Poliuretan nima?
Poliuretan deb ataladigan narsa poliizosiyanat va poliolning reaktsiyasi natijasida hosil bo'lgan poliuretanning qisqartmasi bo'lib, molekulyar zanjirda ko'plab takroriy uretan guruhlarini (-NH-CO-O-) o'z ichiga oladi. Haqiqiy sintetik poliuretan qatronida, uretan guruhiga qo'shimcha ravishda, karbamid va biuret kabi guruhlar ham mavjud. Poliollar - oxirida gidroksil guruhlari bo'lgan uzun zanjirli molekulalar, ular "yumshoq segmentlar", poliizosiyanatlar esa "qattiq segmentlar" deb ataladi.
Yumshoq va qattiq segmentlar tomonidan ishlab chiqarilgan poliuretan qatronida uretan faqat ozchilikni tashkil qiladi, shuning uchun uni poliuretan deb atash shart emas. Keng ma'noda poliuretan izosiyanatning qo'shimcha polimeridir.
Har xil turdagi izosiyanatlar poligidroksi birikmalar bilan reaksiyaga kirishib, turli tuzilmali poliuretanlarni hosil qiladi va shu orqali turli xossalarga ega polimer materiallar, masalan, plastmassalar, kauchuklar, qoplamalar, tolalar, yopishtiruvchi moddalar va boshqalar olinadi. Poliuretan kauchuk.
Poliuretan kauchuk birinchi marta 1940 yilda Germaniyada muvaffaqiyatli ishlab chiqilgan va u 1952 yildan keyin sanoat ishlab chiqarishiga kiritilgan bo'lsa, mening mamlakatim -1960-yillarning o'rtalarida ishlab chiqilgan va ishlab chiqarilgan. Poliuretan kauchuk polieter yoki poliesterning izosiyanat bilan reaksiyasi natijasida tayyorlanadigan maxsus kauchuk turiga kiradi. Turli xil xom ashyo turlari, reaktsiya sharoitlari va o'zaro bog'lanish usullari tufayli ko'plab navlar mavjud. Kimyoviy tuzilishga ko'ra, poliester turi va polieter turi mavjud va ishlov berish usuli bo'yicha uch tur mavjud: aralashtirish turi, quyma turi va termoplastik turi.
Sintetik poliuretan kauchuk odatda past molekulyar og'irlikdagi prepolimerni hosil qilish uchun chiziqli poliester yoki polieterni diizosiyanat bilan reaksiyaga kiritish orqali tayyorlanadi. Zanjirning kengayishi reaktsiyasidan so'ng yuqori molekulyar polimer hosil bo'ladi, so'ngra uni isitish uchun tegishli o'zaro bog'liqlik agenti qo'shiladi. Vulkanizatsiyalangan kauchuk bo'lish uchun qattiqlashtirilgan bu usul prepolimerizatsiya usuli yoki ikki bosqichli usul deb ataladi.
Bundan tashqari, bir bosqichli usulni qo'llash mumkin - chiziqli poliester yoki polieter to'g'ridan-to'g'ri diizosiyanat, zanjir uzaytiruvchi va o'zaro bog'lovchi vosita bilan aralashtiriladi, shuning uchun poliuretan kauchuk hosil qilish uchun reaktsiya sodir bo'ladi.
Termoplastik poliuretan kauchuk (TPU)
Termoplastik poliuretan kauchuk (AB) n-tipli blokli chiziqli polimer, A uzun zanjir deb ataladigan yuqori molekulyar og'irlikdagi poliester yoki polieterni (molekulyar og'irligi 1000-6000), B 2-12 chiziqli uglerodni ifodalaydi Atom diol qisqa zanjir va AB segmentlari orasidagi kimyoviy bog'lanish diizosiyanatdir.
TPU tuzilishi va fizik xususiyatlari o'rtasidagi bog'liqlik
1. Segmentlar tuzilishi
TPU molekulasidagi A segmenti makromolekulyar zanjirning aylanishini osonlashtiradi, poliuretan kauchukiga yaxshi elastiklik beradi, polimerning yumshatilish nuqtasini va ikkilamchi o'tish nuqtasini kamaytiradi, qattiqlik va mexanik kuchni kamaytiradi. B segmenti makromolekulyar zanjirning aylanishini bog'laydi, shuning uchun polimerning yumshatilish nuqtasi va ikkilamchi o'tish nuqtasi ortadi, qattiqlik va mexanik kuch oshadi va elastiklik kamayadi. A va B o'rtasidagi molyar nisbatni sozlash orqali turli xil mexanik xususiyatlarga ega TPUlarni tayyorlash mumkin.
