เสถียรภาพทางความร้อนและการวัดการปรับปรุงของโพลียูรีเทน อีลาสโตเมอร์

ที่เรียกว่ายูรีเทนเป็นตัวย่อของโพลียูรีเทน ซึ่งเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของโพลีไอโซไซยาเนตและโพลีออล และมีกลุ่มอะมิโนเอสเทอร์ซ้ำๆ จำนวนมาก (- NH-CO-O -) บนสายโซ่โมเลกุล ในโพลียูรีเทนเรซินสังเคราะห์จริง นอกเหนือจากกลุ่มอะมิโนเอสเทอร์แล้ว ยังมีกลุ่มต่างๆ เช่น ยูเรียและไบยูเรตอีกด้วย โพลิออลอยู่ในโมเลกุลสายยาวซึ่งมีหมู่ไฮดรอกซิลอยู่ส่วนท้าย ซึ่งเรียกว่า "ส่วนของสายโซ่อ่อน" ในขณะที่โพลีไอโซไซยาเนตเรียกว่า "ส่วนของสายโซ่แข็ง"
ในบรรดาโพลียูรีเทนเรซินที่เกิดจากส่วนของโซ่อ่อนและแข็ง มีเพียงร้อยละเล็กน้อยเท่านั้นที่เป็นเอสเทอร์ของกรดอะมิโน ดังนั้นจึงอาจไม่เหมาะที่จะเรียกพวกมันว่าโพลียูรีเทน ในความหมายกว้างๆ โพลียูรีเทนคือสารเติมแต่งของไอโซไซยาเนต
ไอโซไซยาเนตประเภทต่างๆ ทำปฏิกิริยากับสารประกอบโพลีไฮดรอกซีเพื่อสร้างโครงสร้างต่างๆ ของโพลียูรีเทน ดังนั้นจึงได้วัสดุโพลีเมอร์ที่มีคุณสมบัติต่างกัน เช่น พลาสติก ยาง สารเคลือบ เส้นใย กาว เป็นต้น ยางโพลียูรีเทน
ยางโพลียูรีเทนเป็นยางชนิดพิเศษซึ่งทำโดยการทำปฏิกิริยาโพลีเอเทอร์หรือโพลีเอสเตอร์กับไอโซไซยาเนต มีหลายพันธุ์เนื่องจากวัตถุดิบ สภาวะของปฏิกิริยา และวิธีการเชื่อมขวางที่แตกต่างกัน จากมุมมองโครงสร้างทางเคมี มีประเภทโพลีเอสเตอร์และโพลีอีเทอร์ และจากมุมมองของวิธีการประมวลผล มีสามประเภท: ประเภทการผสม ประเภทการหล่อ และประเภทเทอร์โมพลาสติก
โดยทั่วไปยางโพลียูรีเทนสังเคราะห์จะถูกสังเคราะห์โดยปฏิกิริยาโพลีเอสเตอร์เชิงเส้นหรือโพลีเอเทอร์กับไดไอโซไซยาเนตเพื่อสร้างพรีโพลีเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ จากนั้นจะถูกนำไปผ่านปฏิกิริยาการยืดสายโซ่เพื่อสร้างโพลีเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง จากนั้น สารเชื่อมขวางที่เหมาะสมจะถูกเติมและให้ความร้อนเพื่อบ่มให้กลายเป็นยางวัลคาไนซ์ วิธีนี้เรียกว่าวิธีพรีโพลีเมอไรเซชันหรือวิธีสองขั้นตอน
นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะใช้วิธีการขั้นตอนเดียว นั่นคือการผสมโพลีเอสเตอร์เชิงเส้นตรงหรือโพลีอีเทอร์กับไดไอโซไซยาเนต สารขยายโซ่ และสารเชื่อมขวางเพื่อเริ่มต้นปฏิกิริยาและสร้างยางโพลียูรีเทน
