Утицај меког сегмента полиуретанског еластомера на његове механичке особине
Уретански еластомер (ПУЕ) се углавном синтетише од олигомерних полиола, полиизоцијаната и продуживача ланца као сировина. Његова механичка својства могу се подесити у широком опсегу. Може се синтетизовати одабиром одговарајућих сировина према потребама за припрему производа који задовољавају потребе. Уопштено говорећи, олигомер полиол чини меки сегмент полиуретана, полиизоцијанат и продужни ланац чине тврди сегмент, а раздвајање микрофаза се дешава између меког сегмента и тврдог сегмента, тако да ПУЕ има одличне перформансе. Постоји много метода класификације за ПУЕ: према својој технологији обраде, може се поделити на три типа: тип ливења, термопластични тип и тип мешања; према процесу хемијске реакције, може се поделити на методу у једном кораку и методу у два корака; Типови алкохола се могу поделити на тип полиетера и тип полиестера.
1 Експериментални део
1.1 Сировине и инструменти
Тетрахидрофуран хомополиетер полиол (ПТМГ): Мн=1000 и Мн=2000, Јапан Митсубисхи Цхемицал Цорпоратион, индустријски производ; Поликапролактон полиол (ПЦЛ): Мн=2000, Јапан Даицел Цхемицал Индустри Цо., Лтд., индустријски производи; полибутилен адипат диол (ПБА, Мн=1000, 2000), полиетилен адипат диол (ПЕА, Мн=2000): Иантаи Хуада Цхемицал Цо., Лтд., индустријски производи; Поликарбонатни диол (ПЦДЛ): Мн=2000, Асахи Касеи Цхемицал Цо., Лтд., индустријски производ; 4, 4' – Дифенилметан диизоцијанат (МДИ): Иантаи Ванхуа Полиуретхане Цо., Лтд., индустријски производ; 1, 4 – Бутанедиол (БДО): Пекиншка хемијска фабрика, аналитичка квалитета; Дибутилкалај дилаурат (Т12): Тиањин Руијинте Цхемицалс Цо., Лтд., квалитета реагенса.
Електронска универзална машина за тестирање: Модел ЦМТ6104, Схензхен Ксинсанси Меасуремент Тецхнологи Цо., Лтд.; Гумени дурометар: модел ЛКС-А, фабрика експерименталних материјала Јингкоу.
1.2 Синтеза ПУЕ
1.2.1 Припрема предполимера
Дехидрирати олигомер полиол под вакуумом на 100~110 степени током 2х, охладити на 50~55 степени за употребу; сипајте растопљени МДИ у боцу са три грла, када температура МДИ падне на 50 ~ 55 степени, додајте одмерени За добре олигомер полиоле, прво реагујте природно 30 минута без загревања, а затим мешајте и загревајте 2 сата на 80 ~ 85 степени, узмите узорке за анализу масеног удела НЦО и завршите реакцију када је вредност анализе близу пројектоване вредности. Може се добити предполимер, који је запечаћен и ускладиштен за каснију употребу.
1.2.2 Припрема еластомера
Одмерити одговарајућу количину преполимера, додати БДО и Т12 у сразмери, брзо и равномерно промешати, сипати у претходно загрејан пљоснати калуп на 120 степени, притиснути и осушити 30 минута када достигне тачку гела. Механичка својства су испитана након очвршћавања од 18х у пећници на собној температури током 24х.
1.3 Метода испитивања
НЦО садржај се одређује према ХГ/Т2409-1992; Тврдоћа по Шору А се одређује према ГБ/Т531.1-2008; 300 процената затезног напрезања, издужења при прекиду и затезне чврстоће се одређују према ГБ/Т528-2009; јачина кидања се одређује према ГБ/Т531.1-2008 ГБ/Т529-2008 одређивању.
2.1 Утицај олигомер полиола на механичка својства ПУЕ
Различити типови и молекуларне структуре олигомер полиола имају директан утицај на механичка својства ПУЕ. Користите полиетар полиол и полиестер полиол са истом релативном молекулском масом (оба 2000), одржавајте масени удео меког сегмента на 55 процената, синтетизујте преполимер са МДИ, коефицијент продужења ланца [н(ОХ) у систему: н(НЦО)] је 1, преполимер је продужен са БДО, а механичка својства припремљеног ПУЕ приказана су у табели 1.
Из табеле 1 се може видети да када је в(НЦО) предполимера исти, механичка својства ПУЕ чији је меки сегмент ПЦЛ, ПБА, ПЕА и ПЦДЛ су генерално боље од оних чији је меки сегмент ПТМГ. То је зато што су ПЦЛ, ПБАПЕА и ПЦДЛ сви полиестерски полиоли са естарским групама унутра, док је ПТМГ полиетар полиол са етарским групама унутра, а естарске групе су поларније од етарских група, чинећи унутрашњост полиуретана лакшим стварањем водоничних веза, а механичка својства су боља. Код полиестерског ПУЕ, пошто ПЦДЛ садржи карбонатну групу, поларитет је највећи, а добијени ПУЕ има највећи степен кристалности у меком сегменту, па су му тврдоћа и затезна чврстоћа највећа, а издужење при ломљењу најмањи; садржај естарске групе у ПЦЛ Најнижа Схоре А тврдоћа и затезна чврстоћа, и највеће издужење при прекиду; ПБА и ПЕА имају више ПЕА естарских група, али пошто продужни ланац користи БДО, број атома угљеника између две хидроксилне групе је 4, а ПЕА има 2 атома угљеника мање од ПБА. Структура ПБА и БДО је сличнија, добијени полиуретан је правилнији, а кристалност је јача. Стога су перформансе ПУЕ синтетизованог од стране ПБА као меког сегмента боље од ПЕА.
