O le mea ua ta'uapolyurethaneo le faapuupuuga o le polyurethane, lea e faia e ala i le tali atu o polyisocyanates ma polyols, ma o loo i ai le tele o vaega amino ester (- NH-CO-O -) i luga o le filifili mole.I resini polyurethane synthesized moni, e faaopoopo atu i le vaega amino ester, o loo i ai foi vaega e pei o le urea ma le biuret.Polyols o lo'o i totonu o molelaula filifili umi ma vaega hydroxyl i le pito, lea e ta'ua o "vaega filifili vaivai", a'o polyisocyanates e ta'ua o "vaega filifili malo".
I totonu o resini polyurethane e gaosia e vaega filifili vaivai ma malo, na o se pasene laʻititi o esters amino acid, atonu e le talafeagai le taʻua o le polyurethane.I se tulaga lautele, polyurethane o se faʻaopoopoga o le isocyanate.
O ituaiga eseese o isocyanates e tali atu i le polyhydroxy compounds e gaosia ai fausaga eseese o le polyurethane, ma maua mai ai mea polymer ma mea eseese, e pei o palasitika, paʻu, paʻu, filo, faʻapipiʻi, ma isi.
O le pa'u Polyurethane e a'afia i se ituaiga pa'u fa'apitoa, lea e faia e ala i le taliina o le polyether po'o le polyester ma le isocyanate.E tele ituaiga e mafua ona o ituaiga eseese o mea mata, tulaga o tali, ma auala e feso'ota'i ai.Mai le va'aiga o vaila'au, o lo'o i ai ituaiga polyester ma polyether, ma mai se auala fa'agaioiga, e tolu ituaiga: fa'afefiloi ituaiga, tu'u ituaiga, ma thermoplastic ituaiga.
Synthetic polyurethane pa'u e masani lava synthesized e ala i le tali linear polyester po polyether ma diisocyanate e fausia ai se prepolymer mamafa molecular maualalo, lea e fai i lalo o filifili faaopoopo tali e maua ai se polymer mamafa molecular maualuga.Ona sosoo ai lea ma le fa'aopoopoina o mea fa'afeso'ota'i talafeagai ma fa'avevela e fa'amalolo ai, ma avea ma pa'u vulcanized.O lenei metotia e taʻua o le prepolymerization poʻo le lua-laasaga metotia.
E mafai fo'i ona fa'aogaina se auala e tasi le la'asaga - fa'afefiloi sa'o le polyester laina po'o le polyether ma le diisocyanates, fa'aulu filifili, ma sui fa'afeso'ota'i e amata ai se tali ma fa'atupu ai le pa'u polyurethane.
O le vaega A i molela TPU e faigofie ai ona fesuiaʻi filifili macromolecular, faʻapipiʻi polyurethane paʻu ma elasticity lelei, faʻaitiitia le faʻamaluluina ma le suiga lona lua o le polymer, ma faʻaitiitia ai lona malosi ma le malosi faʻainisinia.O le B-segment o le a fusifusia ai le taamilosaga o filifili macromolecular, ma mafua ai ona faateleina le tulaga faamaluluina ma le tulaga lona lua o le polymer, e mafua ai le faateleina o le maaa ma le malosi o le masini, ma le faaitiitia o le elasticity.E ala i le fetuunaiga o le fua molar i le va o le A ma le B, e mafai ona gaosia TPU ma mea faʻainisinia eseese.O le fa'aogaina o feso'ota'iga o le TPU e le gata e tatau ona mafaufau i le feso'ota'iga muamua, ae fa'apea fo'i le feso'ota'iga lona lua e fa'atupuina e so'oga hydrogen i le va o mole.O le fa'amaufa'ailoga muamua o le polyurethane e 'ese'ese mai le fausaga vulcanization o le pa'u hydroxyl.O lona vaega amino ester, vaega biuret, urea formate vaega ma isi vaega galue o loʻo faʻatulagaina