Файл: Райт П. Полиуретановые эластомеры.pdf

Вместо 1,4-бутандиола можно использовать 2,3-бутандиол, ко­ торый сообщает конечному продукту те же свойства, но замедляет реакцию роста цепи. Иногда для получения более мягкого материала используют триметилолпропан в сочетании с бутандиолом.

6.3.2. Получение вулколлана

Ввиду того, что вода взаимодействует с изоцианатными группами, следует принять все меры, чтобы уменьшить содержание влаги в сырье, так как это может вызвать нежелательные побочные реакции во время изготовления вулколлана. Особенно нужно сле­ дить за условиями хранения ИДИ, чтобы он не разлагался под влия­ нием влаги. Гликоли — удлинители цепи обычно уже изготовляются безводными, так что если они правильно хранятся, то больше не требуют никакой обработки. Совсем иначе обстоит дело с десмофеном, особенно под индексом 2900. Во время изготовления в нем присут­ ствует вода, к тому же ончгигроскопичен и может содержать до 0,5% воды. Из-за большого различия в молекулярном весе между десмофеном 2000 и водой 1 моль десмофена 2000 может содержать до 0,5 моль воды. Ниже приведен состав вулколлана [12]:

мофене 2000 избыток изоцианата будет израсходован и создается недостаток диизоцианата — 0,24 моль. Поскольку необходим - из­ быток диизоцианата, содержание воды в десмофене 2000 надо снизить до <0,05%; лишь при таких условиях можно получить продукт с нуж­ ными свойствами. Присутствие воды не только изменяет стехиоме­ трию, но может вызывать преждевременное удлинение цепи и выде­ ление газа. И то и другое плохо влияет на процесс.

Таким образом, первая ступень в приготовлении вулколлана — сушка десмофена. Это можно сделать по-разному. Наиболее эффектив­ ный способ — сушка [13] нагретого материала сухим горячим возду­

на дне и в случае необходимости может быть перенесен в емкость для хранения. Продолжительность контакта при этом методе сушки минимальна; он позволяет организовать непрерывное производство продукта с устойчивыми свойствами и достаточно низким (гораздо менее 0,05%) содержанием влаги. Другой метод состоит в использо­ вании вакуумных пленочных сушилок. Оба эти метода с успехом заменили довольно примитивный периодический метод сушки в реак-

Впажньш

воздух

Рис. 6.1. Сушка сложных полиэфиров распылением:

1 — т е п л о о б м е н н и к (электрический); 2 — р а с п ы л и т е л ь ; 3 — т а н г е н ц и а л ь н ы й к а н а л д л я п о д а ч и в о з д у х а ; 4 — ц и к л о н ; 5 — л о в у ш к а ; 6 — м а с л я н а я р у б а ш к а д л я н а г р е в а н и я ; 7 —

Чтобы избежать стадии сушки, некоторые фирмы изучают воз­ можность получать сложные полиэфиры сразу с минимальным со­ держанием влаги. Многие полиэфиры поставляются в форме чешуек, но в этом случае как в процессе изготовления, так и в готовом виде материал способен поглощать атмосферную влагу. При заполнении емкостей жидким сложным полиэфиром непосредственно из пере­ гонного куба и охлаждении сухим воздухом поглощение атмосфер­ ной влаги доводится до минимума. Затем, когда возникает необхо-

димость, полиэфир можно расплавить с помощью электрообогрева­ телей для барабанов, а для достижения нужной температуры исполь­ зуется теплообменник.

Какой бы метод ни использовался, десмофен следует нагреть до 130 °С, после чего можно приступить к следующей стадии — полу­ чению преполимера. Большинство фирм-изготовителей используют для этой цели периодический процесс, хотя нет никаких ограниче­ ний со стороны химии процесса, чтобы сделать эту операцию непре­

удлинитель цепи. Синтез преполимера с помощью гликолей — удли­ нителей цепи может проводиться непрерывно с помощью простой машины, смешивающей два потока вещества, откуда реакционная смесь непрерывно подается в горячие формы. После введения удли­ нителя цепи, как известно, срок хранения смеси ограничен прибли­ зительно от 30 сек (для более твердых сортов) до 5 мин (для более мягких). Температура форм должна быть ~110 °С. Выемку из форм можно производить уже через 10 мин после заливки — для более твердых сортов и через —45 мин — для мягких. Материал на этой стадии несколько похож на мягкий сыр и требует осторожного обра­ щения. Последняя ступень — отверждение в горячем термостате при 110 °С в течение 24 ч.

