Шта је полиуретан?
Такозвани полиуретан је скраћеница од полиуретана, која настаје реакцијом полиизоцијаната и полиола, а садржи много поновљених уретанских група (-НХ-ЦО-О-) у молекуларном ланцу. У стварној синтетичкој полиуретанској смоли, поред уретанске групе, постоје и групе као што су уреа и биурет. Полиоли су молекули дугог ланца са хидроксилним групама на крају, који се називају „меки сегменти“, а полиизоцијанати се називају „тврди сегменти“.
У полиуретанској смоли коју стварају меки и тврди сегменти, уретан је само мањина, тако да није неопходно да се зове полиуретан. У ширем смислу, полиуретан је додатни полимер изоцијаната.
Различити типови изоцијаната реагују са полихидрокси једињењима и формирају полиуретане различите структуре, чиме се добијају полимерни материјали различитих својстава, као што су пластика, гума, премази, влакна, лепкови, итд. Полиуретанска гума
Полиуретанска гума је први пут успешно развијена у Немачкој 1940. године, а у индустријску производњу је пуштена после 1952. године, док је моја земља развијена и пуштена у производњу средином{2}}их година. Полиуретанска гума припада врсти специјалне гуме, која се припрема реакцијом полиетра или полиестера са изоцијанатом. Постоји много варијанти због различитих врста сировина, реакционих услова и метода унакрсног повезивања. По хемијској структури постоје тип полиестера и тип полиетра, а у погледу начина обраде постоје три типа: тип мешања, тип ливења и тип термопласта.
Синтетичка полиуретанска гума се генерално производи реакцијом линеарног полиестера или полиетра са диизоцијанатом да би се направио предполимер ниске молекуларне тежине. Након реакције продужења ланца, формира се високомолекуларни полимер, а затим се додаје одговарајући агенс за умрежавање да би се загрејао. Очвршћена да постане вулканизована гума, ова метода се назива преполимеризација или метода у два корака.
Такође је могуће користити методу у једном кораку - линеарни полиестар или полиетар се директно меша са диизоцијанатом, продужним ланцем и агенсом за умрежавање, тако да се реакција одвија за стварање полиуретанске гуме.
Термопластична полиуретанска гума (ТПУ)
Термопластична полиуретанска гума је (АБ) блок линеарни полимер н-типа, А представља полиестар високе молекулске тежине или полиетар (молекулска тежина 1000-6000), назван дуги ланац, Б представља 2-12 линеарни угљеник Атомски диол је кратак ланац, а хемијска веза између АБ сегмената је диизоцијанат.
Однос структуре и физичких својстава ТПУ-а
1. Структура сегмента
А сегмент у ТПУ молекулу чини макромолекуларни ланац лаким за ротацију, дајући полиуретанској гуми добру еластичност, смањујући тачку омекшавања и секундарну прелазну тачку полимера и смањујући тврдоћу и механичку чврстоћу. Б сегмент ће везати ротацију макромолекуларног ланца, тако да се повећавају тачка омекшавања и секундарна прелазна тачка полимера, повећавају тврдоћа и механичка чврстоћа, а еластичност се смањује. Подешавањем моларног односа између А и Б, могу се припремити ТПУ са различитим механичким својствима.
2. Унакрсно повезана структура
Поред примарног умрежавања, структура унакрсног повезивања ТПУ-а мора такође узети у обзир секундарно умрежавање формирано интермолекуларним водоничним везама. Примарна унакрсна веза полиуретана се разликује од вулканизационе структуре хидрокси гуме, а њена уретанска група, биурет, алофанатна група и друге групе су редовно и распоређене у круте сегменте, тако да добијена гума има правилну мрежну структуру, тако да има одличну отпорност на хабање и друга одлична својства.
Друго, пошто полиуретанска гума садржи многе групе као што су уреа групе или уретанске групе са великом кохезивном енергијом, водоничне везе формиране између молекулских ланаца имају велику чврстоћу, а секундарно умрежавање формирано водоничним везама такође има важан утицај на својства. од полиуретанске гуме. Секундарно умрежавање чини да полиуретанска гума има карактеристике термореактивног еластомера с једне стране, а с друге стране, умрежавање није стварно унакрсно, то је виртуелно умрежавање, а умрежавање стање зависи од температуре.
Како температура расте, ово умрежавање постепено слаби и нестаје, а полимер има одређену флуидност и може се термопластично обрадити. Када се температура спусти, ова попречна веза се постепено обнавља и поново формира. Додавање мале количине пунила повећава растојање између молекула, способност формирања водоничних веза између молекула је ослабљена, а снага ће нагло пасти.
3. Стабилност групе
Истраживање показује да је редослед стабилности сваке групе у полиуретанској гуми од високе до ниске: естар, етар, уреа, уретан, биурет. У процесу старења полиуретанске гуме, прва је група биурета и урее. Форматне попречне везе се цепају, а затим уретанске и уреа везе, односно главни ланац се цепа.