ส่วน A ในโมเลกุล TPU ทำให้สายโซ่โมเลกุลขนาดใหญ่หมุนได้ง่าย ทำให้ยางโพลียูรีเทนมีความยืดหยุ่นที่ดี ลดจุดอ่อนตัวและจุดเปลี่ยนผ่านรองของโพลีเมอร์ และลดความแข็งและความแข็งแรงเชิงกล ส่วน B จะจับการหมุนของสายโซ่โมเลกุลขนาดใหญ่ ทำให้จุดอ่อนตัวและจุดเปลี่ยนรองของโพลีเมอร์เพิ่มขึ้น ส่งผลให้มีความแข็งและความแข็งแรงเชิงกลเพิ่มขึ้น และความยืดหยุ่นลดลง ด้วยการปรับอัตราส่วนโมลระหว่าง A และ B จะสามารถสร้าง TPU ที่มีคุณสมบัติทางกลที่แตกต่างกันได้ โครงสร้างการเชื่อมโยงข้ามของ TPU จะต้องไม่เพียงแต่พิจารณาการเชื่อมโยงข้ามหลักเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเชื่อมโยงข้ามรองที่เกิดจากพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลด้วย พันธะเชื่อมโยงข้ามหลักของโพลียูรีเทนแตกต่างจากโครงสร้างวัลคาไนเซชันของยางไฮดรอกซิล กลุ่มอะมิโนเอสเทอร์ กลุ่มไบยูเรต กลุ่มรูปแบบยูเรีย และกลุ่มการทำงานอื่นๆ ได้รับการจัดเรียงในส่วนของโซ่แข็งสม่ำเสมอและมีระยะห่าง ส่งผลให้โครงสร้างเครือข่ายของยางสม่ำเสมอ ซึ่งมีความต้านทานการสึกหรอดีเยี่ยมและคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมอื่นๆ ประการที่สอง เนื่องจากการมีอยู่ของหมู่ฟังก์ชันที่มีความเหนียวแน่นสูงจำนวนมาก เช่น หมู่ยูเรียหรือหมู่คาร์บาเมตในยางโพลียูรีเทน พันธะไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นระหว่างสายโซ่โมเลกุลจึงมีความแข็งแรงสูง และพันธะเชื่อมขวางทุติยภูมิที่เกิดจากพันธะไฮโดรเจนก็มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติของ ยางโพลียูรีเทน การเชื่อมโยงข้ามขั้นทุติยภูมิทำให้ยางโพลียูรีเทนมีคุณสมบัติของเทอร์โมเซตติงอีลาสโตเมอร์ในมือข้างหนึ่ง และในทางกลับกัน การเชื่อมโยงข้ามนี้ไม่ใช่การเชื่อมโยงข้ามอย่างแท้จริง ทำให้เป็นการเชื่อมโยงข้ามเสมือน สภาวะการเชื่อมขวางขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การเชื่อมขวางนี้จะค่อยๆ อ่อนลงและหายไป พอลิเมอร์มีความลื่นไหลและสามารถนำไปผ่านกระบวนการเทอร์โมพลาสติกได้ เมื่ออุณหภูมิลดลง การเชื่อมขวางนี้จะค่อยๆ ฟื้นตัวและก่อตัวอีกครั้ง การเติมฟิลเลอร์ในปริมาณเล็กน้อยจะเพิ่มระยะห่างระหว่างโมเลกุล ทำให้ความสามารถในการสร้างพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลอ่อนลง และทำให้ความแข็งแรงลดลงอย่างรวดเร็ว การวิจัยแสดงให้เห็นว่าลำดับความเสถียรของหมู่ฟังก์ชันต่างๆ ในยางโพลียูรีเทนจากสูงไปต่ำคือ เอสเทอร์ อีเทอร์ ยูเรีย คาร์บาเมต และไบยูเรต ในระหว่างกระบวนการเสื่อมสภาพของยางโพลียูรีเทน ขั้นตอนแรกคือการแตกพันธะเชื่อมโยงข้ามระหว่างไบยูเรตและยูเรีย ตามมาด้วยการแตกพันธะคาร์บาเมตและยูเรีย ซึ่งก็คือการแตกของสายโซ่หลัก
01 ความนุ่มนวล
