Файл: Райт П. Полиуретановые эластомеры.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 125

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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