Особине полиуретанске гуме
Модул еластичности ТПУ-а је између гуме и пластике. Његова највећа карактеристика је што има и тврдоћу и еластичност, што нема код других гума и пластике.
ТПУ је подељен на два типа: тип полиестера и тип полиетра. У поређењу са физичким својствима, тип полиестера има боље перформансе за гуму ниске тврдоће, док је тип полиетра бољи за гуму високе тврдоће. Полиестерска гума има бољу отпорност на уље, отпорност на топлоту и приањање на метал, док је полиетерски тип бољи за отпорност на хидролизу, отпорност на хладноћу и антибактеријска својства.
1. Карактеристике животне средине
ТПУ генерално има добру температурну отпорност, температура за континуирану дуготрајну употребу је 80 до 90 степени, а за кратко време може да достигне око 120 степени. Отпорност на ниске температуре полиуретана је такође добра. Температура ломљивости полиестер полиуретана је -40 степен Ц, док је полиетер полиуретан -70 ~ -80 степен Ц, али ће постати тврд на ниској температури.
Отпорност на уље ТПУ-а је релативно добра, али отпорност на воду варира у зависности од структуре. Најозбиљнија деградација ТПУ је узрокована реверзибилношћу реакције формирања естра. Када је естар у контакту са водом, реформисање киселине је одговорно за аутокаталитичку реакцију која доводи до дезинтеграције молекула. Полиестер уретани се више распадају када су изложени влази у ваздуху него када су потпуно уроњени у воду. То је зато што када се урони у воду, формирана киселина се континуирано испире.
Отпорност полиетар полиуретана на хидролизу је 3 до 5 пута већа од полиестер полиуретана, јер етарска група неће реаговати са водом.
Два су разлога зашто продор воде доводи до опадања перформанси полиуретана: један је тај што уметнута вода формира водоничне везе са поларним групама у полиуретану, што слаби водоничне везе између молекула полимера. Овај процес је реверзибилан. Након што се физичка својства поврате.
Други је да продорна вода хидролизује полиуретан, што је неповратно.
Полиуретан ће променити боју и потамнити под продуженим излагањем сунчевој светлости, а физичка својства ће се постепено смањивати. Ензимске бактерије такође могу довести до разградње полиуретана, па се полиуретанској гуми која се користи у индустријској производњи додају антиоксиданси, апсорбери ултраљубичастог зрачења, антиензимска средства итд.
2. Механичка својства
Затезна чврстоћа: Затезна чврстоћа полиуретанске гуме је релативно висока, углавном достиже 28 до 42 МПа, а ТПУ је у средини, око 35 МПа.
Издужење: углавном до 400 до 600, максимум је 1000 процената.
Еластичност: Еластичност полиуретана је релативно висока, али његов губитак хистерезе је такође релативно велики, тако да је стварање топлоте велико. Лако се оштети под условима оптерећења вишеструким савијањем и великим брзинама котрљања.
Тврдоћа: Опсег тврдоће полиуретана је шири од оног код других гума, најнижа је тврдоћа по Шору 10, а већина производа има тврдоћу од 45 до 95. Када је тврдоћа већа од 70 степени, затезна чврстоћа и чврстоћа фиксног издужења су виши од оних од природне гуме. Када је тврдоћа од 80 до 90 степени, затезна чврстоћа, чврстоћа фиксног издужења и чврстоћа на кидање су прилично високе.
Чврстоћа на кидање: Чврстоћа на кидање полиуретана је релативно висока. Када тестна температура порасте на 100-110 степен, јачина кидања је еквивалентна снази стирен-бутадиен гуме.
Отпорност на хабање: Отпорност на хабање полиуретана је веома добра, 9 пута већа од природне гуме и 1 до 3 пута већа од стирен-бутадиен гуме
Захтеви за обраду
ТПУ има двоструке карактеристике пластике и гуме. Управо ове јединствене физичке и хемијске карактеристике захтевају од нас да будемо посебно третирани у дизајну калупа и бризгању.
Дизајн калупа:
1. Дизајн тркача:
Пошто је излив место са највећим притиском, када се притисак убризгавања ослободи, кондензат у изливнику ће повећати отпор због еластичног ширења, што ће проузроковати да се млазница залепи за предњи калуп. Због тога, приликом пројектовања калупа, треба повећати нагиб излива из калупа што је више могуће. . Величина малог краја спруве не може бити мања од пречника млазнице машине за бризгање. Повећање величине великог краја захтева додатно време хлађења и продужава циклус убризгавања. Због тога се повећање нагиба вађења углавном остварује скраћивањем дужине излива.
У нормалним околностима, пречник малог краја главног канала је око 2,5 до 3.0 мм, пречник великог краја је мањи од 6.0 мм, а дужина не би требало да прелази 40 мм. На крају главног канала треба поставити хладни бунар истог или мало већег пречника као и велики крај за прикупљање хладног лепка и закопчавање излаза воде.
Пречник тркача треба да зависи од структуре производа и дужине тркача. Уопштено говорећи, не би требало да буде мањи од 4.{1}}мм. Шант канал има кружни облик да би се постигао бољи ефекат хлађења.