i se vaega masani ma vaʻaia filifili filifili malo, e mafua ai se fausaga fesoʻotaʻiga masani o le paʻu, lea e sili ona lelei le ofuina ma isi mea lelei.Lona lua, ona o le i ai o le tele o vaega galue malosi e pei o le urea poʻo le carbamate vaega i polyurethane paʻu, o faʻamauga hydrogen e fausia i le va o filifili mole e maualuga le malosi, ma o le faʻaogaina o fesoʻotaʻiga lona lua e faia e le hydrogen e iai foi se aafiaga taua i meatotino o pa'u polyurethane.O feso'ota'iga lua e mafai ai ona maua e le pa'u polyurethane uiga o le elastomers thermosetting i le tasi itu, ma i le isi itu, o lenei feso'ota'iga e le'o feso'ota'i moni, ma avea ai ma feso'ota'iga fa'aola.Ole tulaga ole feso'ota'iga e fa'alagolago ile vevela.A'o fa'atupula'ia le vevela, e faasolosolo malie lava ona vaivai ma mou atu lenei feso'ota'iga.O le polymer e iai se vai ma e mafai ona faʻaogaina i le gaosiga o le thermoplastic.A fa'aitiitia le vevela, o lenei feso'ota'iga e fa'asolosolo ona toe fa'aleleia ma toe fa'atupu.O le faʻaopoopoina o se vaega itiiti o le faʻatumu e faʻateleina ai le mamao i le va o molelaʻau, faʻavaivaia le gafatia e fausia ai le hydrogen i le va o molelaʻau, ma taʻitaʻia ai le faʻaitiitia o le malosi.O suʻesuʻega ua faʻaalia ai o le faʻatonuga o le mautu o vaega faʻatino eseese i polyurethane paʻu mai le maualuga i le maualalo o le: ester, ether, urea, carbamate, ma le biuret.I le faagasologa o le matua o le paʻu polyurethane, o le laasaga muamua o le motusia o sootaga faʻamaufaʻailoga i le va o le biuret ma le urea, sosoo ai ma le gau o le carbamate ma le urea fusi, o lona uiga, o le filifili autu motusia.
01 Faamalulu
Polyurethane elastomers, e pei o le tele o mea polymer, faʻamalulu i le maualuga o le vevela ma le suiga mai se tulaga faʻamaʻi i se tulaga tafe viscous, e mafua ai le faʻaitiitia vave o le malosi faʻainisinia.Mai se va'aiga vaila'au, o le fa'amaluluina o le vevela o le elasticity e fa'alagolago lava i mea e pei o lona vaila'au fa'apipi'i, mamafa mole mole, ma le mamafa o feso'ota'iga.
I se tulaga masani, o le faateleina o le mamafa mole mole, faateleina le malosi o le vaega faigata (e pei o le faʻaofiina o se mama benzene i totonu o le mole) ma le anotusi o le vaega faigata, ma le faʻateleina o le crosslinking density e aoga uma mo le faʻalauteleina o le vevela.Mo elastomers thermoplastic, o le molecular structure e tele lava laina, ma o le faʻamaluluina o le vevela o le elastomer e faʻateleina foi pe a faʻateleina le mamafa mole mole.
Mo elastomers polyurethane e feso'ota'i fa'alava, e sili atu le a'afiaga o le mamafa o feso'ota'iga nai lo le mamafa mole mole.O le mea lea, pe a gaosia elastomers, fa'ateleina le fa'atinoga o isocyanates po'o polyols e mafai ona fausia ai se fa'agata feso'ota'iga vaila'au feso'ota'iga fa'apipi'i i nisi o mole mole mama, po'o le fa'aogaina o fua fa'atatau o le isocyanate e fausia ai se fa'amautu fa'amautū isocyanate feso'ota'iga fausaga i le tino mauti. o se auala mamana e faʻaleleia ai le vevela vevela, faʻamaʻi soli, ma le malosi faʻainisinia o le elastomer.
