มาตรการปรับปรุงเสถียรภาพทางความร้อนและโพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์

สิ่งที่เรียกว่าโพลียูรีเทนเป็นตัวย่อของโพลียูรีเทน ซึ่งเกิดจากปฏิกิริยาระหว่างโพลีไอโซไซยาเนตและโพลีออล และประกอบด้วยกลุ่มอะมิโนเอสเทอร์ (- NH-CO-O -) จำนวนมากที่ซ้ำกันบนสายโซ่โมเลกุล ในเรซินโพลียูรีเทนที่สังเคราะห์จริง นอกจากกลุ่มอะมิโนเอสเทอร์แล้ว ยังมีกลุ่มอื่นๆ เช่น ยูเรียและไบยูเรตอีกด้วย โพลีออลจัดอยู่ในโมเลกุลสายโซ่ยาวที่มีกลุ่มไฮดรอกซิลอยู่ที่ปลาย ซึ่งเรียกว่า "กลุ่มโซ่อ่อน" ในขณะที่โพลีไอโซไซยาเนตเรียกว่า "กลุ่มโซ่แข็ง"
เรซินโพลียูรีเทนที่สร้างขึ้นจากโซ่อ่อนและโซ่แข็ง มีเอสเทอร์กรดอะมิโนเพียงเปอร์เซ็นต์เล็กน้อยเท่านั้น ดังนั้นจึงอาจไม่เหมาะสมที่จะเรียกว่าโพลียูรีเทน ในความหมายกว้างๆ โพลียูรีเทนเป็นสารเติมแต่งของไอโซไซยาเนต
ไอโซไซยาเนตประเภทต่าง ๆ จะทำปฏิกิริยากับสารประกอบโพลีไฮดรอกซีเพื่อสร้างโครงสร้างต่าง ๆ ของโพลียูรีเทน ส่งผลให้ได้วัสดุโพลีเมอร์ที่มีคุณสมบัติต่างกัน เช่น พลาสติก ยาง สารเคลือบ ไฟเบอร์ กาว ฯลฯ ยางโพลียูรีเทน
ยางโพลียูรีเทนเป็นยางชนิดพิเศษซึ่งผลิตขึ้นโดยการทำปฏิกิริยาระหว่างโพลีเอเธอร์หรือโพลีเอสเตอร์กับไอโซไซยาเนต ยางชนิดนี้มีหลายประเภทเนื่องจากวัตถุดิบ สภาวะปฏิกิริยา และวิธีการเชื่อมขวางที่แตกต่างกัน เมื่อพิจารณาจากโครงสร้างทางเคมีแล้ว จะพบว่ามีประเภทโพลีเอสเตอร์และโพลีเอเธอร์ และเมื่อพิจารณาจากวิธีการประมวลผล จะพบว่ามี 3 ประเภท ได้แก่ ประเภทผสม ประเภทหล่อ และประเภทเทอร์โมพลาสติก
ยางโพลียูรีเทนสังเคราะห์โดยทั่วไปจะสังเคราะห์โดยการทำปฏิกิริยาระหว่างโพลีเอสเตอร์เชิงเส้นหรือโพลีเอเธอร์กับไดไอโซไซยาเนตเพื่อสร้างพรีโพลีเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ จากนั้นจึงนำไปผ่านปฏิกิริยาขยายลูกโซ่เพื่อสร้างโพลีเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง จากนั้นจึงเติมสารเชื่อมขวางที่เหมาะสมลงไปและให้ความร้อนเพื่อบ่มจนกลายเป็นยางที่ผ่านการวัลคาไนซ์ วิธีการนี้เรียกว่าพรีโพลีเมอร์ไรเซชันหรือวิธีการสองขั้นตอน
นอกจากนี้ ยังสามารถใช้กรรมวิธีขั้นตอนเดียวได้อีกด้วย โดยผสมโพลีเอสเตอร์เชิงเส้นหรือโพลีเอเธอร์กับไดไอโซไซยาเนต สารขยายสายโซ่ และสารเชื่อมขวางโดยตรง เพื่อเริ่มปฏิกิริยาและสร้างยางโพลียูรีเทน
