Επίδραση του μαλακού τμήματος του ελαστομερούς πολυουρεθάνης στις μηχανικές του ιδιότητες
Το ελαστομερές ουρεθανίου (PUE) συντίθεται κυρίως από πολυόλες ολιγομερών, πολυϊσοκυανικά και αλυσοπρίονα ως πρώτες ύλες. Οι μηχανικές του ιδιότητες μπορούν να προσαρμοστούν σε ένα ευρύ φάσμα. Μπορεί να συντεθεί επιλέγοντας κατάλληλες πρώτες ύλες ανάλογα με τις ανάγκες προετοιμασίας προϊόντων που ανταποκρίνονται στις ανάγκες. Σε γενικές γραμμές, η πολυόλη ολιγομερούς αποτελεί το μαλακό τμήμα της πολυουρεθάνης, του πολυϊσοκυανικού και του επεκτατήρα αλυσίδας αποτελούν το σκληρό τμήμα και ο διαχωρισμός της μικροφαάσης συμβαίνει μεταξύ του μαλακού τμήματος και του σκληρού τμήματος, έτσι ώστε το PUE να έχει εξαιρετική απόδοση. Υπάρχουν πολλές μέθοδοι ταξινόμησης για pue: σύμφωνα με την τεχνολογία επεξεργασίας του, μπορεί να χωριστεί σε τρεις τύπους: τύπος χύτευσης, θερμοπλαστικός τύπος και τύπος ανάμιξης. σύμφωνα με τη διαδικασία χημικής αντίδρασης, μπορεί να χωριστεί σε μέθοδο ενός βήματος και μέθοδο δύο βημάτων. Οι τύποι οινοπνεύματος μπορούν να χωριστούν σε τύπο πολυεστέρα και πολυεστέρα.
1 Πειραματικό μέρος
1.1 Πρώτες ύλες και όργανα
Τετραϋδροφουρανική ομοπολυδερνική πολυόλη (PTMG): Mn=1000 και Mn=2000, Ιαπωνική Χημική Εταιρεία Mitsubishi, βιομηχανικό προϊόν· Πολυκαπρολακτόνη πολυόλη (PCL): Mn=2000, Ιαπωνία Daicel Χημική Βιομηχανία Co, Ltd, βιομηχανικά προϊόντα? διοόλη πλειοτροπικού πολυβουτυλενίου (PBA, Mn=1000, 2000), διώπουσα διόλη πολυαιθυλενίου (PEA, Mn=2000): Χημική Co. Yantai Huada, ΕΠΕ, βιομηχανικά προϊόντα. Πολυανθρακικό δίλο (PCDL): Mn=2000, Χημική Co. Asahi Kasei, ΕΠΕ, βιομηχανικό προϊόν 4, 4' – Διφαινυλμεθάνιο διοιζοκυανικό (MDI): Yantai Wanhua Πολυουρεθάνη Co,, Ε.Π.Ε., βιομηχανικό προϊόν? 1, 4 – Βουτανδιόλη (BDO): Χημική μονάδα του Πεκίνου, αναλυτικός βαθμός· Διβουτυλίνη dilaurate (T12): Tianjin Ruijinte Χημικά Co,, Ε.Π.Ε., βαθμός αντιδραστηρίου.
Ηλεκτρονική καθολική εξεταστική μηχανή: Πρότυπο CMT6104, Co. τεχνολογίας μέτρησης Shenzhen Xinsansi, ΕΠΕ Λαστιχένιο Durometer: Πρότυπο LX-Α, πειραματικό εργοστάσιο υλικών Yingkou.
1.2 Σύνθεση pue
1.2.1 Προετοιμασία prepolymer
Αφυδατώστε την πολυόλη ολιγομερών κάτω από το κενό σε 100~110°C για 2h, δροσερό σε 50~55°C για τη χρήση ρίξτε το λιωμένο MDI σε ένα μπουκάλι τριών λαιμών, όταν η θερμοκρασία MDI πέφτει σε 50~55°C, προσθέστε το μετρημένο Για τις καλές πολυόλες ολιγομερών, αντιδράστε πρώτα φυσικά για 30 λεπτά χωρίς θέρμανση, και έπειτα ανακατέψτε και θερμάνετε για 2 ώρες σε 80~85 °C, πάρτε τα δείγματα για να αναλύσετε το κλάσμα μάζας NCO, και τερματίστε την αντίδραση όταν η αξία ανάλυσης είναι κοντά στην αξία σχεδίου. Το prepolymer μπορεί να ληφθεί, το οποίο σφραγίζεται και αποθηκεύεται για μεταγενέστερη χρήση.
