Vpliv mehkega segmenta poliuretana elastomerja na njegove mehanske lastnosti
Uretanski elastomer (PUE) se sintetizira predvsem iz oligomernih poliol, poliisocianatov in verižnih razširitev kot surovin. Njegove mehanske lastnosti je mogoče prilagoditi v širokem razponu. Sintetiziranje je mogoče z izbiro primernih surovin glede na potrebe za pripravo izdelkov, ki ustrezajo potrebam. Na splošno oligomerni poliol predstavlja mehek segment poliuretana, poliizocianata in verižnega razširitvenega dela, mikrofazno ločevanje pa se pojavlja med mehkim segmentom in trdim segmentom, tako da ima PUE odlično zmogljivost. Obstaja veliko klasifikacijskih metod za PUE: po svoji tehnologiji obdelave se lahko razdeli na tri vrste: tip livanja, termoplastični tip in tip mešanja; v skladu s postopkom kemične reakcije se lahko razdeli na metodo v enem koraku in metodo v dveh korakih; Vrste alkohola lahko razdelimo na tip polietra in tip poliestra.
1 Eksperimentalni del
1.1 Surovine in instrumenti
Tetrahidrofuran homopolieter poliol (PTMG): Mn=1000 in Mn=2000, Japonska Mitsubishi Chemical Corporation, industrijski izdelek; Polikaprolaktonski poliol (PCL): Mn=2000, Japonska Daicel Chemical Industry Co., Ltd., industrijski izdelki; polibutilen adipat diol (PBA, Mn=1000, 2000), polietilen adipat diol (PEA, Mn=2000): Yantai Huada Chemical Co., Ltd., industrijski proizvodi; Polikarbonat diol (PCDL): Mn=2000, Asahi Kasei Chemical Co., Ltd., industrijski izdelek; 4, 4' – Difenilmetan diisocianat (MDI): Yantai Wanhua Polyurethane Co,Ltd., industrijski proizvod; 1, 4 – Butanediol (BDO): Kemična rastlina Peking, analitični razred; Dibutiltin dilaurat (T12): Tianjin Ruijinte Chemicals Co, Ltd., razred reagenta.
Elektronski univerzalni preskusni stroj: Model CMT6104, Shenzhen Xinsansi Merilna tehnologija Co,Ltd.; Gumijasti durometer: Model LX-A, Yingkou Experimental Materials Factory.
1.2 Sinteza PUE
1.2.1 Priprava prepolymerja
Dehidriraj oligomerni poliol pod vakumom pri 100 ~ 110 °C za 2h, ohladi na 50 ~ 55 °C za uporabo; prelijte taljeno MDI v tri vratno steklenico, Pri padu temperature MDI na 50 ~55°C, dodajte meterirano Za dobre poliole oligomera, prvo reagirajte naravno 30 minuta brez greja, a nato 2 časa mešajte i grejte pri temperaturi 80~85 °C, uzete vzorce za analiziranje masnih frakcija NCO-a, i končajte reakciju, ko je vrednost analize blizu vrednosti dizajna. Prelimer je mogoče dobiti, ki je zaprt in shranjen za kasnejše uporabo.
1.2.2 Priprava elastomerja
Stehtamo ustrezno količino prepolymera, sorazmerno dodamo BDO in T12, hitro in enakomerno premešamo, vlijemo v predhodno seglo 120°C ploščato plesnijo in 30 minut pritiskamo in zdravimo, ko doseže gelsko točko. Mehanske lastnosti so testirali po ozdravitvi 18h v pečici pri sobni temperaturi 24h.
1.3 Preskusna metoda
Vsebnost NCO se določi glede na HG/T2409-1992; Shore A trdota se določi v skladu z GB/T531.1-2008; 300% natezni stres, raztegovanje pri prekinitvi in natezna trdnost se določijo v skladu z GB/T528-2009; jakost solze se določi glede na GB/T531.1-2008 GB/T529-2008 določitev.
