تأثير المقطع الناعم لمطاط البولي يوريثين على خواصه الميكانيكية
يتم تصنيع إلاستومر اليوريثان (PUE) بشكل أساسي من بوليولات أوليغومير ، بولي أيزوسيانات وموسعات السلسلة كمواد خام. يمكن تعديل خصائصه الميكانيكية في نطاق واسع. يمكن تصنيعه عن طريق اختيار المواد الخام المناسبة وفقًا لاحتياجات تحضير المنتجات التي تلبي الاحتياجات. بشكل عام ، يشكل oligomer polyol الجزء الناعم من البولي يوريثين ، والبولي إيزوسيانات وموسع السلسلة الذي يشكل الجزء الصلب ، ويحدث فصل الطور الدقيق بين الجزء الناعم والجزء الصلب ، بحيث تتمتع PUE بأداء ممتاز. هناك العديد من طرق التصنيف لـ PUE: وفقًا لتقنية المعالجة الخاصة بها ، يمكن تقسيمها إلى ثلاثة أنواع: نوع الصب ، نوع البلاستيك الحراري ونوع الخلط ؛ وفقًا لعملية التفاعل الكيميائي ، يمكن تقسيمها إلى طريقة من خطوة واحدة وطريقة من خطوتين ؛ يمكن تقسيم أنواع الكحول إلى نوع بولي إيثر ونوع بوليستر.
1 جزء تجريبي
1.1 المواد الخام والأدوات
Tetrahydrofuran homopolyether polyol (PTMG): Mn =1000 and Mn =2000، Japan Mitsubishi Chemical Corporation، industrial product؛ Polycaprolactone polyol (PCL): Mn =2000، Japan Daicel Chemical Industry Co.، Ltd.، industrial Products؛ polybutylene adipate diol (PBA، Mn =1000، 2000)، polyethylene adipate diol (PEA، Mn =2000): Yantai Huada Chemical Co.، Ltd.، المنتجات الصناعية؛ بولي كربونات ديول (PCDL): Mn =2000، Asahi Kasei Chemical Co.، Ltd.، industrial product؛ 4 ، 4 '- ثنائي إيزوسيانات ثنائي الفينيل ميثان (MDI): Yantai Wanhua Polyurethane Co.، Ltd. ، منتج صناعي ؛ 1 ، 4 - بوتانيديول (BDO): مصنع بكين الكيميائي ، درجة تحليلية ؛ Dibutyltin dilaurate (T12): Tianjin Ruijinte Chemicals Co.، Ltd. ، درجة كاشف.
آلة اختبار عالمية إلكترونية: موديل CMT6104، Shenzhen Xinsansi Measurement Technology Co.، Ltd .؛ مقياس التحمل المطاطي: نموذج LX-A ، مصنع Yingkou للمواد التجريبية.
1.2 توليف PUE
1.2.1 تحضير البريبوليمر
يذوى بوليول أوليغومير تحت فراغ عند 100 ~ 110 درجة لمدة ساعتين ، بارد إلى 50 ~ 55 درجة للاستخدام ؛ صب MDI المذاب في زجاجة ثلاثية العنق ، عندما تنخفض درجة حرارة MDI إلى 50 ~ 55 درجة ، أضف المقياس للحصول على بوليولات أوليغومر جيدة ، تفاعل أولاً بشكل طبيعي لمدة 30 دقيقة دون تسخين ، ثم قلّب وسخن لمدة ساعتين عند 80 ~ 85 درجة ، خذ عينات لتحليل الكسر الكتلي لضابط الصف ، وإنهاء التفاعل عندما تكون قيمة التحليل قريبة من قيمة التصميم. يمكن الحصول على البوليمر المسبق ، والذي يتم غلقه وتخزينه لاستخدامه لاحقًا.
1.2.2 تحضير المطاط الصناعي
قم بوزن كمية مناسبة من البوليمر المسبق ، وأضف BDO و T12 بالتناسب ، وحركها بسرعة وبشكل متساو ، واسكبها في قالب مسطح 120 درجة ، واضغط وعلاج لمدة 30 دقيقة عندما تصل إلى نقطة الهلام. تم اختبار الخواص الميكانيكية بعد المعالجة لمدة 18 ساعة في فرن عند درجة حرارة الغرفة لمدة 24 ساعة.
1.3 طريقة الاختبار
يتم تحديد محتوى NCO وفقًا لـ HG / T 2409-1992 ؛ يتم تحديد صلابة Shore A وفقًا لـ GB / T531. 1-2008؛ يتم تحديد إجهاد الشد بنسبة 300 بالمائة والاستطالة عند الكسر وقوة الشد وفقًا لـ GB / T 528-2009 ؛ يتم تحديد قوة التمزق وفقًا لتحديد GB / T531. 1-2008 GB / T 529-2008.