2. O‘zaro bog‘langan struktura
Birlamchi o'zaro bog'lanishga qo'shimcha ravishda, TPU ning o'zaro bog'liqlik tuzilishi molekulalararo vodorod aloqalari orqali hosil bo'lgan ikkilamchi o'zaro bog'lanishni ham hisobga olishi kerak. Poliuretanning birlamchi o'zaro bog'liqligi gidroksi kauchukning vulkanizatsiya tuzilishidan farq qiladi va uning uretan guruhi, biuret, allofanat guruhi va boshqa guruhlar muntazam ravishda va qattiq segmentlarga bo'linadi, shuning uchun olingan kauchuk muntazam tarmoq tuzilishiga ega, shuning uchun mukammal aşınma qarshilik va boshqa ajoyib xususiyatlarga ega.
Ikkinchidan, poliuretan kauchuk tarkibida karbamid guruhlari yoki katta yopishqoq energiyaga ega bo'lgan uretan guruhlari kabi ko'plab guruhlar mavjud bo'lganligi sababli, molekulyar zanjirlar o'rtasida hosil bo'lgan vodorod aloqalari yuqori kuchga ega va vodorod aloqalari bilan hosil bo'lgan ikkilamchi o'zaro bog'lanish Sog'liqni saqlash xususiyatlariga ham muhim ta'sir ko'rsatadi. poliuretan kauchukdan. Ikkilamchi o'zaro bog'lanish poliuretan kauchukni bir tomondan termoset elastomerining xususiyatlariga ega qiladi, boshqa tomondan, o'zaro bog'lanish haqiqatan ham o'zaro bog'liq emas, bu virtual o'zaro bog'liqlik va o'zaro bog'lanishdir. holati haroratga bog'liq.
Haroratning oshishi bilan bu o'zaro bog'lanish asta-sekin zaiflashadi va yo'qoladi va polimer ma'lum bir suyuqlikka ega va termoplastik ishlov berish mumkin. Harorat tushirilganda, bu o'zaro bog'liqlik asta-sekin tiklanadi va yana hosil bo'ladi. Kichik miqdordagi plomba qo'shilishi molekulalar orasidagi masofani oshiradi, molekulalar o'rtasida vodorod aloqalarini hosil qilish qobiliyati zaiflashadi va kuch keskin pasayadi.
3. Guruhning barqarorligi
Tadqiqot shuni ko'rsatadiki, poliuretan kauchukidagi har bir guruhning yuqoridan pastgacha barqarorligi tartibi: ester, efir, karbamid, uretan, biuret. Poliuretan kauchukning qarish jarayonida birinchi bo'lib biuret va karbamid guruhi Format o'zaro bog'liqliklari, so'ngra uretan va karbamid aloqalari, ya'ni asosiy zanjir yorilib ketadi.
Poliuretan kauchukning xususiyatlari
TPU ning elastik moduli kauchuk va plastmassa o'rtasida. Uning eng katta xususiyati shundaki, u boshqa kauchuk va plastmassalarda uchramaydigan qattiqlik va elastiklikka ega.
TPU ikki turga bo'linadi: polyester turi va polieter turi. Jismoniy xususiyatlar bilan solishtirganda, polyester turi past qattiqlikdagi kauchuk uchun yaxshiroq ishlashga ega, polieter turi esa yuqori qattiqlikdagi kauchuk uchun yaxshiroqdir. Polyester kauchuk yog'ga chidamliligi, issiqlikka chidamliligi va metallga yopishishiga ega, polieter turi esa gidrolizga chidamliligi, sovuqqa chidamliligi va antibakterial xususiyatlari uchun yaxshiroqdir.
1. Atrof-muhit xususiyatlari
TPU odatda yaxshi harorat qarshiligiga ega, doimiy uzoq muddatli foydalanish uchun harorat 80 dan 90 darajagacha va qisqa vaqt ichida taxminan 120 darajaga yetishi mumkin. Poliuretanning past haroratga chidamliligi ham yaxshi. Polyester poliuretanning mo'rtlik harorati -40 daraja C, polieter poliuretan esa -70 ~ -80 daraja C, lekin past haroratda qattiqlashadi.