2.1 Vpliv poliola oligomerja na mehanske lastnosti PUE
Različne vrste in molekularne strukture oligomernih poliol imajo neposreden vpliv na mehanske lastnosti PUE. Uporaba polietra poliol in poliester poliol z enako relativno molekulsko maso (obe 2000), ohranite masni delež mehkega segmenta pri 55%, Sintetizirajte prelymer s MDI, koeficient verige [n(OH) u sistemu: n(NCO )] je 1, prepolimer je chain-extended s BDO, a mehaničke lastnosti pripravljene PUE prikazane u Tabeli 1.
Iz tabele 1 je mogoče videti, da ko je w(NCO) prelymera enak, so mehanske lastnosti PUE, katerih mehki segment so PCL, PBA, PEA in PCDL, na splošno boljše od tistih, katerih mehki segment je PTMG. To je zato, ker PCL, PBAPEA in PCDL so vsi poliesterski polioli z esterskimi skupinami znotraj, medtem ko je PTMG poliol z eterskimi skupinami znotraj, esterske skupine pa so bolj polarne kot eter skupine, zaradi česar se ustvarja notranjost poliuretana lažje Vodikovih vezi, mehanske lastnosti pa so boljše. V poliester PUE, ker PCDL vsebuje karbonatno skupino, je polarnost največja, pridobljeni PUE pa ima najvišjo stopnjo kristalnosti v mehkem segmentu, zato sta njegova trdota in natezna trdnost najvišja, razteznitev pri odmoru pa najnižja; vsebnost ester skupine v PCL Najnižja trdota in natezna trdnost obale ter najvišja razteznitev ob odmoru; PBA in PEA imata več pea esterskih skupin, ker pa verižni razširitvenik uporablja BDO, je število ogljikovih atomov med dvema hidroksilnim skupinama 4, PEA pa ima 2 atoma ogljika manj kot PBA. Struktura PBA in BDO je bolj podobna, posledični poliuretan je bolj reden, kristalnost pa močnejša. Zato je delovanje PUE, ki ga sintetizira PBA kot mehek segment, boljše od delovanja pea.
2.2 Vpliv relativne molekulske mase oligomernega poliola na mehanske lastnosti PUE
Za sintezo poliuretana se uporabljajo enaki polioli oligomer z različnimi relativnim molekulskimi utežmi, saj je velikost mehkega segmenta različna, drugačen pa je tudi vpliv na mehanske lastnosti PUE. Uporabite poliol poliol in poliester poliol z različnimi relativnim molekulskimi utežmi, ohranite isti w(NCO), sintetizirajte prepolymer z MDI, uporabite BDO kot verižni podaljšek, in verižni podaljšek koeficient je 1. Mehanske lastnosti pripravljenega elastomerja so prikazane v preglednici 2.
Kot je mogoče videti iz preglednice 2, ali je poliester PUE sintetizira PBA ali polieter PUE sintetizira PTMG, ko je w(NCO) prelymera enak, s povečanjem relativne molekulske mase poliola oligomera, bo PUE zmanjšan. Trdota, 300% natezni stres, natezna trdnost in moč solze so se zmanjšali, podaljšanje pri odmoru pa se je povečalo. Ko se relativna molekulska masa poliola oligomera poveča, se zmanjša polarnost pripravljene PUE, kar ne ugaja nastanek vodikovih vezi, zmanjša se stopnja ločitev mikrofaze med mehkimi in trdimi segmenti, zmanjšajo pa se tudi sorodna trdota, moduli in trdnost; Relativna molekulska masa oligomernih poliol se poveča, kar oslabi interakcijo med vodikovimi vezmi, zmanjša kristalizacijo nagnjenost mehkih segmentov, ohranja visoko elastičnost PUE, in poveča raztegljivost ob prekinitvi.
2.3 Vpliv vsebnosti NCO na mehanske lastnosti poliuretanih elastomerjev
Različna vsebnost NCO prelymera bo privedla do različne vsebnosti mehkega segmenta sintetičnega PUE, s čimer vpliva na mehanske lastnosti elastomera. Prvič, poliol in poliester poliol iste relativne molekulske mase sta bila uporabljena za sintezo prepolimerov z različnimi vrednostmi NCO z MDI. Fizikalne in mehanske lastnosti so prikazane v tabeli 3.