2.1 تأثير بوليولات أوليغومر على الخواص الميكانيكية لـ PUE
الأنواع المختلفة والتركيبات الجزيئية لبوليولات أوليغومير لها تأثير مباشر على الخواص الميكانيكية لـ PUE. استخدم بولي إيثر بوليول وبوليستر بوليول بنفس الكتلة الجزيئية النسبية (كلاهما 2000) ، واحتفظ بالجزء الكتلي للجزء الرخو عند 55 في المائة ، وصنع البوليمر الأولي باستخدام MDI ، ومعامل تمديد السلسلة [n (OH) في النظام: n (NCO)] هي 1 ، البوليمر المسبق ممتد بسلسلة مع BDO ، والخصائص الميكانيكية لـ PUE المحضرة موضحة في الجدول 1.
يمكن أن نرى من الجدول 1 أنه عندما يكون w (NCO) للبوليمر المسبق هو نفسه ، فإن الخصائص الميكانيكية لـ PUE التي يكون الجزء الناعم منها PCL و PBA و PEA و PCDL أفضل بشكل عام من تلك التي يكون الجزء الناعم منها هو PTMG. هذا لأن PCL و PBAPEA و PCDL كلها بوليولات بوليستر مع مجموعات إستر بداخلها ، في حين أن PTMG عبارة عن بولي إيثر بوليول مع مجموعات إيثر بداخلها ، ومجموعات الإستر أكثر قطبية من مجموعات الأثير ، مما يجعل الجزء الداخلي من البولي يوريثين أسهل ، يتم إنشاء روابط هيدروجينية ، والخواص الميكانيكية أفضل. في بوليستر PUE ، نظرًا لأن PCDL يحتوي على مجموعة كربونات ، فإن القطبية هي الأكبر ، و PUE الذي تم الحصول عليه لديه أعلى درجة من التبلور في الجزء الناعم ، لذلك تكون صلابة وقوة الشد هي الأعلى ، والاستطالة عند الكسر هي الأدنى ؛ محتوى مجموعة الإستر في PCL أدنى شد A صلابة وقوة شد ، وأعلى استطالة عند الكسر ؛ يحتوي PBA و PEA على المزيد من مجموعات إستر PEA ، ولكن نظرًا لأن موسع السلسلة يستخدم BDO ، فإن عدد ذرات الكربون بين مجموعتي الهيدروكسيل هو 4 ، ويحتوي PEA على ذرتين كربون أقل من PBA. هيكل PBA و BDO أكثر تشابهًا ، والبولي يوريثين الناتج أكثر انتظامًا ، والتبلور أقوى. لذلك ، فإن أداء PUE المركب بواسطة PBA كقطعة ناعمة أفضل من أداء PEA.
2.2 تأثير الوزن الجزيئي النسبي لأوليجومير بوليول على الخواص الميكانيكية للـ PUE
يتم استخدام نفس النوع من البوليولات ذات الأوزان الجزيئية النسبية المختلفة لتصنيع البولي يوريثين ، نظرًا لاختلاف حجم الجزء الناعم ، كما يختلف التأثير على الخصائص الميكانيكية لـ PUE. استخدم بولي إيثر بوليول وبوليستر بوليول بأوزان جزيئية نسبية مختلفة ، واحتفظ بنفس الوزن (NCO) ، وصنع البوليمر الأولي باستخدام MDI ، واستخدم BDO كموسع سلسلة ، ومعامل تمديد السلسلة هو 1. الخصائص الميكانيكية للإلاستومر المحضر موضحة في الجدول 2.
كما يتضح من الجدول 2 ، سواء كان بوليستر PUE تم تصنيعه بواسطة PBA أو بولي إيثر PUE المركب بواسطة PTMG ، عندما يكون w (NCO) للبوليمر المسبق هو نفسه ، مع زيادة الوزن الجزيئي النسبي لأوليجومير بوليول ، سيتم تخفيض PUE. انخفضت الصلابة و 300 بالمائة من إجهاد الشد وقوة الشد وقوة التمزق ، بينما زادت الاستطالة عند الكسر. عندما تزداد الكتلة الجزيئية النسبية لأوليجومير بوليول ، تنخفض قطبية PUE المحضر ، مما لا يؤدي إلى تكوين روابط هيدروجينية ، وتضعف درجة الفصل الدقيق بين الأجزاء اللينة والصلبة ، والصلابة ذات الصلة ، المعامل ويتم تقليل القوة. تزداد الكتلة الجزيئية النسبية لبوليولات أوليغومير ، مما يضعف التفاعل بين الروابط الهيدروجينية ، ويقلل من ميل التبلور للقطاعات اللينة ، ويحافظ على المرونة العالية لـ PUE ، ويزيد من الاستطالة عند الكسر.
2.3 تأثير محتوى NCO على الخواص الميكانيكية لدائن البولي يوريثين
سيؤدي محتوى NCO المختلف للبوليمر المسبق إلى محتوى مختلف للجزء الناعم من PUE الاصطناعي ، مما يؤثر على الخواص الميكانيكية للإلاستومر. أولاً ، تم استخدام بولي إيثر بوليول وبوليستر بوليول من نفس الكتلة الجزيئية النسبية لتركيب البوليمرات الأولية بقيم NCO مختلفة باستخدام MDI. تظهر الخواص الفيزيائية والميكانيكية في الجدول 3.
