Файл: Райт П. Полиуретановые эластомеры.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 147

Скачиваний: 0

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

 

 

Таблица

6.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Жесткость при сжатии (в кгс/см2)

ячеистых сложноэфирных полиуретанов

 

 

 

 

 

 

при различных температурах * [23]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д е ф о р м а ц и я о/

 

 

 

 

 

 

П л о т ­

 

 

40

 

 

 

 

 

/0

 

 

 

 

 

 

ность

20

30

20

30

40

20

30

40

20

30

40

20

30

40

г/см3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20° С

 

 

40° С

 

 

60° С

 

 

80° С

 

 

100° С

 

 

 

 

30N

(десмофен 2000 — 100 ч., десмодур 15 — 30 ч., добавка

SM — 3,10 ч.)

 

 

 

0,640

8,01

11,60

16,59

8,78

12,02

17,43

8,99

12,30

17,57

8,78

12,02

24,53

8,22

16,81

17,22

0,500

4,92

6,60

8,99

5,13

6,22

9,20

4,92

6,60

9,06

4,78

6,53

8,85

4,78

6,53

8,92]

0,350

2,10

2,88

4,07

2,17

3,02

4,28

2,10

2,88

4,07

2,32

3,02

4,21

2,17

3,02

4,85

 

 

 

27N

(десмофен

2000

-• 100 ч., десмодур

15—27 ч., добавка SM — 2,62 ч.)

 

 

 

0,600

7,03

9,91

14,48

5,38

9,13

12,79

7,38

10,19

14,27

7,31

9,98

14,20

6,67

9,49

13,85

0,480

3,58

4,99

7,10

3,58

4,99

7,10

3,58

4,92

6,89

3,79

5,13

7,10

3,58

4,92

6,89

0,425

3,09

4,21

5,90

3,09

4,07

5,69

3,23

4,21

5,76

3,23

4,21

5,69

3,02

4,00

5,48

0,290

1,47

1,89

2,46

1,47

1,82

2,46

1,40

1,82

2,39

1,40

1,82

2,39

1,40

1,68

2,39

 

 

 

24N (десмофен

2000 — 100 ч.,

десмодур

15 — 24 ч., добавка SM — 2,15 ч.)

 

 

 

0,600

5,20

7,31

10,19

4,99

7,10

9,98

5,34

7,45

10,19

5,34

7,45

10,40

4,99

7,10

9,98

0,465

3,30

4,42

5,90

3,37

4,64

6,11

3,23

4,28

5,90

3,30

4,28

5,83

3,23

4,28

5,69

0,330

1,47

1,89

2,60

1,61

1,96

2,60

1,61

1,96

2,74

1,47

1,96

2,60

1,47

1,89

2,60

0,285]

0,91

1,19

1,68

0,98

1,26

1,68

0,91

0,19

1,61

0,91

1,12

1,47

0,1

1,12

0,91

* Р а з м е р о б р а з ц а 5 0 X 5 0 X 5 0 мм; с к о р о с т ь 50

мм/мин.

При другом способе получения аналогичного продукта исполь­ зуют вещества, выделяющие воду [21 ], например дигидрат сульфата кальция. По этой технологии преполимер охлаждается до 70 °С,

после чего смешивается с донором воды, эмульгатором и пеноста-

билизатором. Газ при этом не выделяется, и полученная

смесь —

очень

вязкая жидкость — стабильна приблизительно в

течение

60 мин.

Эта жидкость подается в формы либо с помощью

дозатора

с шестеренчатым насосом, либо с помощью специально приспособлен­ ного для этой цели пистолета для нанесения герметиков. При нагре­ вании формы в прессе начинается цикл вспенивания и отверждения. При высокой температуре отверждение обычно продолжается —15 мин; перед выемкой из формы последнюю нужно охладить до температуры ниже 100 °С. После этого изделие подвергается отвер­ ждению в горячей печи при ПО °С в течение 24 ч.