ส่วน A ในโมเลกุล TPU ทำให้โซ่โมเลกุลขนาดใหญ่หมุนได้ง่าย ทำให้ยางโพลียูรีเทนมีความยืดหยุ่นที่ดี ลดจุดอ่อนตัวและจุดเปลี่ยนผ่านรองของพอลิเมอร์ และลดความแข็งและความแข็งแรงเชิงกล ส่วน B จะยึดการหมุนของโซ่โมเลกุลขนาดใหญ่ ทำให้จุดอ่อนตัวและจุดเปลี่ยนผ่านรองของพอลิเมอร์เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ความแข็งและความแข็งแรงเชิงกลเพิ่มขึ้น และความยืดหยุ่นลดลง โดยการปรับอัตราส่วนโมลาร์ระหว่าง A และ B จะสามารถผลิต TPU ที่มีคุณสมบัติเชิงกลต่างกันได้ โครงสร้างการเชื่อมขวางของ TPU จะต้องไม่เพียงแต่พิจารณาการเชื่อมขวางหลักเท่านั้น แต่ยังต้องพิจารณาการเชื่อมขวางรองที่เกิดจากพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลด้วย พันธะการเชื่อมขวางหลักของโพลียูรีเทนแตกต่างจากโครงสร้างวัลคาไนเซชันของยางไฮดรอกซิล กลุ่มอะมิโนเอสเทอร์ กลุ่มไบยูเรต กลุ่มยูเรียฟอร์เมต และกลุ่มฟังก์ชันอื่นๆ จัดเรียงอยู่ในส่วนโซ่แข็งที่มีระยะห่างและสม่ำเสมอ ส่งผลให้มีโครงสร้างเครือข่ายยางที่สม่ำเสมอ ซึ่งมีความทนทานต่อการสึกหรอดีเยี่ยมและมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมอื่นๆ ประการที่สอง เนื่องจากมีกลุ่มฟังก์ชันที่มีพันธะกันสูงจำนวนมาก เช่น กลุ่มยูเรียหรือคาร์บาเมตในยางโพลียูรีเทน พันธะไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นระหว่างโซ่โมเลกุลจึงมีความแข็งแรงสูง และพันธะเชื่อมขวางรองที่เกิดจากพันธะไฮโดรเจนยังส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติของยางโพลียูรีเทน การเชื่อมขวางรองทำให้ยางโพลียูรีเทนมีคุณสมบัติของอีลาสโตเมอร์เทอร์โมเซตติ้งในด้านหนึ่ง และในอีกด้านหนึ่ง การเชื่อมขวางนี้ไม่ได้เกิดการเชื่อมขวางอย่างแท้จริง ทำให้เป็นการเชื่อมขวางแบบเสมือนจริง เงื่อนไขการเชื่อมขวางขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น การเชื่อมขวางนี้จะค่อยๆ อ่อนลงและหายไป พอลิเมอร์มีสภาพคล่องในระดับหนึ่งและสามารถนำไปแปรรูปด้วยเทอร์โมพลาสติกได้ เมื่ออุณหภูมิลดลง การเชื่อมขวางนี้จะค่อยๆ ฟื้นตัวและก่อตัวขึ้นอีกครั้ง การเติมสารตัวเติมในปริมาณเล็กน้อยจะเพิ่มระยะห่างระหว่างโมเลกุล ทำให้ความสามารถในการสร้างพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลลดลง และส่งผลให้ความแข็งแรงลดลงอย่างรวดเร็ว งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าลำดับความเสถียรของกลุ่มฟังก์ชันต่างๆ ในยางโพลียูรีเทนจากสูงไปต่ำคือ เอสเทอร์ อีเธอร์ ยูเรีย คาร์บาเมต และไบยูเรต ในระหว่างกระบวนการเสื่อมสภาพของยางโพลียูรีเทน ขั้นตอนแรกคือการแตกพันธะขวางระหว่างไบยูเรตและยูเรีย ตามด้วยการแยกพันธะคาร์บาเมตและยูเรีย นั่นคือการแยกโซ่หลัก
01 การทำให้อ่อนนุ่ม