โพลียูรีเทน อีลาสโตเมอร์ เช่นเดียวกับวัสดุโพลีเมอร์หลายชนิด จะอ่อนตัวลงที่อุณหภูมิสูง และเปลี่ยนจากสถานะยืดหยุ่นไปเป็นสถานะการไหลแบบหนืด ส่งผลให้ความแข็งแรงเชิงกลลดลงอย่างรวดเร็ว จากมุมมองทางเคมี อุณหภูมิที่อ่อนลงของความยืดหยุ่นส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น องค์ประกอบทางเคมี น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ และความหนาแน่นของการเชื่อมขวาง
โดยทั่วไปแล้ว การเพิ่มน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ การเพิ่มความแข็งแกร่งของส่วนที่แข็ง (เช่น การใส่วงแหวนเบนซีนเข้าไปในโมเลกุล) และปริมาณของส่วนที่แข็ง และการเพิ่มความหนาแน่นของการเชื่อมขวาง ล้วนเป็นประโยชน์ในการเพิ่มอุณหภูมิที่อ่อนตัวลง สำหรับเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ โครงสร้างโมเลกุลส่วนใหญ่เป็นเส้นตรง และอุณหภูมิอ่อนตัวของอีลาสโตเมอร์ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกันเมื่อน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์เพิ่มขึ้น
สำหรับโพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์แบบเชื่อมขวาง ความหนาแน่นของการเชื่อมขวางมีผลกระทบมากกว่าน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ ดังนั้น เมื่อผลิตอีลาสโตเมอร์ การเพิ่มการทำงานของไอโซไซยาเนตหรือโพลิออลจะสามารถสร้างโครงสร้างการเชื่อมโยงข้ามทางเคมีแบบเครือข่ายที่มีความเสถียรทางความร้อนในโมเลกุลยืดหยุ่นบางส่วน หรือใช้อัตราส่วนไอโซไซยาเนตมากเกินไปเพื่อสร้างโครงสร้างการเชื่อมโยงข้ามของไอโซไซยาเนตที่เสถียรในตัวยางยืด วิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงความต้านทานความร้อน ความต้านทานต่อตัวทำละลาย และความแข็งแรงทางกลของอีลาสโตเมอร์
เมื่อใช้ PPDI (p-ฟีนิลไดไอโซไซยาเนต) เป็นวัตถุดิบ เนื่องจากการเชื่อมต่อโดยตรงของกลุ่มไอโซไซยาเนตสองกลุ่มกับวงแหวนเบนซีน ส่วนที่แข็งที่ขึ้นรูปจะมีปริมาณวงแหวนเบนซีนที่สูงกว่า ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งของส่วนที่แข็งและด้วยเหตุนี้จึงช่วยเพิ่ม ความต้านทานความร้อนของอีลาสโตเมอร์
จากมุมมองทางกายภาพ อุณหภูมิอ่อนตัวของอีลาสโตเมอร์ขึ้นอยู่กับระดับการแยกไมโครเฟส ตามรายงาน อุณหภูมิอ่อนตัวของอีลาสโตเมอร์ที่ไม่ได้รับการแยกไมโครเฟสจะต่ำมาก โดยมีอุณหภูมิในการประมวลผลเพียงประมาณ 70 ℃ ในขณะที่อีลาสโตเมอร์ที่ผ่านการแยกไมโครเฟสสามารถสูงถึง 130-150 ℃ ดังนั้นการเพิ่มระดับการแยกไมโครเฟสในอีลาสโตเมอร์จึงเป็นหนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงการต้านทานความร้อน