Для получения удовлетворительных результатов с помощью каж­ дого1 из описанных методов необходимо очень точно регулировать все рабочие параметры. Материалы, полученные таким способом, вызывают все более широкий интерес, и производство их быстро' растет. Полиуретан применяется для изготовления элементов пружин и деталей подвески автомобилей; применение описано более подробно в гл. 11. Механические свойства некоторых стандартных марок ячеи­ стого материала приведены в табл. 6.2, а сопротивление сжатию в не­ котором диапазоне температур — в табл. 6.3.

Ниже показаны величины затухания колебаний (в %) для ячеи­ стых сложноэфирных полиуретанов при различных температу­ рах [22]:

р, г/см3

0 °С

30 "С

60 °С

р, г/см3

0 °С

30 °С

60 °С

0,30*

 

34

12,5

7,5

0,50**

20

8,5

5

0,40*

 

34

14

8

0,303 *

32

12,5

6,5

0,50*

 

33

10

5

0,403 *

26

8,9

4

0,30**

 

31

8,5

6

0.503 *

24

9

5

0,40**

 

29

8,5

5

 

 

 

 

* П о л и у р е т а н

2 4 N .

** П о л и у р е т а н 27N. 3 *

П о л и у р е т а н

30N.

 

 

6.3.6. Напыляемые системы

В этом разделе описывается материал, который, строго говоря, вулколланом не является, ибо в нем не используется НДИ . Тем не менее мы сочли удобным описать его здесь, так как он расши­ ряет возможности применения" вулколлана и технология его полу­ чения была разработана тоже фирмой^Байер. Относительно высокая вязкость и нестабильность преполимера^вулколлана не позволяет распылять его с помощью соответствующего оборудования. С этой целью НД И заменили специально модифицированным МДИ и ввели катализатор, обеспечивающий почти мгновенное отверждение. Смесь десмофена 2000, бутандиола и катализатора при 100 °С подается как один поток к смесительной головке. Другим потоком подается мо­ дифицированный диизоцианат, нагретый до 40 °С Распыление про-

исходит исключительно под давлением, обеспечиваемым насосными установками (при —100 am) без дополнительного давления воздуха. Небольшое количество воздуха между распылительной головкой и покрываемой поверхностью обеспечивает слегка микропористую структуру покрытия. Плотность составляет 0,85—1,1 г/см3 в зави­ симости от типа и вида распыляемого материала. Поскольку напы­ ляемая смесь не содержит никакого растворителя, толщину покрытия можно увеличивать довольно быстро. Нанося все новые и новые слои, толщину покрытия можно довести до 12,7 мм и более. Отвер­ ждения при высокой температуре не требуется, но прежде чем исполь­ зовать продукт по назначению, рекомендуется довести его до кон­ диции при комнатной температуре в течение нескольких дней.

Системы для распыления удобны в тех случаях, когда требуются довольно толстые и эластичные полиуретановые покрытия, а вулкол­ лан применять нецелесообразно.

Ассортимент распыляемых полиуретановых композиций можно

расширить, меняя соотношение диизоцианата

и гликоля. Некоторые

стандартные

свойства таких композиций

приведены

ниже.

 

Р е ц е п т у р а ,

ч

і

II

Ш

I V

V

VI

 

 

 

 

 

 

 

Десмофен

2000

 

 

100

100

100

—

 

 

1,4-Бутандиол

 

 

5

13

18

 

 

Десморапид Z

 

 

2

2

2

—.

—

 

Десмофен

300

(простой

поли-

—

—.

—

80

50

20

Десмофен

ТМ

(простой

поли-

 

•—

—

—

10

40

70

 

 

 

 

 

L K

1397

 

 

 

—

—

—

1

1

1

L K

1363

 

 

 

—

—

—

10

10

10

Паста цеолит Т

 

—

—

—

10

10

10

Десмодур L K 1234 (модифициро-

 

 

—

 

Десмодур

44V

(технический

31

54

70

—

 

 

 

 

 

 

МДИ)

 

 

 

—

—

—

49,2

80,7

120

 

С в о й с т в а

 

 

 

 

 

 

 

Твердость

по Шору А . . . .