อีลาสโตเมอร์โพลียูรีเทน เช่นเดียวกับวัสดุโพลีเมอร์อื่นๆ จะอ่อนตัวลงที่อุณหภูมิสูง และเปลี่ยนจากสถานะยืดหยุ่นไปเป็นสถานะการไหลหนืด ส่งผลให้ความแข็งแรงทางกลลดลงอย่างรวดเร็ว จากมุมมองทางเคมี อุณหภูมิการอ่อนตัวของความยืดหยุ่นขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เป็นหลัก เช่น องค์ประกอบทางเคมี น้ำหนักโมเลกุลสัมพันธ์ และความหนาแน่นของการเชื่อมขวาง
โดยทั่วไปแล้ว การเพิ่มน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ การเพิ่มความแข็งของส่วนที่แข็ง (เช่น การนำวงแหวนเบนซินเข้าไปในโมเลกุล) และเนื้อหาของส่วนที่แข็ง และการเพิ่มความหนาแน่นของการเชื่อมขวาง ล้วนเป็นประโยชน์ต่อการเพิ่มอุณหภูมิการอ่อนตัว สำหรับเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ โครงสร้างโมเลกุลส่วนใหญ่เป็นแบบเส้นตรง และอุณหภูมิการอ่อนตัวของอีลาสโตเมอร์ยังเพิ่มขึ้นเมื่อน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์เพิ่มขึ้นด้วย
สำหรับอีลาสโตเมอร์โพลียูรีเทนที่เชื่อมขวาง ความหนาแน่นของการเชื่อมขวางมีผลกระทบมากกว่าน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ ดังนั้น เมื่อผลิตอีลาสโตเมอร์ การเพิ่มฟังก์ชันการทำงานของไอโซไซยาเนตหรือโพลีออลสามารถสร้างโครงสร้างการเชื่อมขวางทางเคมีแบบเครือข่ายที่เสถียรทางความร้อนในโมเลกุลยืดหยุ่นบางส่วน หรือการใช้ไอโซไซยาเนตในอัตราส่วนที่มากเกินไปเพื่อสร้างโครงสร้างการเชื่อมขวางไอโซไซยาเนตที่เสถียรในตัวยืดหยุ่น ถือเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงความทนทานต่อความร้อน ความทนทานต่อตัวทำละลาย และความแข็งแรงเชิงกลของอีลาสโตเมอร์
เมื่อใช้ PPDI (p-phenyldiisocyanate) เป็นวัตถุดิบ เนื่องจากการเชื่อมต่อโดยตรงของกลุ่มไอโซไซยาเนตสองกลุ่มกับวงแหวนเบนซิน ส่วนแข็งที่ขึ้นรูปจะมีเนื้อหาของวงแหวนเบนซินมากขึ้น ซึ่งปรับปรุงความแข็งของส่วนแข็ง และจึงเพิ่มความทนทานต่อความร้อนของอีลาสโตเมอร์ด้วย
จากมุมมองทางกายภาพ อุณหภูมิการทำให้ยางอ่อนตัวขึ้นอยู่กับระดับของการแยกไมโครเฟส ตามรายงานระบุว่าอุณหภูมิการทำให้ยางอ่อนตัวที่ไม่แยกไมโครเฟสนั้นต่ำมาก โดยมีอุณหภูมิในการประมวลผลเพียงประมาณ 70 ℃ ในขณะที่ยางที่แยกไมโครเฟสสามารถสูงถึง 130-150 ℃ ดังนั้น การเพิ่มระดับการแยกไมโครเฟสในยางจึงเป็นหนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงความทนทานต่อความร้อน
