Poliuretán szerkezete, tulajdonságai, gyártási, alkalmazási
Poliuretánok heteroláncú szintetikus polimerek. Poliuretánok eltérhetnek egymástól egy lánc szerkezete, a kémiai természete és tulajdonságai, de egyesülnek a jelenléte a gerincét a makromolekula uretán csoportokat -NHCOO-.
A száma uretáncsoportokat függ molekulatömege az adott poliuretán és az arányok a kiindulási komponensek szintézise során. Jellegétől függően az utóbbinak makromolekulák poliuretánok tartalmazhat más funkciós csoportokat: éter és észter (poliéter), karbamid (polyurethaneurea) izocianurát (poliuretanizotsianuraty) amid (poliamidouretany), kettős kötések (polidienuretany), amelyek együtt az uretán-csoport határozza komplex polimer tulajdonságait. Számának növelésével a funkciós csoportok a molekula egyik vagy mindkét komponens szerezni három vagy több elágazó vagy térhálósított polimerek.
A szerkezete és tulajdonságai poliuretánok lehet tág határok között változtatható a megfelelő kiindulási anyagokból. Ezek közé a néhány polimerek, amelyek segítségével irányítottan szabályozni száma térhálók, a rugalmasságot, a polimer molekulák és a természet intermolekuláris kölcsönhatások. Ez lehetővé teszi, hogy megkapjuk a különböző anyagok poliuretán szintetikus szálak, kemény és lágy elasztomerek, merev és flexibilis habok, különböző hőre keményedő bevonatok és műanyagok.
A szokásos megnevezése poliuretánból az ukrán piacon a PU vagy PU. De találkozhat más megnevezése: PUR (poliuretán), TPE-U vagy TPU vagy TPUR vagy TP uretán (hőre lágyuló poliuretánból), RTPU (merev, hőre lágyuló poliuretán) hab - poliuretán hab.
Általában, poliuretánok szerkezete határozza meg az intermolekuláris kölcsönhatások az anyagban: hidrogénatom, ionos kötések; dipól-dipól, van der Waals kölcsönhatások.
A formáció a hidrogénkötés protondonorok hidrogénatom uretán csoportokat tartalmaznak. Abban az esetben, polyurethaneureas és poliamidouretanov hidrogének megfelelő funkciós csoportokat.
protonakceptort karbonilokat felsorolt csoportok. Karbonilek vagy észtercsoportok esetében uretánok. Vagy éterkötések esetében származó poliuretánok polioxialkilén-glikolok.
Uretán, karbamid és más csoportok a poliuretán szerkezet, szintén részt vesz a dipólus-dipólus kölcsönhatások. Ennek eredményeként, hogy létezik egy specifikus intermolekuláris kölcsönhatása erők szerkezetének poliuretánok, amelynek társult (domén képződés) termodinamikailag összeegyeztethetetlen a tömeg a fő láncok a polimerek, de kapcsolódó kémiailag. Mivel az ilyen inkompatibilitás jelentkezik mikrofázisszétválás (microsegregation) a szupramolekuláris szinten. Ebben a fázisban, alakított társult, egyfajta erősítő „aktív töltőanyag” a poliuretánok. Közelebbről, ez a magyarázata a megszerzésének lehetőségét poliuretán-alapú anyagok, amelyek nagy szerkezeti tulajdonságok (szilárdság, keménység, szakítószilárdság) beadása nélkül aktív töltőanyagok.
Abban az esetben, a formáció a ciklusos polyurethaneureas domének. Az úgynevezett szegmentált poliuretánok (blokpoliuretanah) szintetizált izocianát prepolimerek, amelyek aránya az izocianát és a hidroxilcsoportok nagyobb, mint kettő, és ekvimoláris mennyiségű kis molekulatömegű diol, mint egy lánchosszabbítószer, a domén struktúra miatt képzett, nagy koncentrációjú uretáncsoportokat a szomszédos blokkok. A ionomerek úgynevezett kationos poliuretánok, domén struktúra, vannak kialakítva a formájában a kvaterner ammónium vegyületek.
