резиме:
Користећи течни МДИ и поликарбонат диол (ПЦДЛ) као главне сировине, воду као средство за пењење, триетиламин и дибутилкалај дилаурат као катализаторе, синтетизована је серија полиуретанских пена са меморијом облика поликарбонатног типа (СМПУФ). Утицај садржаја воде на перформансе пене истражен је испитивањем густине, тестирањем перформанси компресије, тестирањем диференцијалне скенирајуће калориметрије и тестирањем перформанси меморије облика. Резултати показују да је стопа опоравка облика и стопа фиксације облика СМПУФ-а до 100 процената, а најкраће време потребно за опоравак облика је 9 с. Све више и више.
Полиуретанска пена са меморијом облика (СМПУФ) је посебна класа материјала са меморијом облика. У поређењу са полиуретанским еластомером са меморијом облика [1], СМПУФ има предности ниске густине, добрих перформанси апсорпције енергије, очигледног ефекта опоравка облика и може се брзо обликовати у одређени облик [2], тако да се широко користи у ваздухопловству, биомедицини , нафта, итд. Рударство и друга поља могу имати потенцијал примене [3-4]. Ипак, постоји врло мало истраживачких извештаја о полиуретанским пенама са меморијом облика.
Канг и сарадници [5] су синтетизовали вишеслојне угљеничне наноцеви/полиуретанске пене са полиетар полиолом и 4,4'-дифенилметан диизоцијанатом (МДИ) као сировинама и водом као средством за пењење. Додавање угљеничних наноцеви са више зидова може значајно побољшати механичку снагу и својства меморије облика полиуретанске пене. Цхунг ет ал. [6] је користио МДИ, поликапролактон диол (ПЦЛ) и 1,4-бутандиол (БДО) да синтетише полиуретан методом у једном кораку, а затим раствори полиуретан у тетрахидрофурану да би припремио полиуретан методом лужења соли. Пена, њена стопа фиксације облика и стопа опоравка су већи од 98 процената. СМПУФ има шири развојни простор од полиуретанских еластомера, те је неопходно појачати истраживање процеса његове припреме и односа структуре и својства како би се проширила његова примена у различитим областима.
У овој студији СМПУФ је припремљен коришћењем поликарбонатног диола (ПЦДЛ) и течног МДИ као главне сировине и воде као средства за напухавање, а испитан је утицај количине воде на својства полиуретанске пене са меморијом облика.
Експериментални део 1.1 Главни реагенси и инструменти Поликарбонатни диол, бренд ПД2000, индустријски разред, Беијинг Беихуа Енгинееринг Тецхнологи Цо., Лтд.; течни МДИ (ММ103), компанија БАСФ; 1,4-циклохександиметанол (ЦХДМ), аналитичка квалитета, Схангхаи Аладдин Биоцхемицал Тецхнологи Цо., Лтд.; Триетиламин, аналитички квалитет, фабрика хемијских реагенса Тиањин Фуцхен; Дибутилкалај дилаурат, аналитичка квалитета, Тиањин Гуангфу Институте оф Фине Цхемицалс.
КСВВ-20Универзална машина за тестирање материјала, Цхенгде Јињиан Тестинг Екуипмент Цо., Лтд.; ДСЦ204 Ф1 инструмент за диференцијалну скенирајућу калориметрију (ДСЦ), Немачка компанија Нетзсцх.
1.2 Експериментални процес
Додати ПЦДЛ у суву боцу са три грла опремљену термометром, мешалицом и вакуумским репом и дехидрирати га у вакууму 1,5 до 2 х под условима од 105 степени и -0.1 МПа. Када је садржај влаге мањи од 0,1 одсто, престаните са усисивачем, охладите на 50 степени и чувајте у затвореној посуди до употребе. МДИ је претходно загрејан у електричној пећи за млазно сушење на 50 степени у трајању од 1 х до употребе.
Измерити ПЦДЛ, ЦХДМ, воду, триетиламин и дибутилкалај дилаурат, промешати и мешати их великом брзином, затим умерити у течне МДИ компоненте, равномерно промешати великом брзином, сипати у калуп, реакција пене ће бити у року од 15 с након завршетка, узорци су стари 7 дана пре тестирања. У експерименту је промењена само количина изоцијаната и воде (у односу на количину ПЦДЛ 100 г), Р вредност је била 1.05, а пена са количином воде аг је забележена као СМПУФ-а, као што је СМПУФ-0. 5 значи да је количина воде 0,5 г.
1.3 Тестирање и карактеризација
Густина пене је тестирана према ГБ/Т 6343-2009; чврстоћа на притисак је тестирана на 20 степени према ГБ/Т 8813-2008 методи.
Услови ДСЦ теста: атмосфера Н2, температурни опсег 25 ~ 125 степени, брзина грејања 20 степени/мин.
Тест морфологије ћелије: Светлосни микроскоп, 40к, попречни пресек, бојење сулфонилродамином Б.