ระดับการแยกไมโครเฟสของอีลาสโตเมอร์สามารถปรับปรุงได้โดยการเปลี่ยนแปลงการกระจายน้ำหนักโมเลกุลสัมพันธ์ของส่วนโซ่และเนื้อหาของส่วนโซ่แข็ง จึงช่วยเพิ่มความทนทานต่อความร้อน นักวิจัยส่วนใหญ่เชื่อว่าเหตุผลของการแยกไมโครเฟสในโพลียูรีเทนคือความไม่เข้ากันทางเทอร์โมไดนามิกระหว่างส่วนที่นิ่มและส่วนที่แข็ง ประเภทของตัวต่อโซ่ ส่วนแข็งและเนื้อหาของตัวต่อ ประเภทของส่วนอ่อน และพันธะไฮโดรเจน ล้วนส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อตัวต่อโซ่
เมื่อเปรียบเทียบกับสารขยายสายโซ่ไดออล สารขยายสายโซ่ไดอะมีน เช่น MOCA (3,3-dichloro-4,4-diaminodiphenylmethane) และ DCB (3,3-dichloro-biphenylenediamine) จะสร้างกลุ่มเอสเทอร์อะมิโนที่มีขั้วมากกว่าในอีลาสโตเมอร์ และสามารถเกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่างส่วนแข็งได้มากขึ้น ทำให้การโต้ตอบระหว่างส่วนแข็งเพิ่มขึ้น และปรับปรุงระดับการแยกไมโครเฟสในอีลาสโตเมอร์ สารขยายสายโซ่อะโรมาติกแบบสมมาตร เช่น p, p-dihydroquinone และ hydroquinone มีประโยชน์ต่อการทำให้ส่วนแข็งเป็นปกติและการบรรจุที่แน่นหนา จึงช่วยปรับปรุงการแยกไมโครเฟสของผลิตภัณฑ์ได้
ส่วนของอะมิโนเอสเทอร์ที่สร้างขึ้นโดยไอโซไซยาเนตอะลิฟาติกมีความเข้ากันได้ดีกับส่วนที่อ่อน ส่งผลให้ส่วนที่แข็งละลายในส่วนที่อ่อนมากขึ้น ทำให้ระดับการแยกไมโครเฟสลดลง ส่วนของอะมิโนเอสเทอร์ที่สร้างขึ้นโดยไอโซไซยาเนตอะโรมาติกมีความเข้ากันได้ไม่ดีกับส่วนที่อ่อน ในขณะที่ระดับการแยกไมโครเฟสจะสูงกว่า โพลีโอเลฟินโพลียูรีเทนมีโครงสร้างการแยกไมโครเฟสเกือบสมบูรณ์ เนื่องจากส่วนที่อ่อนไม่เกิดพันธะไฮโดรเจน และพันธะไฮโดรเจนสามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะในส่วนที่แข็งเท่านั้น
ผลของพันธะไฮโดรเจนต่อจุดอ่อนตัวของอีลาสโตเมอร์ก็มีความสำคัญเช่นกัน แม้ว่าโพลีเอเธอร์และคาร์บอนิลในส่วนที่อ่อนตัวสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนได้จำนวนมากกับ NH ในส่วนแข็ง แต่ก็เพิ่มอุณหภูมิการอ่อนตัวของอีลาสโตเมอร์ด้วยเช่นกัน ได้รับการยืนยันแล้วว่าพันธะไฮโดรเจนยังคงรักษาระดับ 40% ที่อุณหภูมิ 200 ℃
02 การสลายตัวด้วยความร้อน
กลุ่มอะมิโนเอสเทอร์จะสลายตัวที่อุณหภูมิสูงดังนี้:
- RNHCOOR – RNC0 HO-R
- RNHCOOR – RNH2 CO2 เอ
- RNHCOOR – RNHR CO2 ene
การสลายตัวด้วยความร้อนของวัสดุที่ใช้โพลียูรีเทนมี ​​3 รูปแบบหลักๆ ดังนี้
① การสร้างไอโซไซยาเนตและโพลีออลดั้งเดิม
② α— พันธะออกซิเจนบนเบส CH2 จะแตกออกและรวมเข้ากับพันธะไฮโดรเจนหนึ่งพันธะบน CH2 พันธะที่สองเพื่อสร้างกรดอะมิโนและแอลคีน กรดอะมิโนสลายตัวเป็นเอมีนและคาร์บอนไดออกไซด์หลักหนึ่งชนิด:
③ รูปแบบ 1 อะมีนรองและคาร์บอนไดออกไซด์