Iz preglednice 3 je mogoče ugotoviti, ali je poliester PUE sintetizira PBA ali polieter PUE sintetizira PTMG, s povečanjem prepolymer w (NCO), trdoto, 300% natezni stres, natezno moč in strganje moči PUE povečanje. Moč lomanja se poveča, medtem ko se razteznost pri prekinitvi zmanjša. To je zato, ker je višja w(NCO) v prepolymeru, višja je vsebnost poliisocianata, hkrati pa se bo povečala količina razširitve verige, ki bo povečala vsebnost trdega segmenta PUE in povečala trdoto; w(NCO) v prelymerju se bo povečala. ), skupine sečn se povečajo, polarnost poliuretana postane večja, stopnja ločitev mikrofaz pa se poveča za povečanje modula in trdnosti; povečanje w(NCO) olajša oblikovanje vodikovih vezi znotraj poliuretana, interakcija vodikovih vezi pa se povečuje. velike, tako da se razteznost zmanjša.
2.4 Vpliv razširitvenega koeficienta verige na mehanske lastnosti PUE
Če je verižni razširitveni koeficient drugačen, bo količina uporabljenega verižnega podaljšeka drugačna, kar bo vodilo do različne vsebnosti sintetičnega PUE mehkega segmenta in tako vplivalo na mehanske lastnosti PUE. Z uporabo polietra poliola in poliestra enake relativne molekulske mase, obdrži enako w(NCO), sintetiziranje polimera z MDI, nato spreminjanje verižnega podaljševanja koeficienta in uporabo BDO za podaljšanje verige prepolymerja, pripravljena PUE mehanika Učinkovitost je prikazana v tabeli 4.
Iz preglednice 4 je mogoče ugotoviti, ali je poliester PUE sintetiziraNBA ali polieter PUE, sintetičen z PTMG, Ko je w(NCO) prepolimera isti, s povecajem koeficienta podaljke verige, 300% hardness PUE, 300% Natezni stres, izduzavanje pri lomu, natezna jakost i jacina poduzanja prvo se povecala, a nato se snizila, in mehanske lastnosti so bile najboljše, ko je bil koeficient razširitve verige 1,00. To je zato, ker ko je verižni podaljšek koeficient 1,00, poliuretan elastomer ima običajno obliko dolgo verižne molekule z najvišjo stopnjo linearnosti, IN PUE ima najboljše mehanske lastnosti v tem trenutku. Kadar je koeficient razširitve verige nižji od 1,00, zaradi premajhne količine razširitve verige ni mogoče tvoriti makromolekularnih dolgih verig in je učinkovitost poliuretana nizka; kadar je koeficient razširitve verige večji od 1,00, lahko zaradi čezmernega razširitvenega sredstva verige izpolnjuje zahteve za razširitev verige. Obstajajo ostanki, in ti ostanki delujejo kot plastiizatorji za razgradnja mehanskih lastnosti PUE.
Sklep
(1) Kadar je prelymer w (NCO) enak: mehanske lastnosti PUE, katerih mehki segment so PCL, PBA, PEA in PCDL, so na splošno boljše od tistih, katerih mehki segment je PTMG; Trdota, 300% natezni stres, natezna trdnost in moč solze se je zmanjšala, medtem ko se je podaljšanje ob prekinitvi povečalo; s povečanjem verižnega podaljševanja koeficienta, trdoto, 300% nategljivega stresa, raztegovanje ob odmoru, natezna trdnost PUE Trdnost in solza trdnost je pokazala trend povečanja najprej in nato zmanjšanje, in ko je bil verižni podaljšek koeficient 1,00, so bile mehanske lastnosti najboljše.
(2) S povečanjem prepolymer w(NCO), trdota, 300% natezni stres, natezna trdnost in solza trdnost PUE povečala, medtem ko se je raztegovanje pri odmoru zmanjšalo.