ระดับการแยกไมโครเฟสของอีลาสโตเมอร์สามารถปรับปรุงได้โดยการเปลี่ยนการกระจายน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของส่วนของโซ่และปริมาณของส่วนของโซ่ที่แข็ง ซึ่งจะช่วยเพิ่มความต้านทานความร้อนได้ นักวิจัยส่วนใหญ่เชื่อว่าสาเหตุของการแยกไมโครเฟสในโพลียูรีเทนคือความไม่เข้ากันทางอุณหพลศาสตร์ระหว่างส่วนที่อ่อนและส่วนที่แข็ง ประเภทของตัวขยายโซ่ ส่วนที่แข็งและปริมาณของมัน ประเภทของส่วนที่อ่อน และพันธะไฮโดรเจน ล้วนมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อสิ่งนี้
เมื่อเปรียบเทียบกับสารขยายสายโซ่ไดออล สารขยายสายโซ่ไดเอมีน เช่น MOCA (3,3-dichloro-4,4-diaminodiphenylmethane) และ DCB (3,3-dichloro-biphenylenediamine) จะสร้างกลุ่มโพลาร์อะมิโนเอสเทอร์ในอีลาสโตเมอร์มากขึ้น และมีพันธะไฮโดรเจนมากขึ้น เกิดขึ้นระหว่างส่วนที่แข็ง เพิ่มปฏิสัมพันธ์ระหว่างส่วนที่แข็ง และปรับปรุงระดับการแยกไมโครเฟสในอีลาสโตเมอร์ สารขยายสายโซ่อะโรมาติกแบบสมมาตร เช่น p, p-dihydroquinone และ hydroquinone มีประโยชน์สำหรับการทำให้เป็นมาตรฐานและการบรรจุส่วนที่แข็งอย่างแน่นหนา ซึ่งจะช่วยปรับปรุงการแยกไมโครเฟสของผลิตภัณฑ์
เซ็กเมนต์อะมิโนเอสเทอร์ที่เกิดจากไอโซไซยาเนตอะลิฟาติกมีความเข้ากันได้ดีกับเซกเมนต์แบบอ่อน ส่งผลให้เซกเมนต์ที่แข็งละลายในเซกเมนต์แบบอ่อนมากขึ้น ส่งผลให้ระดับการแยกไมโครเฟสลดลง ส่วนของอะมิโนเอสเทอร์ที่เกิดจากไอโซไซยาเนตอะโรมาติกมีความเข้ากันได้ไม่ดีกับส่วนที่อ่อนนุ่ม ในขณะที่ระดับการแยกไมโครเฟสจะสูงกว่า โพลีโอเลฟิน โพลียูรีเทนมีโครงสร้างการแยกเฟสแบบไมโครเฟสที่เกือบจะสมบูรณ์ เนื่องจากส่วนที่อ่อนไม่ก่อให้เกิดพันธะไฮโดรเจน และพันธะไฮโดรเจนสามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะในส่วนที่แข็งเท่านั้น
ผลของพันธะไฮโดรเจนต่อจุดอ่อนตัวของอีลาสโตเมอร์ก็มีความสำคัญเช่นกัน แม้ว่าโพลีอีเทอร์และคาร์บอนิลในส่วนที่อ่อนจะสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนจำนวนมากกับ NH ในส่วนที่แข็งได้ แต่ก็ยังเพิ่มอุณหภูมิการอ่อนตัวของอีลาสโตเมอร์อีกด้วย ได้รับการยืนยันแล้วว่าพันธะไฮโดรเจนยังคงมีอยู่ 40% ที่ 200 ℃
02 การสลายตัวด้วยความร้อน
กลุ่มอะมิโนเอสเทอร์จะเกิดการสลายตัวที่อุณหภูมิสูงดังต่อไปนี้:
- RNHCOOR – RNC0 HO-R
- RNHCOOR – RNH2 CO2 ene
- RNHCOOR – RNHR CO2 ene
การสลายตัวด้วยความร้อนของวัสดุที่ทำจากโพลียูรีเทนมีสามรูปแบบหลัก:
1 การสร้างไอโซไซยาเนตและโพลิออลดั้งเดิม
2 α— พันธะออกซิเจนบนฐาน CH2 แตกตัวและรวมตัวกับพันธะไฮโดรเจนหนึ่งพันธะบน CH2 ตัวที่สอง เพื่อสร้างกรดอะมิโนและอัลคีน กรดอะมิโนสลายตัวเป็นเอมีนหลักและคาร์บอนไดออกไซด์:
3 สร้างเอมีนรองและคาร์บอนไดออกไซด์ 1 ตัว
การสลายตัวด้วยความร้อนของโครงสร้างคาร์บาเมต:
เอริล NHCO อาริล,~120 ℃;
N-อัลคิล-NHCO-อะริล,~180 ℃;
อะริล NHCO n-อัลคิล,~200 ℃;
เอ็น-อัลคิล-NHCO-n-อัลคิล,~250 ℃
ความคงตัวทางความร้อนของเอสเทอร์ของกรดอะมิโนสัมพันธ์กับประเภทของสารตั้งต้น เช่น ไอโซไซยาเนตและโพลิออล ไอโซไซยาเนตอะลิฟาติกจะสูงกว่าไอโซไซยาเนตอะโรมาติกในขณะที่แอลกอฮอล์ไขมันจะสูงกว่าแอลกอฮอล์อะโรมาติก อย่างไรก็ตาม วรรณกรรมรายงานว่าอุณหภูมิการสลายตัวเนื่องจากความร้อนของอะมิโนเอสเทอร์ของอะลิฟาติกอยู่ระหว่าง 160-180 ℃ และอุณหภูมิของการสลายตัวของอะมิโนอะมิโนเอสเทอร์อยู่ระหว่าง 180-200 ℃ ซึ่งไม่สอดคล้องกับข้อมูลข้างต้น สาเหตุอาจเกี่ยวข้องกับวิธีการทดสอบ
ในความเป็นจริง อะลิฟาติก CHDI (1,4-ไซโคลเฮกเซน ไดไอโซไซยาเนต) และ HDI (เฮกซาเมทิลีน ไดไอโซไซยาเนต) มีความต้านทานความร้อนได้ดีกว่าอะโรมาติก MDI และ TDI ที่ใช้กันทั่วไป โดยเฉพาะ trans CHDI ที่มีโครงสร้างสมมาตร ได้รับการยอมรับว่าเป็นไอโซไซยาเนตที่ทนความร้อนได้มากที่สุด โพลียูรีเทน อีลาสโตเมอร์ที่เตรียมจากยางชนิดนี้มีความสามารถในการขึ้นรูปที่ดี ทนต่อไฮโดรไลซิสได้ดีเยี่ยม อุณหภูมิอ่อนตัวสูง อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วต่ำ ฮิสเทรีซิสทางความร้อนต่ำ และต้านทานรังสียูวีสูง
นอกจากกลุ่มอะมิโนเอสเทอร์แล้ว โพลียูรีเทน อีลาสโตเมอร์ยังมีหมู่ฟังก์ชันอื่นๆ เช่น รูปแบบยูเรีย ไบยูเรต ยูเรีย เป็นต้น กลุ่มเหล่านี้สามารถเกิดการสลายตัวเนื่องจากความร้อนที่อุณหภูมิสูง:
NHCONCOO – (รูปแบบอะลิฟาติกยูเรีย), 85-105 ℃;
- NHCONCOO – (รูปแบบยูเรียอะโรมาติก) ที่อุณหภูมิ 1-120 ℃;
- NHCONCONH – (อะลิฟาติกไบยูเรต) ที่อุณหภูมิตั้งแต่ 10 ° C ถึง 110 ° C;
NHCONCONH – (ไบยูเรตอะโรมาติก), 115-125 ℃;
NHCONH – (ยูเรียอะลิฟาติก), 140-180 ℃;
- NHCONH – (ยูเรียอะโรมาติก), 160-200 ℃;
แหวนไอโซไซยานูเรต>270 ℃
อุณหภูมิการสลายตัวเนื่องจากความร้อนของรูปแบบที่มีไบยูเรตและยูเรียเป็นหลักนั้นต่ำกว่าอุณหภูมิของการสลายตัวของอะมิโนฟอร์เมตและยูเรียมาก ในขณะที่ไอโซไซยานูเรตมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีที่สุด ในการผลิตอีลาสโตเมอร์ ไอโซไซยาเนตที่มากเกินไปสามารถทำปฏิกิริยาเพิ่มเติมกับอะมิโนฟอร์เมตและยูเรียที่ก่อตัวขึ้นเพื่อสร้างรูปแบบที่มียูเรียเป็นพื้นฐานและโครงสร้างเชื่อมโยงข้ามไบยูเรต แม้ว่าจะสามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของอีลาสโตเมอร์ได้ แต่ก็ไม่เสถียรต่อความร้อนอย่างยิ่ง
