mikroegituren agregazioen arteko erlazioa aztertzen hasi da.
(1) PU elastomeroaren mikrofaseak bereizteko egitura
PUren errendimendua kate makromolekularraren egitura morfologikoak eragiten du batez ere. PUren malgutasun berezia eta propietate fisiko bikainak bi faseko morfologiaren bidez azal daitezke. PU elastomeroetan mikrofaseen bereizketa-maila eta segmentu bigunen eta gogorren bi fase-egitura funtsezkoak dira haien errendimendurako. Fase moderatua bereiztea onuragarria da polimeroaren propietateak hobetzeko. Mikrofaseen bereizketa prozesua da segmentu gogorraren eta segmentu bigunaren arteko polaritate desberdintasunak eta segmentu gogorraren beraren kristalinotasunak bateraezintasun termodinamikoa (nahasizgarritasuna) eta fase berezko bereizteko joera eragiten duela, beraz, segmentu gogorra erraza da. Elkarrekin batu domeinuak eratzeko, segmentu bigunek osatutako fase jarraituan barreiatzen direnak. Mikrofaseen bereizketa-prozesua kopolimero-sistematik elastomeroaren segmentu gogorraren bereizketa eta agregazio edo kristalizazio-prozesua da.
PU mikro-faseen banaketaren fenomenoa Cooper ikerlari estatubatuarrak proposatu zuen lehen aldiz. Horren ostean, poliuretanoaren egiturari buruzko ikerketa lan asko egin zen. PU agregatuen egiturari buruzko ikerketak ere aurrera egin du, mikrofase nahiko osatua osatuz. Egitura-teoria-sistema: PU blokeen sisteman, segmentu gogor eta bigunen mikro-faseen bereizketa segmentu eta segmentu bigunen arteko bateraezintasun termodinamikoak eragiten du. Segmentu gogorren arteko segmentuen indar erakargarria segmentu bigunen arteko segmentuenena baino askoz handiagoa da. Segmentu gogorrak disolbaezinak dira segmentu bigunaren fasean, baina bertan banatuta daude, mikrofase-egitura etena osatuz (itsas-uharte-egitura). Lotura fisikoa eta indartzeko eginkizuna betetzen du segmentu bigunean. Mikrofaseen bereizketa prozesuan, segmentu gogorren arteko elkarrekintza areagotzeak segmentu gogorrak sistematik bereiztea erraztuko du eta agregatu edo kristalizatu, mikrofaseen bereizketa sustatuz. Jakina, nolabaiteko bateragarritasuna dago plastiko-fasearen eta kautxu-fasearen artean, eta plastikozko mikro-domeinuen eta kautxuzko mikro-domeinuen arteko faseak nahasten dira fluxu-fase bat osatzeko. Aldi berean, mikrofaseen bereizketarekin lotutako beste eredu batzuk ere proposatu dira, hala nola, Seymour et al-ek proposatutako segmentu gogorra eta segmentu biguna aberasteko eskualdeak. Paik Sung-ek eta Schneide-k mikrofase-bereizketaren egitura-eredu errealistagoa proposatu zuten: uretanoan mikrofaseen bereizketa-maila inperfektua da, ez guztiz mikrofaseen elkarbizitza, baina segmentu bigun-unitate mistoak barne hartzen ditu. Segmentuen arteko nahasketa dago mikro-domeinuan, eta horrek nolabaiteko eragina du materialaren morfologian eta propietate mekanikoetan. Segmentu bigunak segmentu gogorrak ditu, eta horrek segmentu bigunaren beira-trantsizio-tenperaturaren aldaketa ekar dezake. Biziki hobetua, tenperatura baxuko inguruneetan erabiltzen diren materialen sorta murriztuz. Segmentu bigunak segmentu gogorren domeinuetan sartzeak segmentu gogorren domeinuen beira-trantsizio-tenperatura jaitsi dezake, eta horrela materialaren bero-erresistentzia murrizten du.