การสลายตัวทางความร้อนของโครงสร้างคาร์บาเมต:
อาริล NHCO อาริล,~120 ℃;
N-อัลคิล-NHCO-อะริล, ~180 ℃;
อะริล NHCO n-อัลคิล,~200 ℃;
N-อัลคิล-NHCO-n-อัลคิล ~250 ℃
เสถียรภาพทางความร้อนของเอสเทอร์กรดอะมิโนนั้นสัมพันธ์กับประเภทของสารตั้งต้น เช่น ไอโซไซยาเนตและโพลีออล ไอโซไซยาเนตอะลิฟาติกมีค่าสูงกว่าไอโซไซยาเนตอะโรมาติก ในขณะที่แอลกอฮอล์ไขมันมีค่าสูงกว่าแอลกอฮอล์อะโรมาติก อย่างไรก็ตาม เอกสารรายงานว่าอุณหภูมิการสลายตัวทางความร้อนของเอสเทอร์กรดอะมิโนอะลิฟาติกอยู่ระหว่าง 160-180 ℃ และเอสเทอร์กรดอะมิโนอะโรมาติกอยู่ระหว่าง 180-200 ℃ ซึ่งไม่สอดคล้องกับข้อมูลข้างต้น สาเหตุอาจเกี่ยวข้องกับวิธีการทดสอบ
ในความเป็นจริง CHDI อะลิฟาติก (1,4-cyclohexane diisocyanate) และ HDI (hexamethylene diisocyanate) มีความทนทานต่อความร้อนดีกว่า MDI และ TDI อะโรมาติกที่ใช้กันทั่วไป โดยเฉพาะ CHDI ทรานส์ที่มีโครงสร้างสมมาตรได้รับการยอมรับว่าเป็นไอโซไซยาเนตที่ทนทานต่อความร้อนมากที่สุด อีลาสโตเมอร์โพลียูรีเทนที่เตรียมจากอีลาสโตเมอร์ดังกล่าวสามารถแปรรูปได้ดี ทนทานต่อการไฮโดรไลซิสได้ดีเยี่ยม อุณหภูมิการอ่อนตัวสูง อุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านของแก้วต่ำ ฮิสเทอรีซิสทางความร้อนต่ำ และทนต่อรังสี UV สูง
นอกจากกลุ่มอะมิโนเอสเทอร์แล้ว อีลาสโตเมอร์โพลียูรีเทนยังมีกลุ่มฟังก์ชันอื่นๆ เช่น ยูเรียฟอร์เมต ไบยูเรต ยูเรีย เป็นต้น กลุ่มฟังก์ชันเหล่านี้สามารถสลายตัวด้วยความร้อนที่อุณหภูมิสูงได้:
NHCONCOO – (ฟอร์เมตยูเรียอะลิฟาติก) 85-105 ℃;
- NHCONCOO – (อะโรมาติกยูเรียฟอร์เมต) ที่อุณหภูมิช่วง 1-120 ℃
- NHCONCONH – (อะลิฟาติกไบยูเรต) ที่อุณหภูมิตั้งแต่ 10°C ถึง 110°C;
NHCONCONH – (ไบยูเรตอะโรมาติก), 115-125 ℃;
NHCONH – (ยูเรียอะลิฟาติก), 140-180 ℃;
- NHCONH – (ยูเรียอะโรมาติก), 160-200 ℃;
วงแหวนไอโซไซยานูเรต>270 ℃
อุณหภูมิการสลายตัวทางความร้อนของไบยูเรตและฟอร์เมตที่เป็นฐานยูเรียต่ำกว่าอะมิโนฟอร์เมตและยูเรียมาก ในขณะที่ไอโซไซยานูเรตมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีที่สุด ในการผลิตอีลาสโตเมอร์ ไอโซไซยาเนตที่มากเกินไปสามารถทำปฏิกิริยากับอะมิโนฟอร์เมตและยูเรียที่เกิดขึ้นเพื่อสร้างฟอร์เมตและไบยูเรตที่เชื่อมขวางกันโดยใช้ยูเรีย แม้ว่าสารเหล่านี้จะช่วยปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของอีลาสโตเมอร์ได้ แต่ก็ไม่เสถียรต่อความร้อนอย่างยิ่ง