เพื่อลดกลุ่มที่ไม่เสถียรทางความร้อน เช่น ไบยูเรตและยูเรียฟอร์เมตในอีลาสโตเมอร์ จำเป็นต้องพิจารณาอัตราส่วนวัตถุดิบและกระบวนการผลิต ควรใช้อัตราส่วนไอโซไซยาเนตที่มากเกินไป และควรใช้วิธีการอื่นๆ ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อสร้างวงแหวนไอโซไซยาเนตบางส่วนในวัตถุดิบ (ส่วนใหญ่เป็นไอโซไซยาเนต โพลิออล และสารขยายสายโซ่) จากนั้นจึงใส่เข้าไปในอีลาสโตเมอร์ตามกระบวนการปกติ วิธีการนี้ได้กลายเป็นวิธีการที่ใช้กันมากที่สุดในการผลิตโพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์ที่ทนความร้อนและทนไฟ
03 ไฮโดรไลซิสและออกซิเดชันเนื่องจากความร้อน
โพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์มีแนวโน้มที่จะสลายตัวด้วยความร้อนในส่วนแข็งและการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่สอดคล้องกันในส่วนอ่อนที่อุณหภูมิสูง โพลีเอสเตอร์อีลาสโตเมอร์มีความทนทานต่อน้ำต่ำและมีแนวโน้มรุนแรงที่จะเกิดไฮโดรไลซ์ที่อุณหภูมิสูง อายุการใช้งานของโพลีเอสเตอร์/TDI/ไดเอมีนสามารถอยู่ที่ 4-5 เดือนที่ 50 ℃ เพียงสองสัปดาห์ที่ 70 ℃ และเพียงไม่กี่วันเหนือ 100 ℃ พันธะเอสเตอร์สามารถสลายตัวเป็นกรดและแอลกอฮอล์ที่สอดคล้องกันเมื่อสัมผัสกับน้ำร้อนและไอน้ำ และกลุ่มยูเรียและอะมิโนเอสเทอร์ในอีลาสโตเมอร์ก็สามารถเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสได้เช่นกัน:
RCOOR H20- → RCOOH ฮ
เอสเทอร์แอลกอฮอล์
RNHCONHR หนึ่งตัว H20- → RXHCOOH H2NR -
ยูเรเอไมด์
RNHCOOR-H20- → RNCOOH HOR หนึ่งตัว -
อะมิโน ฟอร์เมต เอสเทอร์ อะมิโน ฟอร์เมต แอลกอฮอล์
อีลาสโตเมอร์ที่มีส่วนประกอบหลักเป็นโพลีอีเทอร์มีความคงตัวในการออกซิเดชันเนื่องจากความร้อนต่ำ และอีลาสโตเมอร์ที่มีส่วนประกอบหลักเป็นอีเทอร์ α- ไฮโดรเจนบนอะตอมของคาร์บอนจะถูกออกซิไดซ์ได้ง่าย ทำให้เกิดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ หลังจากการสลายตัวและความแตกแยกเพิ่มเติม จะทำให้เกิดอนุมูลออกไซด์และอนุมูลไฮดรอกซิล ซึ่งในที่สุดจะสลายตัวเป็นรูปแบบหรืออัลดีไฮด์
โพลีเอสเตอร์ที่ต่างกันมีผลเพียงเล็กน้อยต่อการต้านทานความร้อนของอีลาสโตเมอร์ ในขณะที่โพลีอีเทอร์ที่ต่างกันจะมีอิทธิพลบางอย่าง เมื่อเปรียบเทียบกับ TDI-MOCA-PTMEG แล้ว TDI-MOCA-PTMEG มีอัตราการคงความต้านทานแรงดึงที่ 44% และ 60% ตามลำดับ เมื่อบ่มที่อุณหภูมิ 121 ℃ เป็นเวลา 7 วัน โดยแบบหลังดีกว่าแบบแรกอย่างเห็นได้ชัด สาเหตุอาจเป็นเพราะโมเลกุล PPG มีสายโซ่แตกแขนงซึ่งไม่เอื้อต่อการจัดเรียงโมเลกุลยืดหยุ่นตามปกติ และลดความต้านทานความร้อนของตัวยางยืด ลำดับความเสถียรทางความร้อนของโพลีเอเทอร์คือ: PTMEG>PEG>PPG