(2) PU elastomeroen hidrogeno-loturaren portaera
Nitrogeno atomoak dituzten taldeen eta elektronegatibitate handiko oxigeno atomoen eta hidrogeno atomoak dituzten taldeen artean hidrogeno loturak daude. Taldeen kohesio-energia taldeen kohesio-energiaren tamainarekin lotuta dago. Hidrogeno lotura sendoak gehienbat segmentuen artean daude. Txostenen arabera, PU makromolekulen talde ezberdinetako imina talde gehienek hidrogeno-loturak sor ditzakete, eta horietako gehienak segmentu gogorreko imina taldeek eta karbonilo taldeek osatzen dituzte, eta zati txiki bat eter-oxigenoarekin osatzen da. segmentu bigunean. talde edo ester karboniloa eratzen da. Molekula barneko lotura kimikoen lotura indarrarekin alderatuta, hidrogenoaren lotura indarra askoz txikiagoa da. Hala ere, polimero polarretan hidrogeno-lotura ugari egotea ere errendimenduan eragiten duen faktore garrantzitsuenetako bat da. Hidrogeno loturak itzulgarriak dira. Tenperatura baxuagoetan, sexu-segmentuen antolamendu estuak hidrogeno-loturak sortzea sustatzen du: tenperatura altuagoetan, segmentuek energia jasotzen dute eta higidura termikoa jasaten dute, segmentuen eta molekulen arteko distantzia handitzen da eta hidrogeno-loturak ahuldu edo are gehiago desagertzen dira. Hidrogeno-loturak gurutzaketa fisikoaren papera betetzen dute, eta horrek PU gorputzak indar handiagoa, urradura-erresistentzia, disolbatzaile-erresistentzia eta trakzio-deformazio iraunkor txikiagoa izan ditzake. Zenbat eta hidrogeno-lotura gehiago, orduan eta indar molekulen arteko indar handiagoak eta materialaren erresistentzia handiagoa. Hidrogeno-loturen kopuruak zuzenean eragiten du sistemaren mikrofaseen bereizketa-mailan.
(3) Kristaltasuna
Egitura erregularra duen PU lineala, talde polar eta zurrunagoak, hidrogeno-lotura intermolekular gehiago eta propietate kristalino onak, PU materialen propietate batzuk hobetu dira, hala nola indarra, disolbatzaileen erresistentzia, etab. PU materialen gogortasuna, indarra eta leuntzeko puntua. kristalinitatea handitzen den heinean handitzen da, luzapena eta disolbagarritasuna horren arabera murrizten diren bitartean. Zenbait aplikaziotarako, esate baterako, osagai bakarreko PU itsasgarri termoplastikoetarako, kristalizazio azkarra behar da hasierako kolpea lortzeko. PU elastomero termoplastiko batzuk azkarrago askatzen dira, beren kristalintasun handia dela eta. Polimero kristalinoak sarritan opaku bihurtzen dira argi errefraktatuaren anisotropiaren ondorioz. PU makromolekula lineal kristalinoan talde adarkatu edo zintzilikario kopuru txiki bat sartzen bada, materialaren kristalintasuna gutxitzen da. Gurutze-dentsitatea neurri batean handitzen denean, segmentu bigunak kristalinotasuna galtzen du. Materiala luzatzen denean, trakzio-tentsioak segmentu bigunaren kate molekularra orientatzen du eta erregulartasuna hobetzen da, PU elastomeroaren kristalintasuna hobetzen da eta materialaren indarra hobetzen da. Segmentu gogorren polaritatea zenbat eta indartsuagoa izan, orduan eta hobeagoa da kristalizatu ondoren PU materialaren sare-energia hobetzeko. Polieter PUrako, segmentu gogorren edukia handitzean, talde polarrak handitzen dira, segmentu gogorren indar intermolekularra handitzen da, mikrofaseen bereizketa maila handitzen da, segmentu gogorraren mikrodomeinuak pixkanaka kristalak eratzen ditu eta kristalinotasuna handitzen da segmentu gogorrekin. edukia. Pixkanaka handitu materialaren indarra.