1.2.2 Προετοιμασία ελαστομερούς
Ζυγίστε μια κατάλληλη ποσότητα prepolymer, προσθέστε BDO και T12 σε αναλογία, ανακατέψτε γρήγορα και ομοιόμορφα, ρίξτε το σε ένα προθερμασμένο επίπεδο καλούπι 120 ° C και πιέστε και θεραπεύστε για 30 λεπτά όταν φτάσει στο σημείο πηκτώματος. Οι μηχανικές ιδιότητες δοκιμάστηκαν μετά από θεραπεία για 18 ώρα σε φούρνο σε θερμοκρασία δωματίου για 24 ώρα.
1.3 Μέθοδος δοκιμής
Η περιεκτικότητα σε NCO καθορίζεται σύμφωνα με το HG/T2409-1992· Η σκληρότητα shore A καθορίζεται σύμφωνα με το GB/T531.1-2008. 300% εφελκυσμό στρες, επιμήκυνση στο διάλειμμα και αντοχή σε εφελκυσμό καθορίζονται σύμφωνα με gb/T528-2009? η δύναμη δακρύων καθορίζεται σύμφωνα με τον προσδιορισμό GB/T531.1-2008 GB/T529-2008.
2.1 Η επίδραση των πολυολών ολιγομερών στις μηχανικές ιδιότητες pue
Διαφορετικοί τύποι και μοριακές δομές πολυολών ολιγομερών έχουν άμεσο αντίκτυπο στις μηχανικές ιδιότητες του PUE. Χρησιμοποιήστε πολυαιθέρα πολυόλης και πολυεστέρα πολυόλης με την ίδια σχετική μοριακή μάζα (και τα δύο 2000), κρατήστε το κλάσμα μάζας του μαλακού τμήματος στο 55%, συνθέστε prepolymer με MDI, συντελεστή επέκτασης αλυσίδας [n(OH) στο σύστημα: n(NCO)] είναι 1, το prepolymer είναι αλυσιδωτό με BDO και οι μηχανικές ιδιότητες του προετοιμασμένου PUE εμφανίζονται στον πίνακα 1.
Από τον πίνακα 1 προκύπτει ότι, όταν το w(NCO) του prepolymer είναι το ίδιο, οι μηχανικές ιδιότητες του PUE του οποίου το μαλακό τμήμα είναι PCL, PBA, PEA και PCDL είναι γενικά καλύτερες από εκείνες των οποίων το μαλακό τμήμα είναι PTMG. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα PCL, PBAPEA και PCDL είναι όλες πολυεστέρας πολυόλες με ομάδες εστέρα στο εσωτερικό, ενώ PTMG είναι μια πολυαιθηρική πολυόλη με ομάδες αιθέρα μέσα, και οι ομάδες εστέρα είναι πιο πολικές από τις ομάδες αιθέρα, καθιστώντας το εσωτερικό της πολυουρεθάνης ευκολότερη Οι δεσμοί υδρογόνου παράγονται και οι μηχανικές ιδιότητες είναι καλύτερες. Στο pue πολυεστέρα, επειδή PCDL περιέχει την ομάδα ανθρακικού άλατος, η πολικότητα είναι η μεγαλύτερη, και το λαμβανόμενου PUE έχει τον υψηλότερο βαθμό κρυσταλλικότητας στο μαλακό τμήμα, έτσι η σκληρότητα και η αντοχή εφελκυσμού του είναι η υψηλότερη, και η επιμήκυνση στο σπάσιμο είναι η χαμηλότερη το περιεχόμενο της ομάδας εστρίας σε PCL Η χαμηλότερη σκληρότητα shore A και η αντοχή σε εφελκυσμό και η υψηλότερη επιμήκυνση στο διάλειμμα. PBA και PEA έχουν περισσότερες ομάδες εστέρα PEA, αλλά επειδή η επέκταση αλυσίδα χρησιμοποιεί BDO, ο αριθμός των ατόμων άνθρακα μεταξύ των δύο ομάδων υδροξυλίου είναι 4, και PEA έχει 2 λιγότερα άτομα άνθρακα από PBA. Η δομή του PBA και του BDO είναι πιο παρόμοια, η προκύπτουσα πολυουρεθάνη είναι πιο τακτική και η κρυσταλλικότητα είναι ισχυρότερη. Ως εκ τούτου, η απόδοση του PUE που συντίθεται από την PBA ως μαλακό τμήμα είναι καλύτερη από εκείνη της PEA.