Тест меморије облика: сви узорци су коцке 25 мм × 25 мм × 25 мм, а растојање између линија за обележавање је Л0; загрејте узорке на 60 степени (или 80 степени, 100 степени), примените спољну силу за компресију до 20 процената, а стварна висина је означена. Охладите на 0 степени, држите облик 10 мин, ставите на собну температуру 30 мин, измерите висину, забележите као Л2; загрејте узорак на 60 степени (или 80 степени, 100 степени), забележите добијену висину као Л3 и забележите опоравак до највећег времена т потребног за висину. Израчунато према следећој формули:
Стопа фиксације облика Рф=[( Л0-Л2 ) /( Л0-Л1) ]×100 процената
Стопа опоравка деформације Рр=[( Л3 - Л2 ) / ( Л0 - Л2 )] × 100 процената
2 Резултати и дискусија
2.1 Утицај дозирања воде на чврстоћу пене на притисак
У овом експерименту истражен је утицај дозирања воде на чврстоћу СМПУФ-а на притисак, а резултати су приказани у табели 1.
Из табеле 1 се може видети да са повећањем садржаја воде са 0.5 г на 3.0 г, густина СМПУФ постепено опада, а чврстоћа на притисак прво расте а затим опада. То је зато што вода реагује са изоцијанатом да би се формирале групе урее, а неке групе урее могу даље да реагују и формирају биурет групе. Кохезиона енергија група урее и биурет група је већа од уретанске групе, тако да са повећањем потрошње воде, међутим, повећање количине воде ће такође узроковати више празнина унутар СМПУФ-а, повећати пречник пене, смањити густину материјала, а самим тим и смањење чврстоће материјала. Дакле, са повећањем потрошње воде, тлачна чврстоћа СМПУФ прво расте, а затим опада, а максимална вредност је 0.49 МПа.
Поред тога, микроскопом је посматрана ћелијска структура узорка. Како се количина воде повећава, пречник ћелије постаје све већи и неуједначенији. То је зато што се гас у ћелијама углавном састоји од угљен-диоксида произведеног хемијском реакцијом воде и изоцијаната [7]. Како се количина воде повећава, гас се повећава, а густина се смањује.
2.2 Утицај дозирања воде на термичка својства пене
Слика 1 приказује ДСЦ спектар узорка СМПУФ.
Са слике 1 се може видети да са повећањем садржаја воде, температура топљења меког сегмента (Тм) СМПУФ постепено расте (37 степени, 43 степена, 47 степени, 50 степени и 54 степена, респективно). То је зато што је уреа група поларнија од уретанске групе [8], а повећање количине воде ће довести до формирања више група урее у СМПУФ-у, што ће повећати стеричку сметњу кретања молекула полимера. ланац. Тм се повећава.
2.3 Утицај садржаја воде на својства пене за памћење облика
Табела 2 показује својства меморије облика СМПУФ узорака припремљених са различитим количинама воде на различитим температурама.
Из табеле 2 се може видети да је стопа фиксације облика Рф узорака СМПУФ припремљених са различитим дозама воде на различитим температурама 100 процената; на истој температури, са повећањем дозе воде, повећава се брзина обнављања облика Рр и време опоравка облика т пене. Оба су се постепено смањивала; са повећањем температуре, стопа обнављања облика пене постепено се повећавала, а време опоравка облика постепено се смањивало.
ПЦДЛ који чини меки сегмент СМПУФ-а има кристалност. Након повећања температуре СМПУФ-а и снижавања температуре, молекуларни ланац меког сегмента ПЦДЛ-а се „замрзава“ са падом температуре. Због тога овај СМПУФ има добру стопу фиксације облика [9]. На брзину обнављања облика СМПУФ-а утиче густина пене. Што је мања густина, мањи је удео смоле по јединици запремине, а садржај тврдог сегмента је мањи. Због тога, када је температура константна, ефекат враћања облика пене постаје гори са повећањем потрошње воде, 60 Стопе обнављања облика СМПУФ-3.0 на степену , 80 степен и 100 степен су 93,2 одсто, 96,0 одсто и 98,0 одсто, респективно. Што је већа величина пора СМПУФ ћелија, већа је деформација пенастог скелета, већа је ускладиштена енергија и већи је стрес опоравка молекуларног ланца [10]. Због тога, када је температура фиксна, време обнављања облика пене постепено се смањује са повећањем потрошње воде. , времена опоравка облика СМПУФ-3.0 на 60 степени, 80 степени и 100 степени су 26 с, 18 с и 9 с, респективно.
Такође се из табеле 2 може видети да се стопа опоравка СМПУФ-3.0 повећава, а време опоравка облика смањује како температура расте. То је зато што што је температура виша, молекуларни сегмент добија више енергије, то је јаче кретање сегмента и потпуније кретање меког сегмента и тврдог сегмента.
3 Закључак
(1) Полиуретанска пена са меморијом облика је успешно припремљена, стопа опоравка облика и стопа фиксације облика до 100 процената (са дозом воде од 0,5 г и 1 г), а облик време опоравка је било само 9 с (доза воде је била 3,0 с). г, температура је 100 степени).
(2) Са повећањем садржаја воде, густина полиуретанске пене са меморијом облика постепено се смањивала, чврстоћа на притисак се прво повећавала, а затим смањивала, а Тм се постепено повећавао.