Последние стадии процесса были усовершенствованы таким обра­ зом, что формы подаются в термостат с помощью конвейера. Скорость конвейера можно регулировать, чтобы обеспечить нужный цикл от­ верждения для каждой данной марки полиуретана. Основные пре­ имущества этого устройства: получение более стабильного продукта, снижение содержания воздуха в продукте, меньшая стоимость произ­ водства.

Некоторые марки материала отчетливо меняют свой цвет на стадии формования и отверждения. Так, например, более твердые марки

в виде жидкого полимера имеют янтарный цвет и прозрачны. При отверждении они становятся белыми непрозрачными, а при отвер­ ждении в печи темнеют до светло-коричневого цвета, оставаясь не­ прозрачными. Под воздействием солнечных лучей в отвержденном материале, в основном на поверхности, возникают фотохимические изменения, в результате чего окраска становится темно-коричневой. Последнее изменение не ухудшает свойств, но с эстетической точки зрения лучше все же предотвращать потемнение материала, по­ этому его не следует'хранить на солнечном свету. Меньшим измене­ ниям подвергается окраска более мягких марок, так что и конечный продукт сохраняет прозрачность и янтарную окраску. Промежуточ­ ные марки претерпевают средние изменения.

Воздух или влага, находящаяся в нем, сильно влияют на отвер­ ждение. Эти факторы, а также низкая проницаемость вулколлана объясняют длительность цикла отверждения толстостенных изделий. Изделия с толщиной стенок 6,3 мм рекомендуется выдерживать на воздухе при комнатной температуре несколько дней после 24-часо­ вого отверждения в термостате. После этого изделия подвергаются еще 18-часовой выдержке в термостате. Изделия с более толстыми стенками проходят этот цикл несколько раз; очень толстостенные изделия требуют 5—6 недель для полного отверждения.

Для приблизительного расчета можно руководствоваться сле­ дующим принципом: при увеличении толщины изделия на 6,3 мм нужно добавлять один цикл отверждения [15]. Так, если толщина составляет —50 мм, потребуется 8 циклов отверждения в печи с трех­ дневной выдержкой на воздухе между ними, т. е. в сумме более 30 дней. Для отверждения склеенных изделий требуется еще больше времени, поскольку площадь поверхности, подвергающаяся воздей­ ствию среды, меньше.

Для приготовления небольших количеств особых марок мате­ риала используется периодический процесс. Отмеренное количество удлинителя цепи — гликоля вливают в преполимер и тщательно перемешивают лопастной мешалкой. Затем смесь выливают в формы, далее технология та же, что в непрерывном процессе. Помимо формо­ ванных изделий изготовляют листы. Их получают, главным образом, в горизонтальных вращающихся- барабанах—центрифугах. Толщина листа регулируется весом полимера, заливаемого в барабан.

Размеры листа ограничены размером барабана, поэтому разра­ ботаны и другие способы производства листов. Один из них состоит в разрезании с помощью ленточного ножа цилиндрической массивной болванки (рис. 6.3). Таким способом можно изготовить длинные листы толщиной от 0,794 до 3,175 мм при условии, что в болванке нет пу­ зырьков воздуха. К другим методам относятся экструзия и каландро­ вая ие термопластичных полиуретанов (см. гл. 8).

»с надре­

*Р е ц е п т у р ы см . с т р . 107.

6.3.3.Добавки

Вулколлан отличается от большинства других эластомерных материалов тем, что для получения хороших механических свойств в него не нужно вводить усиливающие наполнители. Даже наоборот, введение большого количества наполнителя, например сажи, значительно ухудшает его свойства. Хотя небольшое коли­ чество (до 10%) допустимо, это настолько усложняет технологию производства, что выигрыша в стоимости продукта не получается.

Таким образом, если в вулколлан и вводят наполнители, то не для удешевления материала и придания дополнительной прочности, а для создания некоторых специфических свойств. Сюда относятся антигидролитические добавки, пигменты и добавки для уменьшения трения (антифрикционные).

Антигидролитические добавки. Один из недостатков вулколлана, свойственный большинству полиуретановых материалов, — это пло­ хая гидролитическая стабильность (см. гл. 10). Однако срок службы