ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 125
Скачиваний: 0
Ниже показано влияние различных полиолов, использованных для построения основной цепи на свойства полиуретанов на основе МДИ (МДИ — 2 моль, полиола — 1 моль, 1,3-пропандиола или 1,4-бутандиола—1,02. моль) [15]:
|
|
|
|
П о л и э т и - |
П о л и - |
П о л и - |
П о л и т р и |
|
|
|
|
|
л е н п р о п и - |
к а п р о - |
т е т р а - |
м е т и л е н - |
|
|
|
|
|
л е н - |
|
л а к т о н , |
м е т и л е н |
г л и к о л ь , |
|
|
|
|
а д и п и н а т |
м о л . вес |
г л и к о л ь , |
м о л . вес |
|
|
|
|
|
(9 : |
1). |
1050 |
м о л . вес |
658 |
|
|
|
|
м о л . |
вес |
|
808 |
|
|
|
|
|
1040 |
|
|
|
|
Сопротивление |
разрыву, |
кгс/см2 |
397 |
|
450 |
410 |
272 |
|
Напряжение, кгс/см2 |
при |
удли |
|
|
|
|
|
|
нении |
|
|
|
49 |
46 |
53 |
54 |
|
100% |
|
|
|
|||||
300% |
|
|
|
70 |
73 |
89 |
— |
|
Относительное |
удлинение, % |
1035 |
1000 |
930 |
830 |
|||
Остаточная деформация при раз |
|
|
|
|
|
|||
рыве, % |
|
|
. |
50 |
45 |
45 |
45 |
|
Сопротивление раздиру (Die С), |
67 |
|
65 |
72 |
67 |
|||
Твердость по |
Шору |
А . . . . |
|
|||||
81 |
|
81 |
82 |
83 |
||||
Температура плавления, |
°С |
200 |
|
197 |
172 |
140 |
Полученные результаты позволяют предполагать, что, благодаря увеличению концентрации уретановых групп при использовании низкомолекулярного ПТМГ (политриметиленгликоль) обеспечи вается такое же количество связей, как и в случае сложных поли эфиров с более высоким молекулярным весом. Кроме того, при ма ксимальной концентрации гибких простых эфирных групп, напри мер в ПТМГ, получают наименее прочный полимер. Этот эффект усугубляется при использовании ППГ, боковые метильные группы которого препятствуют образованию связей между полярными уретановыми группами.
Как установлено [42], между молекулярным весом использо ванного полиэфира и напряжением при удлинении полиуретанов, полученных из него, существует линейная зависимость. Сложные полиэфиры были приготовлены из адипиновой кислоты и смеси этилен- и пропиленгликоля с мольным отношением 70 : 30. 1 моль полиэфира реагировал с 2 моль 4,4'-МДИ и 0,95 моль воды. Затем определялось напряжение при заданной деформации (рис. 2.9).
НДИ при взаимодействии с полиэтиленпропиленадипинатом дает полимер, модуль которого примерно на 40% выше, чем у полимера из МДИ, который, в свою очередь, обладает модулем на 250% выше, чем у полимера из ТДИ. Если вместо смеси 70 : 30 полиэтиленпропиленадипината взять только полиэтиленадипинат, напряжение при 300% удлинения увеличится приблизительно в два раза при использовании 1,5-нафтилендиизоцианата (рис. 2.10).