เพื่อลดกลุ่มที่ไม่เสถียรทางความร้อน เช่น ไบยูเรตและยูเรียฟอร์เมตในอีลาสโตเมอร์ จำเป็นต้องพิจารณาอัตราส่วนของวัตถุดิบและกระบวนการผลิต ควรใช้อัตราส่วนไอโซไซยาเนตที่มากเกินไป และควรใช้วิธีอื่นให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้เพื่อสร้างวงแหวนไอโซไซยาเนตบางส่วนในวัตถุดิบ (โดยหลักแล้วคือไอโซไซยาเนต โพลีออล และตัวขยายสายโซ่) จากนั้นจึงใส่เข้าไปในอีลาสโตเมอร์ตามกระบวนการปกติ วิธีนี้ได้กลายเป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปที่สุดในการผลิตอีลาสโตเมอร์โพลียูรีเทนที่ทนความร้อนและทนไฟ
03 ไฮโดรไลซิสและออกซิเดชันด้วยความร้อน
อีลาสโตเมอร์โพลียูรีเทนมีแนวโน้มที่จะสลายตัวเนื่องจากความร้อนในส่วนที่แข็งและเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีในส่วนที่อ่อนที่อุณหภูมิสูง อีลาสโตเมอร์โพลีเอสเตอร์มีความทนทานต่อน้ำต่ำและมีแนวโน้มที่จะไฮโดรไลซ์ที่อุณหภูมิสูงมากกว่า อายุการใช้งานของโพลีเอสเตอร์/TDI/ไดอะมีนอาจถึง 4-5 เดือนที่อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส เพียงสองสัปดาห์ที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส และเพียงไม่กี่วันที่อุณหภูมิสูงกว่า 100 องศาเซลเซียส พันธะเอสเทอร์สามารถสลายตัวเป็นกรดและแอลกอฮอล์ได้เมื่อสัมผัสกับน้ำร้อนและไอน้ำ และกลุ่มยูเรียและอะมิโนเอสเทอร์ในอีลาสโตเมอร์ยังสามารถเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสได้อีกด้วย:
RCOOH H20 → RCOOH HOR
เอสเทอร์แอลกอฮอล์
หนึ่ง RNHCONHR หนึ่ง H20- → RXHCOOH H2NR -
ยูเรียไมด์
หนึ่ง RNHCOOR-H20- → RNCOOH HOR -
อะมิโนฟอร์เมตเอสเทอร์ อะมิโนฟอร์เมตแอลกอฮอล์
อีลาสโตเมอร์ที่มีฐานเป็นโพลีเอเธอร์จะมีเสถียรภาพในการออกซิเดชันทางความร้อนต่ำ และอีลาสโตเมอร์ที่มีฐานเป็นอีเธอร์ α- ไฮโดรเจนบนอะตอมคาร์บอนสามารถออกซิไดซ์ได้ง่าย ทำให้เกิดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ หลังจากการสลายตัวและการแยกส่วนเพิ่มเติม จะเกิดอนุมูลออกไซด์และอนุมูลไฮดรอกซิล ซึ่งในที่สุดจะสลายตัวเป็นฟอร์เมตหรืออัลดีไฮด์
โพลีเอสเตอร์ต่างชนิดกันมีผลเพียงเล็กน้อยต่อความต้านทานความร้อนของอีลาสโตเมอร์ ในขณะที่โพลีเอเธอร์ต่างชนิดกันมีอิทธิพลในระดับหนึ่ง เมื่อเปรียบเทียบกับ TDI-MOCA-PTMEG แล้ว TDI-MOCA-PTMEG จะมีอัตราการรักษาแรงดึงอยู่ที่ 44% และ 60% ตามลำดับ เมื่อบ่มที่อุณหภูมิ 121 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 7 วัน โดยหลังดีกว่าก่อนอย่างเห็นได้ชัด สาเหตุอาจมาจากโมเลกุล PPG มีโซ่กิ่ง ซึ่งไม่เอื้อต่อการจัดเรียงโมเลกุลยืดหยุ่นตามปกติ และลดความต้านทานความร้อนของตัวยืดหยุ่น ลำดับความเสถียรทางความร้อนของโพลีเอเธอร์คือ: PTMEG>PEG>PPG