Minden intermolekuláris kölcsönhatások is szerepet játszhatnak a fizikai térhálósító poliuretánból. Az erősítő hatások jelenléte miatt a domain bemutatott szerkezetekkel csak aggregált:
1) egy nem-specifikus jellegét kölcsönhatások, például, az Advent a kristályosság alkalmazásával kristályosítható alifás diizocianátok és diolok, így poliuretánok rost és bizonyos hőre lágyuló elasztomerek;
2) egy erős összetartó kölcsönhatás segítségével aromás diolok és aromás poliéter-diolok előállítására hőre lágyuló elasztomerek;
3) a jelenléte a kémiai keresztkötés öntött poliuretánok, habok, elasztomerek, ragasztók és festék bevonatok.
Erős intermolekuláris kölcsönhatások határozzák térbeli rács poliuretánok specificitás: képződik csak a fizikai térhálósított termoplasztikus elasztomerek, műanyagok és rostok, ez biztosítja tulajdonságok kvazisetchatyh anyagok: nagy szilárdság szobahőmérsékleten, keménység, és így tovább. Ahhoz, hogy a nagy szilárdsági jellemzői a töltetlen poliuretán, működhet magas hőmérsékleten, meg kell keverni a térbeli rácsot a fizikai és kémiai térhálósítást. És ez utóbbiak száma kicsinek kell lennie. Ellenkező esetben, a kémiai kötések akadályozza a szabad oldallánc-konformáció poliuretánból, és ennek megfelelően, a végrehajtás a erők az intermolekuláris kölcsönhatások.
A jelenléte intermolekuláris kölcsönhatások határozza meg a jellemzőit a relaxációs viselkedését a poliuretánok. Egyrészt, ez egy jelentős csökkenése mechanikai teljesítményt többszörös hatása miatti terheléseket részleges megsemmisítése fizikai kapcsolatokat, beleértve a fejlődő hatása alatt a hőmérséklet. Másrészt labilis egyensúlyi jellege fizikai kapcsolatokat, és ezáltal képesek újraelosztás és helyreállítási eltávolítása után a terhelés és a pihenés. Ez magyarázza a regenerációs tulajdonságait poliuretán, amely különösen nyilvánvaló abban az esetben, habok.
tulajdonságok
A tulajdonságait poliuretánok nagyon eltérőek. Ezek természetétől függ és a lánc a szakaszok hossza közötti uretán-csoportokat, a lineáris szerkezet az anyag vagy háló, molekulatömeg, a kristályosság mértéke. Poliuretánok lehetnek viszkózus folyékony vagy szilárd amorf vagy kristályos anyagok, a merevsége, amely kinyúlik az elasztomer lágy rugalmas gumi keménysége kemény műanyag: Shore keménysége 15 skálán a 60 a skálán D.
A legnagyobb gyakorlati jelentőséggel bírnak a poliuretán elasztomerek, amelyek jellemzője a magas értékek a szilárdság és szakítószilárdság, jó dielektromos tulajdonságokkal, kopásállóság, ellenállás a duzzanat a különböző olajok és oldószerek, valamint a az ózon és a sugárzásnak ellenálló. Ezek vízálló, mutatnak nagy ellenállás a mikroorganizmusok és penészgombák. Egyesek szerint a fizikai és mechanikai tulajdonságait a poliuretánok jobbak, nem csak az összes típusú gumiból és kaucsukból, hanem a fémek.
Poliuretán ad a terméknek egy sor hasznos funkciók elérhetetlen a hagyományos gumik.
Először is, ez a megnövekedett keménység, amely lehetővé teszi a használatát a poliuretán termékek alapján működő különösen komoly mechanikai igénybevételnek, mint például a hidegen hengerelt acél, vagy hajlékony tengelyek.
Másodszor, páratlan tartósságot és kopásállóságot. Öntött poliuretánok jobbak a gumi, műanyagok és fémek annak kopásállóság több alkalommal.
Harmadszor, nagy keménységű poliuretán fenntartja a magas rugalmasság: limit deformáció nyúlás általában nem kevesebb, mint 350%. Ez biztosítja rendkívül nagy szilárdságú legfeljebb 50 MPa.