(4) Segmentu bigunen egituraren eragina PU elastomeroaren errendimenduan
Poliol oligomeroek, hala nola, polieter eta poliesterrak, segmentu bigunak osatzen dituzte. Segmentu bigunak PU gehiena hartzen du, eta oligomero poliol eta diisozianato desberdinetatik prestatutako PUren propietateak desberdinak dira. PU elastomeroen segmentu malguak (bigunak) materialaren propietate elastikoei eragiten die batez ere eta nabarmen laguntzen du bere tenperatura baxuan eta trakzio propietateetan. Beraz, segmentu bigunaren Tg parametroa oso garrantzitsua da, eta bigarrenik, kristalintasuna, urtze-puntua eta tentsioak eragindako kristalizazioa ere bere azken propietate mekanikoetan eragiten duten faktoreak dira. Segmentu bigun gisa polaritate handia duen poliesterrez egindako PU elastomeroak eta aparrak propietate mekaniko hobeak dituzte. Poliester poliolez egindako PUak ester polar talde handi bat daukanez, PU material honek segmentu gogorren artean hidrogeno-loturak ez ezik, segmentu biguneko talde polarrek ere segmentu gogorrekin elkarreragin dezakete partzialki. Talde polarrek hidrogeno-loturak osatzen dituzte, eta, beraz, segmentu gogorrago fasea modu uniformeagoan banatu daiteke segmentu bigunaren fasean, zeinak gurutzatze-puntu elastiko gisa jokatzen baitu. Poliester poliol batzuek segmentu bigunetako kristalak sor ditzakete giro-tenperaturan, eta horrek PUren errendimenduari eragiten dio. Poliester PU materialaren indarra, olioaren erresistentzia eta zahartze termiko oxidatiboa PPG polieter PU materialarena baino handiagoa da, baina hidrolisiarekiko erresistentzia polieter motakoa baino okerragoa da. Politetrahidrofuranoa (PTMG) PU kristalak eratzeko erraza da bere kate molekularren egitura erregularra dela eta, eta bere indarra poliester PUaren parekoa da. Oro har, polieter PU-ren segmentu bigunaren eter-taldea barrutik biratzeko errazagoa da, malgutasun ona du eta tenperatura baxuko errendimendu bikaina du, eta ez dago polieter poliol katean hidrolizatzeko nahiko erraza den ester talderik, hau da. hidrolisiarekiko erresistentea. Poliesterra PU baino hobea. Polieter segmentu bigunaren eter-loturaren α karbonoa erraz oxidatzen da peroxido erradikalak sortzeko, eta ondorioz degradazio oxidatiboko erreakzio sorta bat sortzen da. Segmentu bigun gisa polibutadienozko kate molekularra duen PUak polaritate ahula du, segmentu bigun eta gogorren arteko bateragarritasun eskasa eta elastomeroaren indar eskasa. Alboko katea duen segmentu bigunak, oztopo esterikoaren ondorioz, hidrogeno-lotura ahulak eta kristalinitate eskasa ditu, eta bere indarra alboko PUrik gabeko segmentu bigunaren kate nagusiarena baino okerragoa da. Segmentu bigunaren pisu molekularrak eragina du PUren propietate mekanikoetan. Orokorrean, PUren pisu molekular bera suposatuz, PU materialaren indarra gutxitzen da segmentu bigunaren pisu molekularra handitzean; Segmentu biguna poliester-katea bada, polimero-materialaren indarra poliester-diolaren pisu molekularra handitu ahala gutxitzen da; Segmentu biguna polieter-katea bada, polimero-materialaren indarra gutxitzen da polieter glikolaren pisu molekularra handitzean, baina luzapena handitu egiten da. Hau ester bigunen segmentuaren polaritate handiagatik eta molekularteko indar handiagatik gertatzen da, eta horrek partzialki konpentsatu dezake PU materialaren indarraren murrizketa pisu molekularra eta segmentu bigunaren edukia handitzeagatik. Hala ere, polieter segmentu bigunaren polaritatea ahula da. Pisu molekularra handitzen bada, dagokion PU-n segmentu gogorren edukia gutxitzen da, eta ondorioz, materialaren erresistentzia gutxitu egiten da. PU kopolimeroen bateragarritasuna makromolekularen kate-egiturarekin lotuta dago, eta txertaketa-kateen presentziak eragin handia du poliuretanozko bloke-kopolimeroen bateragarritasun eta moteltze propietateetan. Orokorrean, segmentu bigunen pisu molekularraren eragina PU elastomeroen erresistentzia eta zahartze termikoaren propietateetan ez da esanguratsua. Segmentu bigunaren kristalintasunak ekarpen handia du PU linealaren kristalinitatean. Oro har, kristalintasuna onuragarria da PUren indarra hobetzeko. Baina batzuetan kristalizazioak materialaren tenperatura baxuko malgutasuna murrizten du, eta polimero kristalinoak opakuak izaten dira. Kristalizazioa saihesteko, molekularen osotasuna murriztu daiteke, adibidez kopoliester edo kopolieter poliola erabiliz, edo poliol mistoa, kate mistoaren luzatzailea, etab.