กลุ่มฟังก์ชันอื่นๆ ในอีลาสโตเมอร์โพลียูรีเทน เช่น ยูเรียและคาร์บาเมต ยังเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันและไฮโดรไลซิสอีกด้วย อย่างไรก็ตาม กลุ่มอีเธอร์เป็นปฏิกิริยาที่ออกซิไดซ์ได้ง่ายที่สุด ในขณะที่กลุ่มเอสเทอร์เป็นปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสได้ง่ายที่สุด ลำดับของความต้านทานต่อสารต้านอนุมูลอิสระและการไฮโดรไลซิสมีดังนี้:
ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ: เอสเทอร์>ยูเรีย>คาร์บาเมต>อีเธอร์
ความต้านทานไฮโดรไลซิส: เอสเทอร์
เพื่อปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชันของโพลีเอเธอร์โพลียูรีเทนและความต้านทานการไฮโดรไลซิสของโพลียูรีเทนโพลีเอสเตอร์ ได้มีการเพิ่มสารเติมแต่ง เช่น การเติมสารต้านอนุมูลอิสระฟีนอลิก 1% Irganox1010 ลงในโพลีเอเธอร์อีลาสโตเมอร์ PTMEG ความแข็งแรงแรงดึงของอีลาสโตเมอร์นี้สามารถเพิ่มขึ้นได้ 3-5 เท่าเมื่อเทียบกับการไม่ใช้สารต้านอนุมูลอิสระ (ผลการทดสอบหลังจากบ่มที่อุณหภูมิ 1500 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 168 ชั่วโมง) แต่สารต้านอนุมูลอิสระไม่ได้มีผลต่อโพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์ทุกชนิด มีเพียงฟีนอลิก 1rganox 1010 และ TopanOl051 (สารต้านอนุมูลอิสระฟีนอลิก สารคงตัวแสงอะมีนขัดขวาง สารประกอบเบนโซไตรอาโซล) เท่านั้นที่มีผลกระทบที่สำคัญ โดยสารต้านอนุมูลอิสระฟีนอลิกเป็นสารที่ดีที่สุด อาจเป็นเพราะสารต้านอนุมูลอิสระฟีนอลิกมีความเข้ากันได้ดีกับอีลาสโตเมอร์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากกลุ่มฟีนอลิกไฮดรอกซิลมีบทบาทสำคัญในกลไกการทำให้สารต้านอนุมูลอิสระฟีนอลิกคงตัว เพื่อหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาและ “ความล้มเหลว” ของกลุ่มฟีนอลิกไฮดรอกซิลกับกลุ่มไอโซไซยาเนตในระบบ อัตราส่วนของไอโซไซยาเนตต่อโพลีออลจึงไม่ควรมากเกินไป และต้องเติมสารต้านอนุมูลอิสระลงในพรีโพลีเมอร์และสารขยายสายโซ่ หากเติมในระหว่างการผลิตพรีโพลีเมอร์ จะส่งผลต่อผลการทำให้คงตัวอย่างมาก
สารเติมแต่งที่ใช้ป้องกันการไฮโดรไลซิสของอีลาสโตเมอร์โพลียูรีเทนโพลีเอสเตอร์ส่วนใหญ่เป็นสารประกอบคาร์โบไดอิไมด์ ซึ่งทำปฏิกิริยากับกรดคาร์บอกซิลิกที่สร้างขึ้นจากการไฮโดรไลซิสเอสเทอร์ในโมเลกุลอีลาสโตเมอร์โพลียูรีเทนเพื่อสร้างอนุพันธ์ของอะซิลยูเรีย ซึ่งป้องกันการไฮโดรไลซิสเพิ่มเติม การเติมคาร์โบไดอิไมด์ในเศษส่วนมวล 2% ถึง 5% สามารถเพิ่มความเสถียรของน้ำของโพลียูรีเทนได้ 2-4 เท่า นอกจากนี้ tert butyl catechol, hexamethylenetetramine, azodicarbonamide เป็นต้น ยังมีผลต้านการไฮโดรไลซิสอีกด้วย