Дальнейшее подтверждение того, что структура сложного поли эфира может значительно влиять на свойства полученного полиуре тана, представлено в табл. 2.11, где приводятся свойства материалов, приготовленных из МДИ, 1,4-бутандиола и различных сложных по-
|
|
|
Рис. |
2.10. Влияние |
природы |
диизо- |
|||
|
|
|
цианата и сложного полиэфира |
на нап |
|||||
|
|
|
|
ряжение |
при 300% удлинении: |
||||
|
|
|
О т н о ш е н и е |
2 : 1 |
— 2 , 4 - т о л у и л е н |
: этилен - |
|||
|
|
|
п р о п и л е н а д и п и н а т |
(/) ; |
4 , 4 ' - д и ф е н и л м е т а н : |
||||
|
|
|
э т и л е н п р о п и л е н а д и п и н а т |
(2); 1,5 - нафтилен: |
|||||
|
|
|
э т и л е н п р о п и л е н а д и п и н а т |
(3). О т н о ш е н и е |
|||||
0,0002 |
0,000Ь |
|
1,6 |
: |
1 — 1,5-нафтилен |
: э т и л е н а д и п и н а т |
|||
0,0006 |
(4, |
5). |
|
|
|
|
|
||
і/М преполинера |
|
|
|
|
|
|
|
||
Таблица |
2.11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Влияние |
типа |
сложного |
полиэфира |
|
|
|
|
на свойства литьевых полиуретанов [27]
Сл о ж н ы й
по л и э ф и р
Сопротивление разрыву, кгс/см2 |
Относительное удлинение, % |
Остаточная де формация при сжатии, % |
Напряжение при 300% удли нения, кгс/см2 |
Сопротивление раздиру *, кгс/см |
Твердость по Шору В |
|
|
485 |
590 |
15 |
1550 |
43 |
60 |
1,4-Тетраметиленадипинат |
|
421 |
510 |
15 |
1900 |
50 |
70 |
Пентаметиленадипинат • . |
. |
442 |
450 |
10 |
1800 |
11 |
60 |
1,3-Тетраметиленадипинат |
|
224 |
520 |
15 |
1100 |
18 |
58 |
|
|
478 |
420 |
40 |
3200 |
36 |
75 |
2,3-Тетр аметиленсукцинат |
. |
246 |
380 |
105 |
** |
923 * |
85 |
Неопентилсукцинат . . . |
182 |
400 |
70 |
2000 |
41 |
67 |
|
* О б р а з е ц с н а д р е з о м , |
методика F T M S |
8 - 6 0 1 / М 4 2 2 1 . |
|
|
|
**Н а б л ю д а л а с ь х л а д о т е к у ч е с т ь .
3 * Из - за х л а д о т е к у ч е с т и этот р е з у л ь т а т , в о з м о ж н о , н е о т р а ж а е т и с т и н н о г о сопротивле н и я р а з д и р у .
4 П . Р а й т , А . Каммивг |
49 |
лиэфиров. Присутствие подвесных метильных групп в простых и сложных полиэфирах оказывает сильное влияние, так что полиуре таны, полученные из таких полиэфиров, имеют худшее сопротивле ние разрыву и напряжение. Удаленность друг от друга сложноэфирных групп оказывает менее заметное влияние, хотя 1,5-полипента- метиленадипинат имел весьма низкое сопротивление раздиру.
Модуль кручения для этих эластомеров также зависит от структуры полиэфира и, в частности, от расположения эфирных групп относительно друг друга (рис. 2.11). Чем больше расстояние между эфирными группами, например в поли-
10
Температура,
Рис. 2.11. Зависимость модуля упругости поли уретана от природы сложного полиэфира:
/ — п о л и - 1 , 4 - б у т и л е н а д и п и н а т ; 2 — п о л и - 1 , 5 - п е н т а м е т и -
л е н а д и п и н а т ; |
3 — п о л и э т и л е н а д и п и н а т ; 4 — п о л и н е о - |
|
п е н т и л с у к ц и н а т ; |
5 — п о л и - 2 , 3 - б у т и л е н с у к ц и н а т ; |
6 — |
п о л и э т и л е н с у к ц и н а т . |
|
є
s:
О0,5 1,0 1,5 1,0
М-10і
Рис. 2.12. Зависимость тем пературы стеклования поли уретана от молекулярного веса (М) [44].
тетраметиленадипинате или полипентаметиленадипинате, тем ниже температура стеклования. Для полиуретана на основе полиэтиленсукцината характерна сравнительно высокая температура сте клования.