2.2 Утицај релативне молекулске тежине олигомер полиола на механичка својства ПУЕ
Иста врста олигомерних полиола са различитим релативним молекулским тежинама се користи за синтезу полиуретана, јер је величина меког сегмента различита, а утицај на механичка својства ПУЕ је такође различит. Користите полиетар полиол и полиестер полиол са различитим релативним молекуларним тежинама, задржите исти в(НЦО), синтетизујте предполимер са МДИ, користите БДО као продужетак ланца, а коефицијент продужења ланца је 1. Механичка својства припремљеног еластомера су приказана у табели. 2.
Као што се може видети из табеле 2, да ли је у питању полиестер ПУЕ синтетизован ПБА или полиетер ПУЕ синтетизован ПТМГ, када је в(НЦО) предполимера исти, са повећањем релативне молекулске тежине олигомер полиола, ПУЕ ће бити смањен. Тврдоћа, 300 процената затезног напрезања, затезна чврстоћа и чврстоћа на кидање су се смањиле, док је растезање при кидању порасло. Када се релативна молекулска маса олигомера полиола повећа, поларитет припремљеног ПУЕ опада, што не погодује стварању водоничних веза, степен микрофазне сепарације између меког и тврдог сегмената је ослабљен, а с тим повезана тврдоћа, модул и снага се смањује; Релативна молекулска маса олигомерних полиола се повећава, што слаби интеракцију између водоничних веза, смањује тенденцију кристализације меких сегмената, одржава високу еластичност ПУЕ и повећава издужење при прекиду.
2.3 Утицај садржаја НЦО на механичка својства полиуретанских еластомера
Различити садржаји НЦО у преполимеру ће довести до различитог садржаја меког сегмента синтетичког ПУЕ, што утиче на механичка својства еластомера. Прво, полиетар полиол и полиестер полиол исте релативне молекулске масе коришћени су за синтезу преполимера са различитим вредностима НЦО са МДИ. Физичка и механичка својства приказана су у табели 3.
Из табеле 3 се може видети да без обзира да ли је у питању полиестер ПУЕ синтетизован ПБА или полиетер ПУЕ синтетизован ПТМГ, са повећањем преполимера в (НЦО), повећавају се тврдоћа, 300 процената затезног напрезања, затезна чврстоћа и чврстоћа на кидање ПУЕ. Чврстоћа на ломљење се повећава, док се издужење при кидању смањује. То је зато што што је већи в(НЦО) у предполимеру, то је већи садржај полиизоцијаната, а истовремено ће се повећати количина продуљивача ланца, што ће повећати садржај тврдог сегмента ПУЕ и повећати тврдоћу; в(НЦО) у предполимеру ће се повећати. ), повећавају се уретанске групе, поларитет полиуретана постаје већи, а степен раздвајања микрофаза се повећава да би се повећао модул и чврстоћа; повећање в(НЦО) олакшава формирање водоничних веза унутар полиуретана, а интеракција водоничне везе се повећава. велика, па се издужење смањује.
2.4 Утицај коефицијента продужења ланца на механичка својства ПУЕ
Ако је коефицијент продужетка ланца другачији, количина употребљеног продуживача ланца ће бити другачија, што ће довести до различитог садржаја синтетичког ПУЕ меког сегмента, што ће утицати на механичка својства ПУЕ. Користећи полиетар полиол и полиестер полиол исте релативне молекулске масе, задржавајући исти в(НЦО), синтетизујући предполимер са МДИ, затим мењајући коефицијент продужетка ланца, и коришћењем БДО да продужи ланац предполимера, припремљена ПУЕ механика перформансе су приказане у табели 4.
Из табеле 4 се може видети да је у питању полиестер ПУЕ синтетизован ПБА или полиетер ПУЕ синтетизован ПТМГ, када је в(НЦО) предполимера исти, са повећањем коефицијента продужења ланца, тврдоћа ПУЕ, 300 процента Затезни напон, издужење при прекиду, затезна чврстоћа и чврстоћа на кидање су се прво повећали, а затим смањили, а механичка својства су била најбоља када је коефицијент продужења ланца био 1.00. То је зато што када је коефицијент продужења ланца 1.00, полиуретански еластомер тежи да формира молекул дугог ланца са највишим степеном линеарности, а ПУЕ има најбоља механичка својства у овом тренутку. Када је коефицијент продужења ланца мањи од 1.00, због недовољне количине продуљивача ланца, макромолекуларни дуги ланци не могу да се формирају, а перформансе полиуретана су ниске; када је коефицијент продужетка ланца већи од 1,00, због прекомерног агенса за продужење ланца, може испунити захтеве за продужење ланца. Постоје остаци и ови остаци делују као пластификатори за деградацију механичких својстава ПУЕ.
Закључак
① Када је предполимер в (НЦО) исти: механичка својства ПУЕ чији је меки сегмент ПЦЛ, ПБА, ПЕА и ПЦДЛ су генерално боље од оних чији је меки сегмент ПТМГ; Тврдоћа, 300 процента затезног напрезања, затезна чврстоћа и чврстоћа на кидање су се смањиле, док се издужење при кидању повећало; са повећањем коефицијента продужења ланца, тврдоће, 300 процената затезног напрезања, издужења при прекиду, затезне чврстоће ПУЕ Чврстоћа и чврстоћа на кидање су показивале тренд прво повећања а затим опадања, а када је коефицијент продужења ланца био 1,00, механички својства су била најбоља.
② Са повећањем преполимера в(НЦО), повећана је тврдоћа, 300 процената затезног напрезања, затезна чврстоћа и чврстоћа на кидање ПУЕ, док се издужење при ломљењу смањило.