04 ลักษณะการทำงานหลัก
อีลาสโตเมอร์โพลียูรีเทนเป็นโคพอลิเมอร์แบบหลายบล็อกทั่วไป โดยมีโซ่โมเลกุลประกอบด้วยส่วนที่ยืดหยุ่นได้ซึ่งมีอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วต่ำกว่าอุณหภูมิห้องและส่วนที่แข็งซึ่งมีอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วสูงกว่าอุณหภูมิห้อง ในจำนวนนี้ โพลีออลโอลิโกเมอร์จะสร้างส่วนที่ยืดหยุ่นได้ ในขณะที่ไดไอโซไซยาเนตและสารต่อโซ่โมเลกุลขนาดเล็กจะสร้างส่วนที่แข็ง โครงสร้างที่ฝังอยู่ของส่วนโซ่ยืดหยุ่นและโซ่แข็งกำหนดประสิทธิภาพเฉพาะตัวของส่วนโซ่เหล่านี้:
(1) ยางธรรมดาโดยทั่วไปมีช่วงความแข็งระหว่าง Shaoer A20-A90 ในขณะที่พลาสติกมีช่วงความแข็งประมาณ Shaoer A95 Shaoer D100 อีลาสโตเมอร์โพลียูรีเทนสามารถมีความแข็งต่ำได้ถึง Shaoer A10 และสูงถึง Shaoer D85 โดยไม่ต้องใช้สารช่วยเติม
(2) ความแข็งแกร่งและความยืดหยุ่นสูงยังคงสามารถรักษาไว้ได้ในช่วงความแข็งที่กว้าง
(3) ทนทานต่อการสึกหรอได้ดีเยี่ยม มากกว่ายางธรรมชาติ 2-10 เท่า
(4) ทนทานต่อน้ำ น้ำมัน และสารเคมีได้ดีเยี่ยม
(5) ทนทานต่อแรงกระแทก ทนทานต่อความเมื่อยล้า และทนต่อการสั่นสะเทือน เหมาะสำหรับการดัดความถี่สูง
(6) ทนทานต่ออุณหภูมิต่ำได้ดี โดยมีความเปราะบางที่อุณหภูมิต่ำต่ำกว่า -30 ℃ หรือ -70 ℃
(7) มีประสิทธิภาพในการเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม และเนื่องจากมีค่าการนำความร้อนต่ำ จึงมีผลในการเป็นฉนวนที่ดีกว่าเมื่อเทียบกับยางและพลาสติก
(8) มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพดีและมีคุณสมบัติป้องกันการแข็งตัวของเลือด
(9) ฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ทนทานต่อเชื้อรา และทนต่อรังสี UV
อีลาสโตเมอร์โพลียูรีเทนสามารถขึ้นรูปได้โดยใช้กระบวนการเดียวกับยางทั่วไป เช่น การทำให้เป็นพลาสติก การผสม และการวัลคาไนซ์ นอกจากนี้ยังสามารถขึ้นรูปเป็นยางเหลวได้โดยการเท การขึ้นรูปด้วยแรงเหวี่ยง หรือการพ่น นอกจากนี้ยังสามารถขึ้นรูปเป็นวัสดุเม็ดและขึ้นรูปได้โดยใช้กระบวนการฉีด การอัดรีด การรีด การเป่าขึ้นรูป และกระบวนการอื่นๆ วิธีนี้ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานเท่านั้น แต่ยังช่วยปรับปรุงความแม่นยำของขนาดและรูปลักษณ์ของผลิตภัณฑ์อีกด้วย