63

84

87

68

57

65

Плотность, г/см3

кгс/см2

1,13

1,08

—

0,86

0,72

 

Сопротивление разрыву,

204

192

164

42

103

95

Относительное

удлинение, %

685

438

388

40

13,5

—

Сопротивление раздиру,

кгс/см

30

58

53

0,7

—

—

Потери при истирании, мм3

12

40

—

560

428 '

—

Эластичность по отскоку, %

40

30

13

30

—

—

Использование катализатора, обеспечивающего быстрое отвер­ ждение, привело к ухудшению гидролитической стойкости продукта по сравнению с обычными разновидностями вулколлана, что конечно, является недостатком этой композиции. Вместо сложного полиэфира десмофена 2000 можно использовать простые полиэфиры, но при этом значительно ухудшаются свойства. Однако уже сейчас ведутся ра­ боты по созданию аналогичных комбинаций на основе полиолов, которые будут сочетать ценные свойства с гидролитической стой­ костью; некоторые из этих материалов уже проходят испытания.

8*

115

6.4. Адипрен

Первый литьевой полиуретан марки адипрен L был выпущен на рынок в 1958 г. американской фирмой «Дюпон». С тех пор ассортимент марок адипрена постепенно расширялся и теперь насчитывает пять основных разновидностей [25—29] с диапазоном твердости по Шору А от 80 до 99 (80 по Шору Д).

Адипрен отличается от вулколлана тем, что во-первых, его по­ ставляют в виде стабильного преполимера, который перед смешением с удлинителем цепи следует подогреть; во-вторых, полиол основной цепи представляет собой не сложный полиэфир, как в вулколлане, а простой ПТМГ с концевыми группами, образованными ТДИ, что придает материалу стабильность в сухой и прохладной среде. По­ скольку преполимер содержит изоцианатные концевые группы, он может реагировать с удлинителем цепи, образуя при этом твердый вулканизованный эластомер. Дл я получения конечного продукта различной твердости необходимо использовать преполимеры с опре­ деленным содержанием NCO-групп. В качестве удлинителя цепи обычно используется мока, хотя сейчас разработаны и другие.

6.4.1. Сырье і

Преполимеры. Преполимеры адипрена при нормальной температуре представляют собой вязкие жидкости с легким запахом изоцианата. Они устойчивы при комнатной температуре в отсутствие влаги, но при повышенных температурах даже в сухой среде имеют ограниченную жизнеспособность.

Некоторые свойства преполимеров марки адипрен приведены ниже:

L315 L200 L16 7 L10 0 L 4 2 0

Х и м и ч е с к и й состав В н е ш н и й в и д Цвет З а п а х

С о д е р ж а н и е и з о ц и а ­

н а т а ,

%

 

 

П л о т н о с т ь

р !

4 , г/см3

В я з к о с т ь п о Б р у к -

ф и л д у ,

спз

 

при

 

30 °С

 

»

 

100 °С

Т е м п е р а т у р а

вспыш ­

ки, °С

 

 

 

У с т о й ч и в о с т ь п р и

х р а н е н и и

 

 

Р а с т в о р и м о с т ь

 

Свойства

 

 

типичных

вулканизатов,

 

по­

лученных

 

с

помо­

щью

мока

Т в е р д о с т ь

 

 

по

Ш о р у

А

»

 

»

 

Д

С о п р о т и в л е н и е р а з ­ р ы в у , кгс/см'

П о л н о с т ь ю н а с ы щ е н н ы й у р е т а н о в ы й п р е п о л и м е р

 

 

В я з к а я ж и д к о с т ь

 

 

 

 

Меда

 

 

Л е г к и й

з а п а х и з о ц и а н а т а

 

Б е з з а п а х а Слабый з а п а х

9,45 ± 0 , 2 0

7,5 ± 0 , 2 0

6,35

± 0 , 2 0

4,10 ± 0 , 2 0

2,80

1,11

1,09

1,07

1,06

1,03

1 5 000 — 2 500

8 0 0 0 - 1 0 0 0

6000

— 1000 18 000 — 3 000

17 000

300 — 400

 

250

— 350

500 — 600

675

204

204

249

249

 

