Učinak mekog segmenta poliuretanskog elastomera na njegova mehanička svojstva
Uretanski elastomer (PUE) uglavnom se sintetizira iz oligomernih poliola, poliizocijanata i ekstendera lanca kao sirovina. Njegova mehanička svojstva mogu se podesiti u širokom rasponu. Može se sintetizirati odabirom odgovarajućih sirovina prema potrebama za pripremom proizvoda koji zadovoljavaju potrebe. Općenito govoreći, oligomerni poliol čini mekani segment poliuretana, poliizocijanata i ekstendera lanca koji čine tvrdi segment, a odvajanje mikrofa događa se između mekog segmenta i tvrdog segmenta, tako da PUE ima izvrsne performanse. Postoje mnoge metode klasifikacije za PUE: prema tehnologiji obrade, može se podijeliti u tri vrste: tip lijevanja, termoplastični tip i tip miješanja; prema procesu kemijske reakcije, može se podijeliti u metodu u jednom koraku i metodu u dva koraka; Vrste alkohola mogu se podijeliti na polieterski tip i poliesterski tip.
1 Eksperimentalni dio
1.1 Sirovine i instrumenti
Tetrahidrokfuran homopoliether polyol (PTMG): Mn = 1000 i Mn = 2000, Japanska kemijska korporacija Mitsubishi, industrijski proizvod; Polikaprolaktonski poliol (PCL): Mn=2000, Japan Daicel Chemical Industry Co., Ltd., Industrijski proizvodi; polibutilen adipate diol (PBA, Mn=1000, 2000), polietilen adipate diol (PEA, Mn=2000): Yantai Huada Chemical Co., Ltd., industrijski proizvodi; Polykarbonat diol (PCDL): Mn=2000, Asahi Kasei Chemical Co., Ltd., industrijski proizvod; 4, 4' – Difenilmetan diizocijanat (MDI): Yantai Wanhua Polyurethane Co., Ltd., industrijski proizvod; 1, 4 – Butanediol (BDO): Kemijsko postrojenje u Pekingu, analitički razred; Dibutyltin dilaurat (T12): Tianjin Ruijinte Chemicals Co., Ltd., ocjena reagensa.
Elektronički univerzalni stroj za ispitivanje: Model CMT6104, Shenzhen Xinsansi Measurement Technology Co., Ltd.; Gumeni durometar: Model LX-A, Tvornica eksperimentalnih materijala Yingkou.
1.2 Sinteza PUE
1.2.1 Priprema prepolymera
Dehidrirajte oligomer poliol pod vakuumom na 100 ~ 110 ° C za 2h, ohladite na 50 ~ 55 ° C za uporabu; ulijte rastopljeni MDI u trovratnu bocu, kada temperatura MDI padne na 50 ~ 55 ° C, dodajte odmjereno Za dobre poliole oligomera prvo prirodno reagirajte 30 minuta bez grijanja, a zatim miješajte i zagrijavajte 2 sata na 80 ~ 85 °C, uzmite uzorke za analizu masenog udjela DOS-a i završite reakciju kada je vrijednost analize blizu projektne vrijednosti. Može se dobiti prepolymer, koji je zapečaćen i pohranjen za kasniju uporabu.
1.2.2 Elastomer priprema
Izvažite odgovarajuću količinu prepolymera, dodajte BDO i T12 u omjeru, brzo i ravnomjerno promiješajte, ulijte ga u prethodno zagrijanu ravnu kalup od 120 °C i pritisnite i izliječite 30 minuta kada dosegne točku gela. Mehanička svojstva testirana su nakon stvrdnjavanja 18 sati u pećnici na sobnoj temperaturi 24 sata.
1.3 Ispitna metoda
Sadržaj dočasnika određuje se prema HG/T2409-1992; Tvrdoća obale određuje se prema GB /T531.1-2008; 300% vlačni stres, produljenje pri prekidu i vlačna čvrstoća određuju se prema GB / T528-2009; Čvrstoća suza određuje se prema određivanju GB/T531.1-2008 GB/T529-2008.