(5) Segmentu gogorrak PU elastomeroaren errendimenduan duen eragina
Segmentu gogorraren egitura PU elastomeroen bero-erresistentzian eragiten duen faktore nagusietako bat da. PU elastomero-segmentua osatzen duten diisozianatoaren eta kate luzatzailearen egitura desberdina da, eta horrek bero-erresistentziari ere eragiten dio. PU materialaren segmentu gogorra poliisozianatoz eta kate luzatzailez osatuta dago. Talde polar indartsuak ditu, hala nola uretano taldea, aril taldea eta ordezkatua urea taldea. Normalean, isozianato aromatikoak eratzen duen segmentu zurruna ez da erraza aldatzen, eta giro-tenperaturan luzatzen da. haga-formakoa. Segmentu gogorrek normalean PUren tenperatura altuko propietateetan eragiten dute, hala nola leuntzea eta urtze tenperatura. Gehien erabiltzen diren diisozianatoak TDI, MDI, IPDI, PPDI, NDI, etab., erabili ohi diren alkoholak etilenglikola, -butanodiola, hexanodiola, etab., eta erabili ohi diren aminak MOCA, EDA, DETDA, etab. Segmentu gogor mota. polimeroaren nahi diren propietate mekanikoen arabera hautatzen da, hala nola erabilera maximoaren tenperatura, eguraldiaren erresistentzia, disolbagarritasuna, etab., eta bere ekonomia ere kontuan hartu behar da. Diisozianato-egitura ezberdinek segmentu gogorren erregulartasunean eta hidrogeno-loturen sorreran eragin dezakete, eta horrela eragin handiagoa dute elastomeroaren erresistentzian. Oro har, eraztun aromatikoak dituen isozianatoak segmentu gogorrak zurruntasun eta kohesio-energia handiagoa izatea eragiten du, eta horrek, oro har, elastomeroaren indarra areagotzen du.
Diisozianatoz eta diamina katearen luzatzailez osatutako urea-taldea duen segmentu zurruna, urea taldearen kohesioa oso handia delako, plastikozko mikro-domeinua osatzea erraza da, eta segmentu zurrun honek osatutako PUak mikrofaseen bereizketarako joera handia du. Oro har, PU osatzen duten segmentu zurrunaren zurruntasuna zenbat eta zurruntasun handiagoa izan, orduan eta litekeena da mikrofasearen bereizketa eragiteko. PUn, zenbat eta handiagoa izan segmentu zurrunaren edukia, orduan eta litekeena da mikrofaseen bereizketa eragiteko.
Kate luzatzailea PU elastomeroaren segmentu gogorren egiturarekin lotuta dago eta eragin handia du elastomeroaren errendimenduan. Diol alifatikoen kate hedatutako PUarekin alderatuta, eraztun aromatikoa duen diamina duen kate hedatutako PUak indar handiagoa du, amina-katearen luzatzaileak urea-lotura sor dezakeelako eta urea-loturaren polaritatea uretano-loturarena baino handiagoa da. . Gainera, disolbagarritasun-parametroen aldea handia da urea-loturaren segmentu gogorraren eta polieter-segmentu bigunaren artean, beraz, poliurearen segmentu gogorrak eta polieter-segmentu bigunak bateraezintasun termodinamiko handiagoa dute, eta horrek PU ureak mikrofaseen bereizketa hobea izaten du. Hori dela eta, diamina-katearen hedatutako PUak diol-katearen hedatutako PUak baino indar mekaniko, modulu, biskoelastikotasun eta bero-erresistentzia handiagoa du eta tenperatura baxuko errendimendu hobea du. Galdaketako PU elastomeroek gehienbat diamina aromatikoak erabiltzen dituzte kate luzatzaile gisa, hortik prestatutako PU elastomeroek propietate integral onak dituztelako. Anhidrido maleikoa eta poliola erreakzionatuz karboxil ester poliola eratuz eta, ondoren, beste monomero batzuekin erreakzionatuz, hala nola TDI-80, gurutzaketa-agentea