2. Дизајн капије:
Због лоше флуидности ТПУ-а, дубина и ширина капије треба да буду веће од оних код других термопластичних материјала како би се избегла недоследност између бочног и уздужног скупљања узрокованог млазом и молекуларном оријентацијом колоида који пролази кроз капију , док је дужина димензија Мања од обичних да би се олакшао пролаз колоида. Предугачка капија ће проузроковати избацивање колоида током пуњења, што ће утицати на изглед производа. Треба избегавати у највећој могућој мери капије за клинове које могу да изазову прекомерно смицање и стварање топлоте.
3. Дизајн издувног жлеба:
Издув калупа мора бити довољан да спречи изгоревање производа, посебно када се правац пуњења гуменог материјала нагло промени и део где се производ коначно пуни, обратите посебну пажњу на подешавање издува. Дубина издувног жлеба треба разликовати према врсти ТПУ. Понекад је дубина издувног жлеба само 0.01 мм, а на издувном жлебу ће се створити драперија, што има важну везу са посебним својствима материјала ТПУ-а.
4. Дизајн система за хлађење:
Ефекат хлађења калупа је бољи. За друге термопластичне материјале, све док смрзнути слој на површини производа има довољну чврстоћу током бризгања, производ се може избацити и извадити из калупа на вишој температури. За ТПУ, када је температура висока, водоничне везе између молекула се не обнављају, а затезна чврстоћа производа је ниска. Присилно избацивање и вађење из калупа само ће довести до деформације производа. Кључ је потпуно опорављен, а ТПУ се може извадити само када ТПУ има довољну снагу, што захтева да ефекат хлађења калупа буде бољи.
5. Одређивање брзине скупљања:
Стопа скупљања ТПУ-а у великој мери варира у зависности од бренда ТПУ који се користи, дебљине и структуре производа, као и температуре и притиска током бризгања, а њен опсег је између {{0}}.1 процената и 2.0 процената . Приликом пројектовања калупа, не само да треба да се позивате на податке о брзини скупљања сировине, већ и на структуру и дебљину производа да бисте проценили температуру и притисак убризгавања који ће се користити у бризгању и извршити одговарајуће корекције. За производе са дебљим локалним адхезивним позицијама, притисак потребан за бризгање је већи, а брзина скупљања обликованог производа је мања, тако да је потребно смањити брзину скупљања ТПУ. За производе са релативно уједначеним положајем лепка и дебелим производом, вредност степена скупљања треба на одговарајући начин повећати.
Ињекциона обрада
1. Сушење сировина Пошто продор влаге може деградирати ТПУ
Када садржај влаге у ТПУ-у премаши 0.2 процента, не утиче само на изглед производа, већ су и механичка својства очигледно погоршана, а бризгани производ има слабу еластичност и ниску чврстоћу. Због тога треба да се суши на температури од 80 степени до 110 степени 2 до 3 сата пре бризгања.
2. Чишћење бурета
Цијев машине за бризгање треба очистити, а мешање врло мало других сировина ће смањити механичку чврстоћу производа. Бачве очишћене АБС, ПММА и ПЕ треба поново очистити ТПУ материјалом млазница пре бризгања, а остатак материјала у бурету треба уклонити ТПУ материјалом за млазнице.
3. Контрола температуре обраде
Температура обраде ТПУ-а има пресудан утицај на коначну величину, изглед и деформацију производа. Температура зависи од степена коришћеног ТПУ-а и специфичних услова дизајна калупа. Општи тренд је да да би се постигла мала стопа скупљања, температура обраде треба да се повећа; да би се добила велика стопа скупљања, температура обраде треба да се снизи. Чак и унутар нормалног опсега температуре обраде ТПУ-а, ако сировина остане у бурету предуго, то ће довести до термичке деградације ТПУ-а, а преостали материјал у бурету треба испразнити пре бризгања. Контрола температуре млазнице је такође веома важна. У нормалним околностима, требало би да буде око 5 степени виша од температуре предњег краја цеви.
4. Контрола брзине и притиска убризгавања
Мања брзина убризгавања и дуже време задржавања ће побољшати молекуларну оријентацију, и иако се може добити мања величина производа, деформација производа ће бити већа, а разлика између попречног и уздужног скупљања ће бити велика. Велики притисак задржавања ће такође проузроковати прекомерно компримовање колоида у калупу, а величина производа након вађења је већа од величине шупљине калупа.
5. Контрола брзине топљења и повратног притиска
ТПУ материјал је осетљивији на смицање. Када је топлота смицања коју генерише велика брзина топљења и противпритисак превисоки, то ће довести до термичке деградације ТПУ-а. Због тога се за топљење ТПУ углавном користи мала или средња брзина. Ако је циклус бризгања дуг, треба користити функцију одложеног топљења, а отварање калупа ће почети након што се топљење заврши, како би се спречило да сировине остану предуго у бурету и деградирају.