Pe a faʻaaogaina le PPDI (p-phenyldiisocyanate) e avea ma mea mata, ona o le fesoʻotaʻiga tuusaʻo o vaega e lua o le isocyanate i le mama benzene, o le vaega faigata na faia o loʻo i ai le maualuga o le mama benzene, lea e faʻaleleia ai le faʻamalosi o le vaega faigata ma faʻaleleia atili ai. le vevela o le elastomer.
Mai se vaaiga faʻaletino, o le faʻamaluluina o le vevela o elastomers e faʻalagolago i le tikeri o le vavaeeseina o microphase.E tusa ai ma lipoti, o le vevela faʻamalulu o elastomers e le o iai le microphase separation e matua maualalo, faʻatasi ai ma le faʻaogaina o le vevela e naʻo le 70 ℃, ae o le elastomers e oʻo i le microphase separation e mafai ona oʻo atu i le 130-150 ℃.O le mea lea, o le faʻateleina o le tikeri o le vavaeeseina o le microphase i elastomers o se tasi lea o auala aoga e faʻaleleia atili ai le vevela.
O le tikeri o le vavaeeseina o le microphase o elastomers e mafai ona faʻaleleia e ala i le suia o le tufatufaina o le mamafa o le mole mole o vaega o filifili ma mea o loʻo i totonu o vaega o filifili maʻaʻa, ma faʻaleleia ai lo latou vevela.O le tele o tagata suʻesuʻe e talitonu o le mafuaʻaga o le vavaeeseina o le microphase i le polyurethane o le le fetaui o le thermodynamic i le va o vaega vaivai ma faigata.O le ituaiga o filifili fa'alautele, vaega malo ma mea o lo'o i totonu, ituaiga vaega vaivai, ma le fa'apipi'iina o le hydrogen e iai uma sona a'afiaga.
Pe a faatusatusa i le diol chain extenders, o le diamine chain extenders e pei o le MOCA (3,3-dichloro-4,4-diaminodiphenylmethane) ma le DCB (3,3-dichloro-biphenylenediamine) e fausia ai vaega sili atu polar amino ester i elastomers, ma sili atu hydrogen bond e mafai. ia faia i le va o vaega faigata, faʻateleina le fegalegaleaiga i le va o vaega faigata ma faʻaleleia le tikeri o le vavaeeseina o microphase i elastomers;O fa'aputuga fa'ameaalofa fa'atusa e pei o le p, p-dihydroquinone, ma le hydroquinone e aoga mo le fa'avasegaina ma le fa'apipi'iina o vaega faigata, ma fa'aleleia atili ai le vaeluaga o oloa.
O vaega o le amino ester na faia e aliphatic isocyanates e lelei le fetaui lelei ma vaega vaivai, e mafua ai ona sili atu vaega faigata e faʻamavaeina i vaega vaivai, faʻaitiitia ai le tikeri o le vavaeeseina o le microphase.O vaega o le amino ester e faia e isocyanates aromatic e le lelei le fetaui ma vaega vaivai, ae o le tikeri o le vavaeeseina o microphase e maualuga atu.Polyolefin polyurethane e toetoe lava atoa atoatoa microphase separation structure ona o le mea moni e faapea o le vaega vaivai e le fausia ai le hydrogen ma o le hydrogen e mafai ona tupu i le vaega faigata.
O le a'afiaga o le fa'apipi'iina o le hydrogen i le vaega fa'amalulu o elastomers e taua tele.E ui lava o polyethers ma carbonyls i le vaega vaivai e mafai ona fausia ai se numera tele o faʻamauga hydrogen ma le NH i le vaega faigata, e faʻateleina ai foi le vevela o le elastomers.Ua fa'amaonia o lo'o tumau pea le 40% i le 200 ℃ fa'amauina o fa'amauga hydrogen.
02 Fa'apei vevela
Amino ester vaega e feagai ma le pala i le vevela maualuga:
- RNHCOOR – RNC0 HO-R
- RNHCOOR - RNH2 CO2 e tasi
- RNHCOOR - RNHR CO2 e tasi
E tolu ituaiga autu o le faʻaleagaina o le vevela o mea faʻavae polyurethane:
① Fausia muamua isocyanates ma polyols;
② α— O le fusi o le okesene i luga o le faavae CH2 e malepe ma tu'u fa'atasi ma le tasi o le hydrogen i luga o le CH2 lona lua e maua ai amino acids ma alkenes.Amino acids e pala i le tasi amine muamua ma le carbon dioxide:
③ Fomu 1 amine lona lua ma carbon dioxide.