eta kate-hedatzailea, karboxilodun PU prepolimeroa prestatu zen, etanolaminaren ur-soluzioan hirutan sakabanatu zena. , uretan oinarritutako PU egin zen, eta kate luzatzaile motak eta kopuruak erretxinaren propietateetan duen eragina aztertu zen. A bisfenola kate luzatzaile gisa erabiltzeak erretxinaren propietate mekanikoak hobetzeaz gain, erretxinaren beira-trantsizio-tenperatura areagotu, barneko marruskadura-gailurraren zabalera zabaldu eta larruzko egoeran erretxinaren tenperatura-barrutia hobetzen du. 12]. PU urean erabiltzen den diamina-katearen luzatzailearen egiturak zuzenean eragiten dio hidrogeno-loturari, kristalizazioari eta mikrofase-egituraren bereizketari materialean, eta neurri handi batean materialaren errendimendua zehazten du [13]. Segmentu gogorren edukia handitzean, PU materialaren trakzio-ersistentzia eta gogortasuna pixkanaka handitu ziren eta hausturako luzapena gutxitu egin zen. Hau da, segmentu gogorrak eratutako kristalinitate-maila jakin bat duen fasearen eta segmentu bigunak eratutako fase amorfoaren artean mikrofase-bereizpena dagoelako, eta segmentu gogorraren eskualde kristalinoak gurutzatze-puntu eraginkor gisa jokatzen du. Segmentu bigunaren eskualde amorfoaren betegarri-errefortzuaren antzeko eginkizuna ere betetzen du. Edukia handitzen denean, sendotze efektua eta segmentu gogorren gurutzaketa efektu eraginkorra areagotzen dira segmentu leunean, eta horrek materialaren indarra areagotzen du.
(6) Lotura gurutzatuaren eragina PU elastomeroen propietateetan
Molekula barneko gurutzaketa moderatuak PU materialen gogortasuna, tenperatura leuntzea eta modulu elastikoa areagotu ditzake eta hausturan luzapena, deformazio iraunkorra eta disolbatzaileetan hantura murrizten ditu. PU elastomeroetarako, gurutzaketa egokiak erresistentzia mekaniko bikaina, gogortasun handiko, elastikotasun eta higadura erresistentzia bikaina, olioaren erresistentzia, ozonoarekiko erresistentzia eta beroarekiko erresistentzia bikaina duten materialak sor ditzake. Hala ere, gurutzadura gehiegizkoa bada, trakzio-ersistentzia eta luzapena bezalako propietateak murriztu daitezke. Bloke PU elastomeroetan, gurutzaketa kimikoa bi kategoriatan bana daiteke: (1) kate luzatzaile trifuntzionalak (TMP adibidez) erabiliz, gurutzadura-egitura bat osatzeko; (2) gehiegizko isozianatoa erabiliz erreakzionatzeko Urea dikondentsatua (urea taldeen bidez) edo alofanatoa (uretano taldeen bidez) gurutzaketa eratzeko. Crosslinking-ek eragin handia du hidrogeno-lotura-mailan, eta gurutzadura-loturak eratzeak materialaren hidrogeno-lotura-maila asko murrizten du, baina gurutzaketa kimikoak hidrogeno-loturak eragindako gurutzaketa fisikoak baino egonkortasun termiko hobea du. Gurutzatze-sare kimikoak PU urea elastomeroen morfologian, propietate mekanikoak eta propietate termikoak FT-IR eta DSC bidez aztertu zirenean, gurutzaketa-sare desberdinak dituzten PU urea elastomeroek morfologia desberdinak zituzten. Dentsitatea handitzen den heinean, elastomeroaren mikrofasearen nahasketa-maila handitzen da, segmentu bigunaren beira-trantsizio-tenperatura nabarmen handitzen da eta elastomeroaren % 300eko trakzio-erresistentzia pixkanaka handitzen da, hausturako luzapena pixkanaka txikitzen den bitartean. Noiz, elastomeroaren propietate mekanikoak (trakzio-ersistentzia eta urratu-ersistentzia) gorenera iristen dira.