2.1 Učinak oligomernih poliola na mehanička svojstva PUE
Različiti tipovi i molekularne strukture oligomernih poliola imaju izravan utjecaj na mehanička svojstva PUE. Koristite polieter poliol i poliesterski poliol s istom relativnom molekularnom masom (oba 2000.), držite maseni udio mekog segmenta na 55%, sintetizirajte unaprijedpolimer s MDI, koeficijent proširenja lanca [n(OH) u sustavu: n(NCO)] je 1, predpolimer je lančano proširen BDO-om, a mehanička svojstva pripremljenog PUE prikazana su u tablici 1.
Iz tablice 1. može se vidjeti da kada je w(NCO) predpolimera isti, mehanička svojstva PUE čiji je mekani segment PCL, PBA, PEA i PCDL općenito su bolja od onih čiji je mekani segment PTMG. To je zato što su PCL, PBAPEA i PCDL svi poliesterski polioli s esterskim skupinama unutra, dok je PTMG polieter poliol s unutarnjim eter grupama, a esterske skupine su više polarne od etera, što olakšava unutrašnjost poliuretana Vodikove veze se stvaraju, a mehanička svojstva su bolja. U poliesteru PUE, budući da PCDL sadrži karbonatnu skupinu, polaritet je najveći, a dobiveni PUE ima najviši stupanj kristalnosti u mekom segmentu, tako da su njegova tvrdoća i vlačna čvrstoća najviši, a produljenje pri prekidu najniže; sadržaj esterske skupine u PCL-u Najniža tvrdoća obale A i vlačna čvrstoća, te najveće produljenje u prekidu; PBA i PEA imaju više PEA ester skupina, ali budući da ekstender lanca koristi BDO, broj atoma ugljika između dvije hidroksilne skupine je 4, a PEA ima 2 atoma ugljika manje od PBA. Struktura PBA i BDO je sličnija, dobiveni poliuretan je pravilniji, a kristalnost jača. Stoga je izvedba PUE-a koju PBA sintetizira kao mekani segment bolja od izvedbe PEA.
2.2 Učinak relativne molekularne težine oligomer poliola na mehanička svojstva PUE
Ista vrsta oligomernih poliola s različitim relativnim molekularnim težinama koristi se za sintezu poliuretana, jer je veličina mekog segmenta različita, a utjecaj na mehanička svojstva PUE je također različit. Koristite polieter poliol i poliesterski poliol s različitim relativnim molekularnim težinama, zadržite isti w(NCO), sintetizirajte unaprijedpolimer s MDI-jem, koristite BDO kao ekstender lanca, a koeficijent proširenja lanca je 1. Mehanička svojstva pripremljenog elastomera prikazana su u tablici 2.
Kao što se može vidjeti iz tablice 2, bilo da se radi o poliesteru PUE sintetiziranom od strane PBA ili polietera PUE sintetiziranog PTMG-om, kada je w(NCO) prepolimera isti, s povećanjem relativne molekularne težine oligomer poliola, PUE će se smanjiti. Smanjila se tvrdoća, 300% vlačni stres, vlačna čvrstoća i snaga suza, dok se produljenje pri pauzi povećalo. Kada se poveća relativna molekularna masa oligomernog poliola, polaritet pripremljenog PUE se smanjuje, što ne pogoduje stvaranju vodikovih veza, oslabljen je stupanj odvajanja mikrofa između mekih i tvrdih segmenata, a povezana tvrdoća, modul i čvrstoća se smanjuju; Povećava se relativna molekularna masa poliola oligomera, što slabi interakciju između vodikovih veza, smanjuje tendenciju kristalizacije mekih segmenata, održava visoku elastičnost PUE i povećava produljenje pri prekidu.
2.3. Učinak sadržaja NCO-a na mehanička svojstva poliuretanskih elastomera
Različiti NCO sadržaj prepolymera dovest će do različitog sadržaja mekog segmenta sintetičkog PUE-a, što će utjecati na mehanička svojstva elastomera. Prvo, polieter poliol i poliester poliol iste relativne molekularne mase korišteni su za sintezu apsolimera s različitim NCO vrijednostima s MDI. Fizička i mehanička svojstva prikazana su u tablici 3.