Az állandó dinamikus terhelési viszonyok, a felső határa a működési hőmérséklet a poliuretánok 120 ° C-on Alacsonyabb hőmérséklet nem gyakorolt nagy befolyást a tulajdonságairól poliuretán elasztomerek akár -70 ° C-on
Öntött technológia öntvény alkatrészek poliuretán előállítását teszi lehetővé termékek szinte bármilyen alakú és méretű nem állnak rendelkezésre a kialakulását gumi termékek. A magas költségek gumitermékek lehetővé poliuretánból versenyezni gumi és az ár tekintetében.
Poliuretán elasztomerek kitűnően ellenállnak olajok és oldószerek, és alkalmas a használatra kenőolajok, ásványolaj és származékai, de a művelet gyártásával poliuretánok mutatja, hogy azok nagyon gyorsan megsemmisül, ha ki vannak téve a acetont, salétromsavat tartalmazó vegyületek nagy százaléka a klór (sósav, folyékony klór), formaldehidet, hangyasavat és foszforsav, terpentin, toluol.
A hátrányok közé tartozik poliuretánok és alacsony ellenállás emelt hőmérsékleten lúgokkal, a felhalmozódása a maradó alakváltozás mellett tartós stressz, erős függése a fizikai és mechanikai tulajdonságok a hőmérséklet különbségek.
Primenenie
Poliuretánból feldolgozása gyakorlatilag minden létező technológiai módszerek: extrudálás, öntés, öntés, casting alapfelszereltség. Ezek alapján, kapja meg az összes ismert típusú polimer anyagok és termékek: töltött, erősített, habosított, laminált, lapos, formájában lemezek, tömbök, szakaszok, panelek, szálak, fóliák. Poliuretánból készült termékek egyaránt lehet átlátszó és festett, különböző színekben.
A legszélesebb körben használt az iparban öntött poliuretán elasztomerek, amelyek elő, mint egy nagy méretű termékek és a termékek a közepes méretű:
gumik belső közlekedés, ahol a megbízhatóság 6-7-szer nagyobb, mint a gumik, a szénhidrogén gumikat;
Eszköz, amellyel tárgyakat nyíró iszap, a flotációs egységek, hidrociklonok és csövek használt a bányászatban;
övek szövőgépek;
szállítószalagok;
különböző tömítő részek;
gépalkatrészek, görgők a textil- és papíriparban;
hidraulikus tömítést eszközök és az olaj-pneumatikus lengéscsillapítók vasúti.
Öntött poliuretán gyártásához használt egyes részeinek belső közlekedés, a különböző tengelyek, fogaskerekek és egyéb termékek a gépipar, a bányászat, repülőgépipar, az autóipar, az olaj és a gáz, az építőipar, a nyomtatás és más iparágakban. Különösen érdekes az a használata a gyártása öntött poliuretán alkatrészek és a rázkódásmentes tömítő elemek.
Az autóiparban, poliuretán, hőre lágyuló elasztomerek széles körben használják gyártásához siklócsapágyak A kormányszerkezet, első felfüggesztés elemek, kormányrúd betétek, önkenésű tömítések, üzemanyag-proof szelepek, olajálló részek.
A cipőipari gyártják kopás talppal, és ezt használjuk műbőr.
Poliuretánok is használják, mint kötőanyagok előállítására faforgácslemez, polimer, hab, fa utánzó hatékony ragasztók és bevonatok az építőiparban és a gépiparban, valamint műfogsor ragasztó, és orvosi ellátás. Köszönhetően értékes tulajdonságokkal rendelkeznek, poliuretán alkalmazása költség-hatékony egy számos iparágban, beleértve a gyártás a tartóelemek, tömítőgyűrűk, tekercs kiterjed, kerekek és görgők
Uretán elasztomerek, mint szerkezeti anyag, és nem egyszerűen cserélje fémek és esetenként felülmúlják teljesítmény jellemzői révén egyedülálló kombinációja a fizikai és mechanikai tulajdonságokat. Azonban, ha megnézi monetáris aránya az ipari termelés különböző poliuretán, 90% -a mennyiség a végrehajtás alá a piacon a poliuretán habok.