2.2 Επίδραση του σχετικού μοριακού βάρους της πολυόλης ολιγομερών στις μηχανικές ιδιότητες PUE
Το ίδιο είδος πολυόλες ολιγομερούς με διαφορετικά σχετικά μοριακά βάρη χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση πολυουρεθάνης, επειδή το μέγεθος του μαλακού τμήματος είναι διαφορετικό και η επίδραση στις μηχανικές ιδιότητες του PUE είναι επίσης διαφορετική. Χρησιμοποιήστε πολυαιθέρα πολυόλης και πολυεστέρα πολυόλης με διαφορετικά σχετικά μοριακά βάρη, κρατήστε το ίδιο w (NCO), συνθέστε prepolymer με MDI, χρησιμοποιήστε BDO ως επέκταση αλυσίδας και ο συντελεστής επέκτασης αλυσίδας είναι 1. Οι μηχανικές ιδιότητες του παρασκευασμένο ελαστομερούς παρουσιάζονται στον πίνακα 2.
Όπως φαίνεται από τον πίνακα 2, είτε πρόκειται για πολυεστέρα PUE που συντίθεται από PBA ή polyether PUE που συντίθεται από PTMG, όταν το w (NCO) του prepolymer είναι το ίδιο, με την αύξηση του σχετικού μοριακού βάρους της πολυόλης ολιγομερούς, το PUE θα μειωθεί. Η σκληρότητα, το 300% το εφελκυσμό, η αντοχή σε εφελκυσμό και η δύναμη δακρύων μειώθηκαν, ενώ η επιμήκυνση στο διάλειμμα αυξήθηκε. Όταν η σχετική μοριακή μάζα της πολυόλης ολιγομερούς αυξάνεται, μειώνεται η πολικότητα του προετοιμασμένου PUE, η οποία δεν ευνοεί το σχηματισμό δεσμών υδρογόνου, ο βαθμός διαχωρισμού μικροφάσης μεταξύ των μαλακών και σκληρών τμημάτων αποδυναμώνεται και μειώνεται η σχετική σκληρότητα, ο συντελεστής και η αντοχή. Η σχετική μοριακή μάζα των πολυολών ολιγομερών αυξάνεται, γεγονός που αποδυναμώνει την αλληλεπίδραση μεταξύ των δεσμών υδρογόνου, μειώνει την τάση κρυστάλλωσης των μαλακών τμημάτων, διατηρεί την υψηλή ελαστικότητα του PUE και αυξάνει την επιμήκυνση στο διάλειμμα.
2.3 Επίδραση της περιεκτικότητας σε NCO στις μηχανικές ιδιότητες των ελαστομερών πολυουρεθάνης
Η διαφορετική περιεκτικότητα σε NCO του prepolymer θα οδηγήσει σε διαφορετικό περιεχόμενο του μαλακού τμήματος του συνθετικού PUE, επηρεάζοντας έτσι τις μηχανικές ιδιότητες του ελαστομερούς. Πρώτον, η πολυθερμική πολυόλη και η πολυεστέρας πολυόλη της ίδιας σχετικής μοριακής μάζας χρησιμοποιήθηκαν για τη σύνθεση προπολυμερων με διαφορετικές τιμές NCO με MDI. Οι φυσικές και μηχανικές ιδιότητες παρουσιάζονται στον πίνακα 3.
Μπορεί να δει κανείς από τον πίνακα 3 ότι είτε πρόκειται για πολυεστέρα PUE που συντίθεται από PBA ή polyether PUE που συντίθεται από PTMG, με την αύξηση prepolymer w (NCO), η σκληρότητα, 300% εφελκυστική πίεση, αντοχή σε εφελκυσμό και δύναμη σχίσιμο pue αύξηση. Η δύναμη θραύσης αυξάνεται, ενώ η επιμήκυνση στο σπάσιμο μειώνεται. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι όσο υψηλότερο w (NCO) στο prepolymer, τόσο υψηλότερο είναι το περιεχόμενο του πολυϊσοκυανικού, και ταυτόχρονα, η ποσότητα του επεκτατήρα αλυσίδας θα αυξηθεί, γεγονός που θα αυξήσει το περιεχόμενο του σκληρού τμήματος του PUE και θα αυξήσει τη σκληρότητα. w(NCO) στο προπολεμερές θα αυξηθεί. ), οι ομάδες ουρεθανίου αυξάνονται, η πολικότητα της πολυουρεθάνης γίνεται μεγαλύτερη και ο βαθμός διαχωρισμού της μικροφαάσης αυξάνεται για να αυξήσει τη διαμόρφωση και τη δύναμη. η αύξηση του w(NCO) διευκολύνει τη δημιουργία δεσμών υδρογόνου στο εσωτερικό της πολυουρεθάνης και η αλληλεπίδραση των δεσμών υδρογόνου αυξάνεται. μεγάλο, οπότε η επιμήκυνση μειώνεται.