หมู่ฟังก์ชันอื่นๆ ในโพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์ เช่น ยูเรียและคาร์บาเมต ก็เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันและไฮโดรไลซิสเช่นกัน อย่างไรก็ตาม หมู่อีเทอร์จะถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายที่สุด ในขณะที่กลุ่มเอสเทอร์จะถูกไฮโดรไลซ์ได้ง่ายที่สุด ลำดับความต้านทานต่อสารต้านอนุมูลอิสระและไฮโดรไลซิสคือ:
ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ: เอสเทอร์>ยูเรีย>คาร์บาเมต>อีเทอร์;
ความต้านทานต่อไฮโดรไลซิส: เอสเทอร์
เพื่อปรับปรุงความต้านทานออกซิเดชันของโพลีอีเทอร์โพลียูรีเทนและความต้านทานไฮโดรไลซิสของโพลีเอสเตอร์โพลียูรีเทน จึงมีการเติมสารเติมแต่ง เช่น การเติมสารต้านอนุมูลอิสระฟีนอลิก Irganox1010 1% ให้กับโพลีอีเทอร์อีลาสโตเมอร์ PTMEG ความต้านทานแรงดึงของอีลาสโตเมอร์นี้สามารถเพิ่มขึ้นได้ 3-5 เท่า เมื่อเทียบกับการไม่มีสารต้านอนุมูลอิสระ (ผลการทดสอบหลังจากการบ่มที่อุณหภูมิ 1500C เป็นเวลา 168 ชั่วโมง) แต่ไม่ใช่ว่าสารต้านอนุมูลอิสระทุกชนิดจะส่งผลต่อโพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์ มีเพียงฟีนอล 1rganox 1010 และ TopanOl051 เท่านั้น (สารต้านอนุมูลอิสระฟีนอลิก สารเพิ่มความคงตัวของแสงเอมีนที่ถูกขัดขวาง สารเชิงซ้อนเบนโซไตรอาโซล) เท่านั้นที่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญ และอย่างแรกนั้นดีที่สุด อาจเป็นเพราะสารต้านอนุมูลอิสระฟีนอลิกมีความเข้ากันได้ดีกับอีลาสโตเมอร์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากบทบาทที่สำคัญของกลุ่มฟีนอลิกไฮดรอกซิลในกลไกการรักษาเสถียรภาพของสารต้านอนุมูลอิสระฟีนอลิก เพื่อหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาและ "ความล้มเหลว" ของกลุ่มฟีนอลิกไฮดรอกซิลที่มีกลุ่มไอโซไซยาเนตในระบบ อัตราส่วนของไอโซไซยาเนตต่อโพลิออลไม่ควรเป็น มีขนาดใหญ่เกินไป และต้องเติมสารต้านอนุมูลอิสระลงในพรีโพลีเมอร์และสารขยายสายโซ่ หากเพิ่มในระหว่างการผลิตพรีโพลีเมอร์ จะส่งผลต่อความเสถียรอย่างมาก
สารเติมแต่งที่ใช้ป้องกันการไฮโดรไลซิสของโพลีเอสเตอร์โพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์ส่วนใหญ่เป็นสารประกอบคาร์โบไดอิไมด์ ซึ่งทำปฏิกิริยากับกรดคาร์บอกซิลิกที่เกิดจากการไฮโดรไลซิสเอสเทอร์ในโมเลกุลโพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์เพื่อสร้างอนุพันธ์ของอะซิลยูเรีย ซึ่งป้องกันการไฮโดรไลซิสเพิ่มเติม การเติมคาร์โบไดอิไมด์ที่เศษส่วนมวล 2% ถึง 5% สามารถเพิ่มความคงตัวของน้ำของโพลียูรีเทนได้ 2-4 เท่า นอกจากนี้ tert butyl catechol, hexamethylenetetramine, azodicarbonamide ฯลฯ ยังมีฤทธิ์ในการต่อต้านไฮโดรไลซิสอีกด้วย