TPU ning yog 'qarshiligi nisbatan yaxshi, lekin suvga chidamliligi tuzilishga qarab o'zgaradi. TPU ning eng jiddiy degradatsiyasi ester hosil bo'lish reaktsiyasining qaytarilishidan kelib chiqadi. Ester suv bilan aloqa qilganda, kislotaning reformatsiyasi molekulaning parchalanishiga olib keladigan avtokatalitik reaktsiya uchun javobgardir. Polyester uretanlar havoda namlik ta'sirida suvga to'liq botirilgandan ko'ra ko'proq parchalanadi. Buning sababi shundaki, suvga botirilganda hosil bo'lgan kislota doimo yuviladi.
Polieter poliuretanning gidrolizga chidamliligi poliester poliuretandan 3-5 baravar yuqori, chunki efir guruhi suv bilan reaksiyaga kirishmaydi.
Suvning kirib borishi poliuretanning ishlashini pasayishiga olib kelishining ikkita sababi bor: biri kiruvchi suv poliuretandagi qutbli guruhlar bilan vodorod aloqalarini hosil qiladi, bu esa polimer molekulalari orasidagi vodorod aloqalarini zaiflashtiradi. Bu jarayon teskari. Jismoniy xususiyatlar tiklangandan keyin.
Ikkinchisi, bosqinchi suv poliuretanni gidrolizlaydi, bu esa qaytarilmasdir.
Poliuretan uzoq vaqt quyosh nuri ta'sirida rangi o'zgaradi va qorayadi va uning jismoniy xususiyatlari asta-sekin pasayadi. Ferment bakteriyalari ham poliuretanning parchalanishiga olib kelishi mumkin, shuning uchun sanoat ishlab chiqarishda ishlatiladigan poliuretan kauchukiga antioksidantlar, ultrabinafsha absorberlar, fermentga qarshi vositalar va boshqalar qo'shiladi.
2. Mexanik xossalari
Kuchlanish kuchi: Poliuretan kauchukning kuchlanish kuchi nisbatan yuqori, odatda 28 dan 42 MPa gacha, TPU esa o'rtada, taxminan 35 MPa.
Cho'zilish: odatda 400 dan 600 gacha, maksimal 1000 foizni tashkil qiladi.
Elastiklik: Poliuretanning elastikligi nisbatan yuqori, lekin uning histerezis yo'qolishi ham nisbatan katta, shuning uchun issiqlik hosil bo'lishi yuqori. Ko'p egilish va yuqori tezlikda haddelenmiş yuk sharoitida osonlikcha shikastlanadi.
Qattiqlik: Poliuretanning qattiqlik diapazoni boshqa kauchuklarga qaraganda kengroq, eng pasti Shore qattiqligi 10 va ko'pchilik mahsulotlarning qattiqligi 45 dan 95 gacha. Qattiqlik 70 darajadan yuqori bo'lsa, valentlik kuchi va qattiq cho'zilish kuchi tabiiy kauchukdan yuqori. Qattiqlik 80 dan 90 gradusgacha bo'lganida, kuchlanish kuchi, qattiq cho'zilish kuchi va yirtilish kuchi juda yuqori.
Yırtilish kuchi: poliuretanning yirtiq kuchi nisbatan yuqori. Sinov harorati 100-110 darajaga ko'tarilganda, yirtiq kuchi stirol-butadien kauchuknikiga teng bo'ladi.
Aşınmaya qarshilik: poliuretanning aşınma qarshiligi juda yaxshi, tabiiy kauchukdan 9 baravar yuqori va stirol-butadien kauchukidan 1-3 baravar yuqori.
Qayta ishlash talablari
TPU plastik va kauchukning ikki xil xususiyatlariga ega. Aynan shu noyob jismoniy va kimyoviy xususiyatlar bizni qolip dizayni va qarshi kalıplamada maxsus ishlov berishni talab qiladi.