Le fa'aleagaina o le vevela o le fausaga o le carbamate:
Aryl NHCO Aryl,~120 ℃;
N-alkyl-NHCO-aryl,~180 ℃;
Aryl NHCO n-alkyl,~200 ℃;
N-alkyl-NHCO-n-alkyl,~250 ℃.
Ole fa'amautu fa'amama ole amino acid esters e feso'ota'i ma ituaiga mea amata e pei ole isocyanates ma polyols.Aliphatic isocyanates e maualuga atu nai lo aromatic isocyanates, a'o ga'o ava malosi e maualuga atu nai lo mea manogi manogi.Ae ui i lea, o loʻo lipotia mai e tusitusiga o le vevela vevela o le aliphatic amino acid esters i le va o le 160-180 ℃, ma o le manogi amino acid esters i le va o le 180-200 ℃, e le o ogatusa ma faʻamatalaga o loʻo i luga.O le mafuaʻaga e mafai ona fesoʻotaʻi ma le metotia suʻega.
O le mea moni, o le aliphatic CHDI (1,4-cyclohexane diisocyanate) ma le HDI (hexamethylene diisocyanate) e sili atu le malosi o le vevela nai lo le MDI ma le TDI masani masani.Ae maise o le trans CHDI faʻatasi ai ma le faʻatulagaina tutusa ua iloa o le isocyanate sili ona vevela.Polyurethane elastomers saunia mai ai e lelei le faagasologa, sili atu le hydrolysis tetee, maualuga faamaluluina vevela, vevela suiga tioata maualalo, hysteresis vevela maualalo, ma le maualuga UV tetee.
I le faaopoopo atu i le vaega amino ester, polyurethane elastomers e iai foi isi vaega galue e pei o le urea formate, biuret, urea, ma isi.
NHCONCOO – (aliphatic urea formate), 85-105 ℃;
- NHCONCOO – (urea formate), ile fua ole vevela ole 1-120 ℃;
- NHCONCONH – (aliphatic biuret), i le vevela e amata mai i le 10 ° C i le 110 ° C;
NHCONCONH – (biuret manogi), 115-125 ℃;
NHCONH – (aliphatic urea), 140-180 ℃;
- NHCONH – (urea manogi), 160-200 ℃;
mama Isocyanurate>270 ℃.
O le vevela vevela o le biuret ma le urea based formate e sili atu le maualalo nai lo le aminoformate ma le urea, ae o le isocyanurate e sili ona lelei le mautu.I le gaosiga o elastomers, o le isocyanates tele e mafai ona toe tali atu i le aminoformate ma le urea ua fausia e fausia ai le urea faʻavae formate ma le biuret fausaga fesoʻotaʻi.E ui lava e mafai ona latou faʻaleleia mea faʻainisinia o elastomers, latou te matua le mautonu i le vevela.
Ina ia faʻaitiitia vaega faʻafefeteina e pei o le biuret ma le urea formate i elastomers, e tatau ona mafaufau i le fua faatatau o meafaitino mata ma le gaosiga o gaosiga.E tatau ona faʻaaogaina le tele o le isocyanate ratios, ma o isi metotia e tatau ona faʻaogaina i le tele e mafai ai e faʻapipiʻi muamua mama isocyanate vaega i mea mata (tele isocyanates, polyols, ma faʻalautele filifili), ona faʻafeiloaʻi lea i totonu o le elastomer e tusa ai ma faiga masani.Ua avea lea ma auala sili ona masani ona faʻaaogaina mo le gaosia o polyurethane elastomers e teteʻe vevela ma mumu.