2.4 Επίδραση του συντελεστή επέκτασης αλυσίδων στις μηχανικές ιδιότητες PUE
Εάν ο συντελεστής επέκτασης αλυσίδας είναι διαφορετικός, η ποσότητα του χρησιμοποιούμενου επεκτατήρα αλυσίδας θα είναι διαφορετική, γεγονός που θα οδηγήσει σε διαφορετική περιεκτικότητα του συνθετικού μαλακού τμήματος PUE, επηρεάζοντας έτσι τις μηχανικές ιδιότητες του PUE. Χρησιμοποιώντας πολυαιθέρα πολυόλης και πολυεστέρα πολυόλης της ίδιας σχετικής μοριακής μάζας, διατηρώντας το ίδιο w (NCO), συνθέτοντας ένα prepolymer με MDI, στη συνέχεια αλλάζοντας τον συντελεστή επέκτασης της αλυσίδας και χρησιμοποιώντας BDO για να επεκτείνετε την αλυσίδα του prepolymer, οι προετοιμασμένοι μηχανικοί PUE Η απόδοση φαίνεται στον πίνακα 4.
Μπορεί να δει κανείς από τον πίνακα 4 ότι είτε πρόκειται για πολυεστέρα PUE που συντίθεται από PBA ή polyether PUE που συντίθεται από ptmg, όταν το w (NCO) του prepolymer είναι το ίδιο, με την αύξηση του συντελεστή επέκτασης αλυσίδων, τη σκληρότητα PUE, 300% Η εφελκυστική πίεση, η επιμήκυνση στο σπάσιμο, η αντοχή σε εφελκυσμό και η δύναμη δακρύων αυξήθηκαν πρώτα και στη συνέχεια μειώθηκαν, και οι μηχανικές ιδιότητες ήταν οι καλύτερες όταν ο συντελεστής επέκτασης της αλυσίδας ήταν 1,00. Αυτό συμβαίνει επειδή όταν ο συντελεστής επέκτασης της αλυσίδας είναι 1,00, ο ελαστομερής πολυουρεθάνης τείνει να σχηματίσει ένα μόριο μακράς αλυσίδας με τον υψηλότερο βαθμό γραμμικότητας και το PUE έχει τις καλύτερες μηχανικές ιδιότητες αυτή τη στιγμή. Όταν ο συντελεστής επέκτασης της αλυσίδας είναι μικρότερος από 1,00, λόγω ανεπαρκούς ποσότητας επέκτασης αλυσίδας, δεν μπορούν να σχηματιστούν μακρομοριακές μακριές αλυσίδες και η απόδοση πολυουρεθάνης είναι χαμηλή. όταν ο συντελεστής επέκτασης αλυσίδας είναι μεγαλύτερος από 1,00, λόγω του υπερβολικού παράγοντα επέκτασης αλυσίδας, μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις επέκτασης της αλυσίδας. Υπάρχουν υπολείμματα, και αυτά τα υπολείμματα δρουν ως πλαστικοποιητές για να υποβαθμίσουν τις μηχανικές ιδιότητες του PUE.
Συμπέρασμα
(1) Όταν το prepolymer w (NCO) είναι το ίδιο: οι μηχανικές ιδιότητες pue των οποίων το μαλακό τμήμα είναι PCL, PBA, PEA, και PCDL είναι γενικά καλύτερες από εκείνες των οποίων το μαλακό τμήμα είναι PTMG; Η σκληρότητα, το εφελκυσμό στρες 300%, η αντοχή σε εφελκυσμό και η δύναμη δακρύων μειώθηκαν, ενώ η επιμήκυνση στο διάλειμμα αυξήθηκε. Με την αύξηση του συντελεστή επέκτασης της αλυσίδας, τη σκληρότητα, την εφελκυσμό 300%, την επιμήκυνση στο διάλειμμα, την αντοχή σε εφελκυσμό του PUE Η αντοχή και η αντοχή σε σχισίματα έδειξαν μια τάση αύξησης πρώτα και στη συνέχεια μείωσης, και όταν ο συντελεστής επέκτασης της αλυσίδας ήταν 1,00, οι μηχανικές ιδιότητες ήταν οι καλύτερες.
(2) Με την αύξηση prepolymer w (NCO), η σκληρότητα, 300% εφελκυσμός πίεση, αντοχή εφελκυσμού και δύναμη δακρύων PUE αυξήθηκε, ενώ η επιμήκυνση στο σπάσιμο μειώθηκε.