Qolib dizayni:
1. Yuguruvchining dizayni:
Sprue eng yuqori bosimli joy bo'lganligi sababli, in'ektsiya bosimi chiqarilganda, nayzadagi kondensat elastik kengayish tufayli qarshilikni oshiradi, bu esa nozulning oldingi qolipga yopishib qolishiga olib keladi. Shuning uchun, qolipni loyihalashda qoraqarag'ayning yiqilish qiyaligini iloji boricha oshirish kerak. . Spruening kichik uchining o'lchami qarshi kalıplama mashinasining ko'krak diametridan kichik bo'lishi mumkin emas. Katta uchining hajmini oshirish qo'shimcha sovutish vaqtini talab qiladi va in'ektsiya davrini uzaytiradi. Shuning uchun demolding nishabning ortishi, asosan, qoraqarag'ay uzunligini qisqartirish orqali amalga oshiriladi.
Oddiy sharoitlarda asosiy kanalning kichik uchining diametri taxminan 2,5 dan 3,0 mm gacha, katta uchining diametri 6,0 mm dan kam, uzunligi esa bo'lmasligi kerak. 40 mm dan oshadi. Asosiy kanalning oxirida, sovuq elim yig'ish va suv chiqishini mahkamlash uchun katta uchi bilan bir xil yoki biroz kattaroq diametrli sovuq quduq o'rnatilishi kerak.
Yuguruvchining diametri mahsulotning tuzilishiga va yuguruvchining uzunligiga bog'liq bo'lishi kerak. Umuman olganda, u 4.0mm dan kam boʻlmasligi kerak. Shunt kanali yaxshi sovutish effektini olish uchun dumaloq shaklni qabul qiladi.
2. Darvoza dizayni:
TPU ning zaif suyuqligi tufayli, darvozadan o'tadigan kolloidning oqim va molekulyar yo'nalishi natijasida yuzaga keladigan lateral va uzunlamasına qisqarish o'rtasidagi nomuvofiqlikni oldini olish uchun eshikning chuqurligi va kengligi boshqa termoplastik materiallardan kattaroq bo'lishi kerak. , esa uzunligi o'lchami Kolloidlarning o'tishini osonlashtirish uchun oddiylardan kichikroqdir. Juda uzun bo'lgan darvoza to'ldirish vaqtida kolloidning chiqarilishiga olib keladi, bu mahsulotning ko'rinishiga ta'sir qiladi. Materialning haddan tashqari qirqishiga va issiqlik hosil bo'lishiga olib kelishi mumkin bo'lgan pin eshiklaridan iloji boricha qochish kerak.
3. Egzoz trubasini loyihalash:
Mog'orning chiqindisi mahsulotning kuyishiga yo'l qo'ymaslik uchun etarli bo'lishi kerak, ayniqsa kauchuk materialning to'ldirish yo'nalishi keskin o'zgarganda va mahsulot nihoyat to'ldirilgan qismda, egzozning o'rnatilishiga alohida e'tibor bering. Egzoz yivining chuqurligini TPU turiga qarab ajratish kerak. Ba'zan egzoz trubasining chuqurligi atigi 0.01 mm ni tashkil qiladi va egzoz trubkasida parda hosil bo'ladi, bu TPU ning maxsus moddiy xususiyatlari bilan muhim aloqaga ega.
4. Sovutish tizimini loyihalash:
Mog'orning sovutish effekti yaxshiroq. Boshqa termoplastik materiallar uchun, mahsulot yuzasida muzlatilgan qatlam inyeksion kalıplama paytida etarli kuchga ega bo'lsa, mahsulotni yuqori haroratda chiqarish va tushirish mumkin. TPU uchun harorat yuqori bo'lsa, molekulalar orasidagi vodorod aloqalari tiklanmaydi va mahsulotning kuchlanish kuchi past bo'ladi. Majburiy chiqarib tashlash va deformatsiya qilish faqat mahsulotning deformatsiyasiga olib keladi. Kalit to'liq tiklanadi va TPU faqat TPU etarli kuchga ega bo'lganda demorflanishi mumkin, bu esa qolipning sovutish effektini yaxshiroq bo'lishini talab qiladi.