03 Hydrolysis ma le vevela oxidation
Polyurethane elastomers e faigofie ona pala i le vevela i totonu o latou vaega malo ma suiga faʻa-kemikolo tutusa i totonu o latou vaega vaivai i le maualuga o le vevela.Polyester elastomers e le lelei le vai ma e sili atu le ogaoga o le faʻafefe i le vevela maualuga.Ole ola tautua ole polyester/TDI/diamine e mafai ona o'o ile 4-5 masina ile 50 ℃, na'o le lua vaiaso ile 70 ℃, ma na o ni nai aso i luga ole 100 ℃.E mafai ona fa'apalapala fa'atasiga o le Ester i vaila'au ma 'ava malosi pe a fa'aalia i le vai vevela ma le ausa, ma o urea ma amino ester vaega i elastomers e mafai fo'i ona o'o i le hydrolysis reactions:
RCOOR H20- → RCOOH HOR
Ester ava malosi
Tasi RNHCONHR tasi H20- → RXHCOOH H2NR -
Ureamide
Tasi RNHCOOR-H20- → RNCOOH HOR -
Amino formate ester Amino formate ava malosi
Polyether based elastomers e le lelei le mautu o le vevela, ma le elastomers e faavae i le eter α- O le hydrogen i luga o le carbon atom e faigofie ona faʻamaʻiina, e fai ai se hydrogen peroxide.A mae'a le fa'apalapala atili ma le fa'a'ese'ese, e fa'atupuina ai fa'ama'i o le oxide ma fa'apalapala hydroxyl, lea e iu ai ina pala i fa'apalapala po'o aldehydes.
O polyesters eseese e itiiti sona aafiaga i le vevela o le elastomers, ae o polyesters eseese e iai se aafiaga patino.Pe a faatusatusa i le TDI-MOCA-PTMEG, o le TDI-MOCA-PTMEG e iai le fua faatatau o le taofiofia o le malosi e 44% ma le 60% pe a matua i le 121 ℃ mo le 7 aso, ma o le vaega mulimuli e matua sili atu nai lo le muamua.O le mafuaʻaga atonu o le PPG molelaʻau o loʻo i ai filifili lala, e le faʻaogaina i le faʻatulagaina masani o mole mole faʻamalosi ma faʻaitiitia ai le vevela o le tino elastic.Ole fa'atonuga fa'amautu fa'amama ole polyethers o le: PTMEG>PEG>PPG.
O isi vaega galue i polyurethane elastomers, e pei o le urea ma le carbamate, e oʻo foi i le faʻamaʻiina ma le faʻafefe o le hydrolysis.Ae ui i lea, o le vaega ether e sili ona faigofie ona faʻamaʻiina, ae o le vaega ester e sili ona faigofie ona faʻafefeteina.O le faasologa o latou antioxidant ma hydrolysis tetee o:
Gaoioiga Antioxidant: esters>urea>carbamate>eter;
Hydrolysis tetee: ester
Ina ia faʻaleleia atili le faʻamaʻiina o le polyether polyurethane ma le hydrolysis resistance o le polyester polyurethane, e faʻaopoopoina faʻaopoopoga, e pei o le faʻaopoopoina o le 1% phenolic antioxidant Irganox1010 i le PTMEG polyether elastomer.O le malosi faʻamalosi o lenei elastomer e mafai ona faʻateleina i le 3-5 taimi faʻatusatusa i le leai o ni antioxidants (suʻega suʻega pe a uma le matua ile 1500C mo 168 itula).Ae le o antioxidant uma ei ai se aafiaga i polyurethane elastomers, naʻo phenolic 1rganox 1010 ma TopanOl051 (phenolic antioxidant, faʻalavelave faʻamalama amine stabilizer, benzotriazole complex) ei ai aʻafiaga taua, ma o le muamua e sili ona lelei, atonu ona o le phenolic antioxidants e lelei le fetaui ma elastomers.Ae ui i lea, ona o le taua tele o vaega o le phenolic hydroxyl i le faʻamautuina o le masini o le phenolic antioxidants, ina ia aloese mai le tali atu ma le "toʻilalo" o lenei vaega phenolic hydroxyl ma vaega isocyanate i totonu o le tino, o le fua faatatau o isocyanates i polyols e le tatau ona lapopoa tele, ma e tatau ona faaopoopo antioxidants i prepolymers ma filifili extenders.Afai e faʻaopoopoina i le taimi o le gaosiga o prepolymers, o le a matua aʻafia ai le faʻamautuina o aafiaga.