Смит и Питерсон [43] также исследовали влияние структуры полиэфира и обнаружили, что полиуретаны на основе политетраметиленадипината значительно превосходят по свойствам полиуре таны на основе полидиэтиленгликольадипината, в то время как смеси этих полиэфиров давали полимеры, приближающиеся по свой ствам к полимерам на основе чистого полидиэтиленгликольадипи ната.
Как выяснилось, температура стеклования поликапролактонуретана обратно пропорциональна молекулярному весу поликапролактона (рис. 2.12). Точка пересечения на температурной оси при —65 °С является температурой стеклования поликапролактона.
В общем, свойства полиуретана как при низких, так и при высоких температурах улучшаются при увеличении молекулярного веса полиола.
Вайсфельд и сотрудники [45] исследовали с количественной точки зрения влияние вторичных связей на увеличение прочности полимера. Результаты исследований показывают, что в случае пре полимера с концевыми NCO-группами, полученного на основе слож ного полиэфира, вулканизованного диамином, вторичные связи обеспечивают от 20 до 58% напряжения при комнатной температуре,
При уменьшении плотности сшивания ет 3,95 до 2,5-10"4 |
моль/см3. |
|||
В |
то |
же время |
модуль упругости возрастает от 12,30 до |
14,30 X |
X |
106 |
дин/см2. |
Это свидетельствует о том, что при более |
высокой |
плотности сшивания первичные химические связи мешают образо ванию полярных связей, что приводит к понижению напряжения при удлинении.
Использование простых полиэфиров, например полипропиленгликолей, в качестве диолов основной цепи сильно меняет картину. Присутствие подвесных метальных групп оказывает такое же дей ствие и в сложных полиэфирах (см. табл. 2.11), но эффект усугуб ляется из-за невозможности образования межмолекулярных связей между уретановыми или мочевинными группами и цепью простого полиэфира. В табл. 2.8 и 2.9 (стр. 42, 44) показано, что уретаны на ос нове простого полиэфира при уменьшении степени сшивания имеют пониженное напряжение по сравнению со сложноэфирными поли уретанами. Один из способов преодоления этого состоит в том, что используется более низкомолекулярный простой полиэфир, в резуль тате чего увеличивается доля уретановых или мочевинных групп.
|
Ниже показано влияние молекулярного веса |
и структуры диола |
||||||
на |
свойства |
эластомеров |
МДИ—мока |
(I—ППГ |
с мол. весом 2000, |
|||
I I — ППГ с мол. весом |
1500, I I I — полиэтиленаднпинат |
с мол. ве |
||||||
сом |
2000) |
[13]: |
|
|
і* |
п** |
п і |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Сопротивление разрыву, |
кгс/см2 |
|
104 |
168 |
355 |
||
|
Напряжение при 100% |
удлинении, кгс/см2 |
. . . |
45 |
74 |
618 |
||
|
Относительное удлинение, % |
|
560 |
690 |
930 |
|||
|
Сопротивлению раздиру (образец Грейвза), кгс/см |
49 |
76 |
76 |
||||
|
Твердость |
по Шору А |
|
|
83 |
86 |
88 |
|
|
* |
П л ю р а к о л Р-2010. |
|
|
|
|
|
|
|
** |
П П Г |
1527. |
|
|
|
|
|
При снижении молекулярного веса ППГ свойства его обычно улучшаются, за исключением сопротивления разрыву, которое все еще сильно уступает этому показателю для сложноэфирных поли уретанов. Несмотря на перечисленные недостатки, ППГ представ ляют большой интерес для производства полиуретанов благодаря их низкой стоимости.
Типичные свойства |
полиуретанов, |
полученных из полипро- |
3 * ППГ, ТД И и мока |
(NCO : О Н = 2 : 1 |
в преполимере). |
4* |
51 |
|