5. Siqilish tezligini aniqlash:
TPU ning qisqarish tezligi ishlatiladigan TPU markasiga, mahsulotning qalinligi va tuzilishiga, inyeksion kalıplama paytidagi harorat va bosimga qarab katta farq qiladi va uning diapazoni {0}},1 foizdan 2,0 foizgacha. . Mog'orni loyihalashda nafaqat xom ashyoning qisqarish tezligi ma'lumotlariga, balki inyeksion kalıplamada ishlatiladigan quyish harorati va bosimini baholash va tegishli tuzatishlar kiritish uchun mahsulotning tuzilishi va qalinligi bo'yicha ham murojaat qilish kerak. Qalinroq mahalliy yopishtiruvchi pozitsiyalarga ega bo'lgan mahsulotlar uchun inyeksion kalıplama uchun zarur bo'lgan bosim kattaroq va kalıplanmış mahsulotning qisqarish tezligi kichikroq, shuning uchun TPU ning qisqarish tezligini kamaytirish kerak. Nisbatan bir xil elim pozitsiyasi va qalin mahsulotga ega bo'lgan mahsulotlar uchun qisqarish tezligining qiymati mos ravishda oshirilishi kerak.
Inyeksiya bilan ishlov berish
1. Xom ashyoni quritish, chunki namlikning kirib borishi TPUni buzishi mumkin
TPU namligi 0,2 foizdan oshsa, mahsulotning nafaqat tashqi ko'rinishi, balki mexanik xususiyatlari ham sezilarli darajada yomonlashadi va inyeksion kalıplama mahsuloti zaif egiluvchanlik va past kuchga ega. Shuning uchun uni quyish uchun quyishdan oldin 2 dan 3 soatgacha 80 darajadan 110 darajagacha bo'lgan haroratda quritilishi kerak.
2. Barrelni tozalash
Inyeksion kalıplama mashinasining barrelini tozalash kerak va juda oz miqdordagi boshqa xom ashyoni aralashtirish mahsulotning mexanik kuchini pasaytiradi. ABS, PMMA va PE bilan tozalangan bochkalar inyeksion kalıplamadan oldin yana TPU ko'krak materiali bilan tozalanishi kerak va barreldagi qoldiq materiallar TPU ko'krak materiali bilan olib tashlanishi kerak.
3. Qayta ishlash haroratini nazorat qilish
TPU ning ishlov berish harorati mahsulotning yakuniy hajmi, tashqi ko'rinishi va deformatsiyasiga hal qiluvchi ta'sir ko'rsatadi. Harorat ishlatiladigan TPU darajasiga va qolip dizaynining o'ziga xos shartlariga bog'liq. Umumiy tendentsiya shundaki, kichik qisqarish tezligini olish uchun ishlov berish haroratini oshirish kerak; katta siqilish tezligini olish uchun ishlov berish haroratini pasaytirish kerak. TPU ning normal ishlov berish harorati oralig'ida ham, agar xom ashyo barrelda juda uzoq vaqt qolsa, bu TPU ning termal degradatsiyasiga olib keladi va barreldagi qoldiq materialni quyish uchun quyishdan oldin bo'shatish kerak. Ko'krak haroratini nazorat qilish ham juda muhimdir. Oddiy sharoitlarda u barrelning old qismidagi haroratdan taxminan 5 daraja yuqori bo'lishi kerak.
4. Inyeksiya tezligi va bosimini nazorat qilish
Pastroq in'ektsiya tezligi va uzoqroq turish vaqti molekulyar orientatsiyani kuchaytiradi va mahsulot hajmi kichikroq bo'lsa-da, mahsulot deformatsiyasi kattaroq bo'ladi va ko'ndalang va bo'ylama qisqarish o'rtasidagi farq katta bo'ladi. Katta ushlab turish bosimi, shuningdek, kolloidning qolipda haddan tashqari siqilishiga olib keladi va qolipdan keyin mahsulotning o'lchami qolib bo'shlig'ining o'lchamidan kattaroqdir.
5. Eritma tezligi va orqa bosimni nazorat qilish
TPU materiali kesishga nisbatan sezgirroq. Yuqori erish tezligi va orqa bosim natijasida hosil bo'ladigan kesish issiqligi juda yuqori bo'lsa, bu TPU ning termal degradatsiyasiga olib keladi. Shuning uchun TPU ni eritish uchun odatda past yoki o'rta tezlik ishlatiladi. Agar inyeksion kalıplama tsikli uzoq bo'lsa, kechiktirilgan eritish funktsiyasidan foydalanish kerak va qolip ochilishi eritish tugagandan so'ng boshlanadi, shuning uchun xom ashyoning barrelda juda uzoq vaqt va yomonlashishiga yo'l qo'ymaslik uchun.