O mea faʻaopoopo e faʻaaogaina e puipuia ai le hydrolysis o polyester polyurethane elastomers e masani lava o carbodiimide compounds, lea e tali atu ma carboxylic acids e gaosia e le ester hydrolysis i polyurethane elastomer molelaula e gaosia ai acyl urea derivatives, e taofia ai le faʻaogaina atili o le hydrolysis.O le faʻaopoopoga o le carbodiimide i se vaega tele o le 2% i le 5% e mafai ona faʻateleina ai le mautu vai o le polyurethane i le 2-4 taimi.E le gata i lea, o le tert butyl catechol, hexamethylenetetramine, azodicarbonamide, ma isi mea o loʻo i ai foi ni aʻafiaga o le hydrolysis.
04 Uiga autu o faatinoga
Polyurethane elastomers o kopi poloka poloka masani, faatasi ai ma filifili mole e aofia ai vaega fetuutuunai ma le vevela suiga tioata e maualalo ifo nai lo le vevela o le potu ma vaega mautu ma le vevela suiga tioata e maualuga atu nai lo le vevela o le potu.Faatasi ai ma i latou, o le oligomeric polyols e fai ni vaega fetuutuunai, ae o le diisocyanates ma tama'i mole mole fa'alauteleina o filifili e fausia ai ni vaega mautu.O le faʻapipiʻiina o le faʻapipiʻiina o vaega filifili filifili maʻaʻa e fuafua ai a latou faʻatinoga tulaga ese:
(1) O le tulaga faigata o le paʻu masani e masani lava i le va o Shaoer A20-A90, ae o le maaa o le palasitika e uiga ia Shaoer A95 Shaoer D100.Polyurethane elastomers e mafai ona oʻo i lalo e pei o Shaoer A10 ma maualuga e pei o Shaoer D85, e aunoa ma le manaʻomia o fesoasoani faʻatumu;
(2) O le malosi maualuga ma le elasticity e mafai lava ona tausia i totonu o le lautele o le maaa;
(3) E sili ona lelei le ofuina, 2-10 taimi o le paʻu masani;
(4) E sili ona tetee atu i vai, suauu, ma vailaau;
(5) Tete'e maualuga, tete'e vaivai, ma le tete'e tete'e, talafeagai mo talosaga pi'o maualuga;
(6) Lelei le maualalo o le vevela, faʻatasi ai ma le maualalo o le vevela i lalo ifo -30 ℃ poʻo le -70 ℃;
(7) E sili ona lelei le faʻaogaina o le faʻaogaina, ma ona o le maualalo o le vevela, e sili atu le faʻaogaina o le faʻaogaina pe a faʻatusatusa i le paʻu ma le palasitika;
(8) Lelei lelei le biocompatibility ma mea e fa'ama'i toto;
(9) E sili ona lelei le faʻaogaina o le eletise, faʻafefeteina, ma le mautu o le UV.
Polyurethane elastomers e mafai ona fausia e faʻaaoga ai faiga tutusa e pei o le paʻu masani, e pei o le palasitika, faʻafefiloi, ma le vulcanization.E mafai foʻi ona faʻapipiʻiina i foliga o le paʻu vai e ala i le sasaa, centrifugal molding, poʻo le faʻafefe.E mafai foʻi ona fai i mea faʻapipiʻi ma faʻapipiʻiina e faʻaaoga ai tui, extrusion, taʻavale, faʻafefe, ma isi faiga.I lenei auala, e le gata e faʻaleleia ai le lelei o galuega, ae faʻaleleia ai foi le saʻo saʻo ma foliga vaaia o le oloa.
Taimi meli: Tes-05-2023