О т л и ч н а я

(пр и к о м н а т н о й т е м п е р а т у р е

в отсутствие

влаги)

Р а с т в о р и м ы в а р о м а т и ч е с к и х у г л е в о д о р о д а х , к е т о н а х , с л о ж н ы х

э ф и р а х и х л о р и р о в а н н ы х у г л е в о д о р о д а х

 

>9 9

 

 

95

90

80

79

58

 

50

43

210

>56 2

>56 2

>351

> 2 8 1

При нагревании до обычной температуры переработки (~95 °С) в них происходят некоторые химические изменения. К видимым изменениям [31 ] относится увеличение вязкости, снижение содер­ жания изоцианата, потемнение и желатинизация. Даже если желатинизации не происходит, отвержденный продукт из перегретого преполимера по свойствам отличается (обычно в худшую сторону) от правильно синтезированного материала. Максимальные сроки

хранения: адипрен

LI00 — 8

ч

при

100 °С;

адипрен

L167 — 20 ч

при 95 °С; адипрен

L315 — 20

ч при

85 °С.

 

 

Влияние длительности хранения

преполимера L 100 в нагретом

состоянии на свойства

конечного

продукта

показано

ниже:

Т е п л о в о е с т а р е н и е

при 70 °С

 

0 ч

48

ч

168 ч

336 ч

Св о й с т в а

пр е п о л и м е р а

Вязкость по Брукфилду при

30 °С, спз

 

 

 

 

20 900

20 800

27 700

39 800

Содержание изоцианата,

%

4,10

4,03

3,88

3,79

С в о й с т в а м а т е р и а л а *

 

 

 

 

Твердость по

Шору

А

•

• • •

89

89

87

81

Напряжение

при

удлинении,

 

 

 

 

кгс/см2

 

 

 

 

66

66

59

 

100%

 

 

 

 

52

300%

 

 

 

 

105

112

105

103

Сопротивление разрыву,

 

кгс/см2

305

312

274

286

Относительное удлинение, %

540

920

500

490

Сопротивление

раздиру

 

(обра­

 

 

 

 

зец с надрезом),

кгс/см

 

18

16

15

12

Т е п л о в о е с т а р е н и е

при

100 °С

0 ч

5 ч

10 ч

14 ч

Св о й с т в а

пр е п о л и м е р а

Вязкость

по

Брукфилду

при

 

 

 

 

 

 

 

30 °С, спз

 

 

 

 

 

 

 

19 300

24 000

31 400

 

74 800

Содержание

изоцианата, %

 

4,10

3,96

3,91

 

3,52

С в о й с т в а м а т е р и а л а * *

 

 

 

 

 

 

 

Твердость

по

Шору

А

•

• •

•

88

86

86

 

67

Напряжение

при

удлинении,

 

 

 

 

 

 

 

кгс/см2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

77

72,0

 

66

 

26

300%

 

 

 

 

 

кгс/см2

175

174,0

158

 

56

Сопротивление разрыву,

316

288

288

 

175

Относительное удлинение, %

 

410

400

370

 

340

Сопротивление раздиру

(образец

 

 

 

 

 

 

 

Грейвза),

кгс/см

• • •

• •

•

105

100

98

 

30

Остаточная

 

деформация

(ме­

 

 

 

 

 

 

 

тод В) после 22 ч при 70 °С, %

25

26

23

 

76

* А д и п р е н

L100

—

100

ч., мока

—

12,5

ч.; с м е ш е н и е при

100

°С,

о т в е р ж д е ­

ние 3 ч п р и

100

°С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

** А д и п р е н

L100

—

100

ч.,

мока

—

12,5

ч.; смешение

при

100

°С,

отвер­

ж д е н и е при

100

°С в течение

19

ч.

 

 

 

 

 

 

 

При температуре хранения ниже 20 °С преполимеры адипрена могут замерзнуть. Это не ухудшает свойств полимера, но при плавле­ нии нужно соблюдать некоторые меры предосторожности. Темпера­ тура плавления не должна превышать 50 °С, а время нагревания

Смотрите также файлы