Iz tablice 3 može se vidjeti da li se radi o poliesteru PUE sintetiziranom OD STRANE PBA ili polietera PUE sintetiziranog PTMG-om, s povećanjem prepolymera w (NCO), tvrdoće, 300% vlačnog stresa, vlačne čvrstoće i suze snage PUE-a. Povećava se lomna čvrstoća, dok se produljenje pri prekidu smanjuje. To je zato što što što je veći w(NCO) u predpolimeru, to je veći sadržaj poliizocijanata, a istovremeno će se povećati količina ekstendera lanca, što će povećati sadržaj tvrdog segmenta PUE i povećati tvrdoću; w(NCO) u predpolimeru će se povećati. ), povećavaju se uretanske skupine, polaritet poliuretana postaje veći, a stupanj odvajanja mikrofaze povećava se kako bi se povećao modul i snaga; povećanje w(NCO) olakšava stvaranje vodikovih veza unutar poliuretana, a interakcija vodikove veze se povećava. velika, tako da se izduženje smanjuje.
2.4 Utjecaj koeficijenta proširenja lanca na mehanička svojstva PUE
Ako je koeficijent produžetka lanca različit, količina korištenog ekstendera lanca bit će različita, što će dovesti do različitog sadržaja sintetičkog PUE mekog segmenta, što će utjecati na mehanička svojstva PUE. Koristeći polieter poliol i poliesterski poliol iste relativne molekularne mase, zadržavajući isti w(NCO), sintetizirajući apsolimer s MDI-jem, zatim mijenjajući koeficijent proširenja lanca, a pomoću BDO-a za proširenje lanca prepolymera, pripremljene PUE mehanike Performanse su prikazane u tablici 4.
Iz tablice 4 može se vidjeti da li se radi o poliesteru PUE sintetiziranom OD STRANE PBA ili polietera PUE sintetiziranog PTMG-om, kada je w(NCO) predpolimera isti, s povećanjem koeficijenta proširenja lanca, tvrdoćom PUE, 300% Vlačni naprezanje, produljenje pri prekidu, vlačna čvrstoća i čvrstoća suze prvo su se povećali, a zatim smanjili, a mehanička svojstva bila su najbolja kada je koeficijent proširenja lanca bio 1,00. To je zato što kada je koeficijent produžetka lanca 1,00, poliuretanski elastomer ima tendenciju stvaranja molekule dugog lanca s najvišim stupnjem linearnosti, a PUE ima najbolja mehanička svojstva u ovom trenutku. Kada je koeficijent proširenja lanca niži od 1,00, zbog nedovoljne količine ekstendera lanca, ne mogu se formirati makromolekularni dugi lanci, a performanse poliuretana su niske; kada je koeficijent proširenja lanca veći od 1,00, zbog prekomjernog produžetka lanca, može zadovoljiti zahtjeve proširenja lanca. Postoje ostaci, a ti ostaci djeluju kao plastifikatori za razgradnju mehaničkih svojstava PUE.
Zaključak
(1) Kada je predpolimer w (NCO) isti: mehanička svojstva PUE čiji je mekani segment PCL, PBA, PEA i PCDL općenito su bolja od onih čiji je mekani segment PTMG; Smanjila se tvrdoća, 300% vlačni stres, vlačna čvrstoća i čvrstoća suza, dok se produljenje u prekidu povećalo; s povećanjem koeficijenta proširenja lanca, tvrdoće, 300% vlačnog naprezanja, produljenja u prekidu, vlačne čvrstoće PUE Čvrstoća i čvrstoća suza pokazale su trend povećanja prvo, a zatim i smanjenja, a kada je koeficijent proširenja lanca bio 1,00, mehanička svojstva bila su najbolja.
(2) S povećanjem prepolymera w(NCO) povećala se tvrdoća, 300% vlačni stres, vlačna čvrstoća i čvrstoća suza PUE,dok se produljenje pri prekidu smanjilo.