04 ลักษณะการทำงานหลัก
โพลียูรีเทน อีลาสโตเมอร์เป็นโคโพลีเมอร์แบบหลายบล็อกทั่วไป โดยมีสายโซ่โมเลกุลประกอบด้วยส่วนที่ยืดหยุ่นซึ่งมีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วต่ำกว่าอุณหภูมิห้อง และส่วนที่แข็งซึ่งมีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วสูงกว่าอุณหภูมิห้อง ในหมู่พวกเขา โอลิโกเมอริกโพลิออลสร้างส่วนที่ยืดหยุ่น ในขณะที่ไดไอโซไซยาเนตและตัวขยายสายโซ่โมเลกุลขนาดเล็กสร้างส่วนที่แข็ง โครงสร้างแบบฝังของส่วนของโซ่ที่ยืดหยุ่นและแข็งจะกำหนดประสิทธิภาพที่เป็นเอกลักษณ์:
(1) ช่วงความแข็งของยางธรรมดาโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง Shaoer A20-A90 ในขณะที่ช่วงความแข็งของพลาสติกจะอยู่ที่ประมาณ Shaoer A95 Shaoer D100 โพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์สามารถเข้าถึงได้ต่ำถึง Shaoer A10 และสูงถึง Shaoer D85 โดยไม่จำเป็นต้องมีคนช่วยเติม
(2) ความแข็งแรงและความยืดหยุ่นสูงยังคงสามารถรักษาไว้ได้ในช่วงความแข็งที่หลากหลาย
(3) ทนต่อการสึกหรอได้ดีเยี่ยม 2-10 เท่าของยางธรรมชาติ
(4) ทนทานต่อน้ำ น้ำมัน และสารเคมีได้ดีเยี่ยม
(5) ทนต่อแรงกระแทกสูง ทนต่อความล้า และต้านทานการสั่นสะเทือน เหมาะสำหรับงานดัดความถี่สูง
(6) ทนต่ออุณหภูมิต่ำได้ดี โดยมีความเปราะบางที่อุณหภูมิต่ำต่ำกว่า -30 ℃ หรือ -70 ℃
(7) มีคุณสมบัติเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม และเนื่องจากมีค่าการนำความร้อนต่ำ จึงมีผลเป็นฉนวนที่ดีกว่าเมื่อเทียบกับยางและพลาสติก
(8) ความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีและคุณสมบัติต้านการแข็งตัวของเลือด
(9) ฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ทนต่อเชื้อรา และความเสถียรของรังสียูวี
โพลียูรีเทน อีลาสโตเมอร์สามารถขึ้นรูปได้โดยใช้กระบวนการเดียวกับยางธรรมดา เช่น การทำให้เป็นพลาสติก การผสม และการวัลคาไนซ์ นอกจากนี้ยังสามารถขึ้นรูปเป็นยางเหลวได้โดยการเท การขึ้นรูปแบบแรงเหวี่ยง หรือการฉีดพ่น นอกจากนี้ยังสามารถทำเป็นวัสดุที่เป็นเม็ดและขึ้นรูปโดยใช้การฉีด การอัดรีด การรีด การเป่าขึ้นรูป และกระบวนการอื่นๆ ด้วยวิธีนี้ไม่เพียงแต่ปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานเท่านั้น แต่ยังปรับปรุงความแม่นยำของมิติและรูปลักษณ์ของผลิตภัณฑ์อีกด้วย