يمكن أن نرى من الجدول 3 أنه سواء كان بوليستر PUE تم تصنيعه بواسطة PBA أو بولي إيثر PUE المركب بواسطة PTMG ، مع زيادة البوليمر الأولي مع (NCO) ، الصلابة ، إجهاد الشد بنسبة 300 بالمائة ، قوة الشد وقوة التمزق من زيادة PUE. تزداد قوة الكسر ، بينما يقل الاستطالة عند الكسر. هذا لأنه كلما زاد عدد (NCO) في البوليمر المسبق ، زاد محتوى البولي أيزوسيانات ، وفي الوقت نفسه ، ستزداد كمية موسع السلسلة ، مما سيزيد من محتوى الجزء الصلب من PUE ويزيد من الصلابة ؛ ستزداد w (NCO) في البوليمر المسبق. ) ، تزداد مجموعات اليوريثان ، وتصبح قطبية البولي يوريثين أكبر ، وتزداد درجة فصل الطور الدقيق لزيادة المعامل والقوة ؛ تسهل زيادة w (NCO) تكوين روابط هيدروجينية داخل البولي يوريثين ، ويزيد تفاعل الرابطة الهيدروجينية. كبير ، لذلك ينخفض الاستطالة.
2.4 تأثير معامل تمديد السلسلة على الخواص الميكانيكية لـ PUE
إذا كان معامل تمديد السلسلة مختلفًا ، فسيكون مقدار موسع السلسلة المستخدم مختلفًا ، مما سيؤدي إلى محتوى مختلف للجزء اللين الصناعي PUE ، مما يؤثر على الخصائص الميكانيكية لـ PUE. باستخدام بولي إيثر بوليول وبوليستر بوليول من نفس الكتلة الجزيئية النسبية ، مع الاحتفاظ بنفس الوزن (NCO) ، وتكوين بوليمر أولي باستخدام MDI ، ثم تغيير معامل تمديد السلسلة ، واستخدام BDO لتمديد سلسلة البوليمر المسبق ، ميكانيكا PUE المعدة يظهر الأداء في الجدول 4.
يمكن أن نرى من الجدول 4 أنه سواء كان بوليستر PUE تم تصنيعه بواسطة PBA أو بولي إيثر PUE المركب بواسطة PTMG ، عندما يكون w (NCO) للبوليمر المسبق هو نفسه ، مع زيادة معامل تمديد السلسلة ، صلابة PUE ، 3 00 بالمائة زاد إجهاد الشد والاستطالة عند الكسر وقوة الشد وقوة التمزق أولاً ثم انخفضت ، وكانت الخواص الميكانيكية هي الأفضل عندما كان معامل تمديد السلسلة 1. 00. هذا لأنه عندما يكون معامل تمديد السلسلة 1. 00 ، يميل البولي يوريثان المطاطي إلى تكوين جزيء طويل السلسلة بأعلى درجة من الخطية ، ويتمتع PUE بأفضل الخواص الميكانيكية في هذا الوقت. عندما يكون معامل تمديد السلسلة أقل من 1. 00 ، بسبب عدم كفاية الكمية من موسع السلسلة ، لا يمكن تشكيل سلاسل طويلة جزيئية كبيرة ، وأداء البولي يوريثين منخفض ؛ عندما يكون معامل تمديد السلسلة أكبر من 1.00 ، بسبب عامل تمديد السلسلة المفرط ، فإنه يمكن أن يفي بمتطلبات تمديد السلسلة. توجد بقايا ، وتعمل هذه البقايا كملدنات لتقليل الخواص الميكانيكية لـ PUE.
خاتمة
① عندما يكون البوليمر المسبق w (NCO) هو نفسه: الخصائص الميكانيكية لـ PUE التي يكون الجزء الناعم منها PCL و PBA و PEA و PCDL أفضل بشكل عام من تلك التي يكون الجزء الناعم منها هو PTMG ؛ الصلابة ، 3 00 بالمائة من إجهاد الشد وقوة الشد وقوة التمزق انخفضت ، بينما زادت الاستطالة عند الكسر ؛ مع زيادة معامل تمديد السلسلة ، الصلابة ، إجهاد الشد بنسبة 300 في المائة ، الاستطالة عند الكسر ، قوة الشد لـ PUE أظهرت القوة وقوة التمزق اتجاهًا للزيادة أولاً ثم التناقص ، وعندما كان معامل تمديد السلسلة 1.00 ، فإن القوة الميكانيكية كانت الخصائص الأفضل.
② مع زيادة البوليمر المسبق w (NCO) ، زادت الصلابة و 300 بالمائة من إجهاد الشد وقوة الشد وقوة التمزق لـ PUE ، بينما انخفض الاستطالة عند الكسر.
