Kas ir poliuretāns?
Tā sauktais poliuretāns ir poliuretāna saīsinājums, kas veidojas poliizocianāta un poliola reakcijā un satur daudzas atkārtotas uretāna grupas (-NH-CO-O-) molekulārajā ķēdē. Faktiskajos sintētiskajos poliuretāna sveķos papildus uretāna grupai ir arī tādas grupas kā urīnviela un biurets. Polioli ir garas ķēdes molekulas ar hidroksilgrupām beigās, ko sauc par "mīkstajiem segmentiem", un poliizocianātus sauc par "cietajiem segmentiem".
Poliuretāna sveķos, ko ģenerē mīkstais un cietais segments, uretāns ir tikai neliela daļa, tāpēc to ne vienmēr ir pareizi saukt par poliuretānu. Plašā nozīmē poliuretāns ir izocianāta pievienošanas polimērs.
Dažāda veida izocianāti reaģē ar polihidroksi savienojumiem, veidojot dažādas struktūras poliuretānus, tādējādi iegūstot polimēru materiālus ar dažādām īpašībām, piemēram, plastmasu, gumiju, pārklājumus, šķiedras, līmvielas utt. Poliuretāna gumija
Poliuretāna gumija pirmo reizi veiksmīgi tika izstrādāta Vācijā 1940. gadā, un rūpnieciskajā ražošanā tā tika nodota pēc 1952. gada, savukārt manā valstī tika izstrādāta un nodota ražošanai s-1960s. Poliuretāna gumija pieder pie īpašas gumijas veida, kas tiek iegūta poliētera vai poliestera reakcijā ar izocianātu. Ir daudz šķirņu dažādu izejvielu veidu, reakcijas apstākļu un šķērssaistīšanas metožu dēļ. Pēc ķīmiskās struktūras ir poliestera tips un poliētera veids, un pēc apstrādes metodes ir trīs veidi: sajaukšanas veids, liešanas veids un termoplastiskais tips.
Sintētisko poliuretāna gumiju parasti izgatavo, reaģējot lineāram poliesteram vai poliēterim ar diizocianātu, lai iegūtu zemas molekulmasas prepolimēru. Pēc ķēdes pagarināšanas reakcijas veidojas lielmolekulārs polimērs, un pēc tam tiek pievienots atbilstošs šķērssaistīšanas līdzeklis, lai to uzsildītu. Sacietē, lai kļūtu par vulkanizētu gumiju, šo metodi sauc par prepolimerizāciju vai divpakāpju metodi.
Ir iespējams izmantot arī vienpakāpes metodi — lineāro poliesteri vai poliēteri tieši sajauc ar diizocianātu, ķēdes pagarinātāju un šķērssaistīšanas līdzekli, lai reakcija notiktu, veidojot poliuretāna gumiju.
Termoplastiskā poliuretāna gumija (TPU)
Termoplastiskā poliuretāna gumija ir (AB) n-veida bloku lineārs polimērs, A apzīmē augstas molekulmasas poliesteri vai poliēteri (molekulmasa 1000-6000), ko sauc par garo ķēdi, B apzīmē 2-12 lineārus oglekli Atomu diols ir īsa ķēde, un ķīmiskā saite starp AB segmentiem ir diizocianāts.
Saistība starp TPU struktūru un fizikālajām īpašībām
1. Segmentu struktūra
A segments TPU molekulā padara makromolekulāro ķēdi viegli pagriežamu, nodrošinot poliuretāna gumijai labu elastību, samazinot polimēra mīkstināšanas punktu un sekundāro pārejas punktu, kā arī samazinot cietību un mehānisko izturību. B segments saistīs makromolekulārās ķēdes rotāciju, tādējādi palielinot polimēra mīkstināšanas punktu un sekundāro pārejas punktu, palielinot cietību un mehānisko izturību, kā arī samazinot elastību. Pielāgojot molāro attiecību starp A un B, var sagatavot TPU ar dažādām mehāniskām īpašībām.
2. Šķērssaistīta struktūra
Papildus primārajai šķērssaistīšanai TPU šķērssaistīšanas struktūrā jāņem vērā arī sekundārā šķērssaistīšana, ko veido starpmolekulārās ūdeņraža saites. Poliuretāna primārā šķērssaistošā saite atšķiras no hidroksikaučuka vulkanizācijas struktūras, un tās uretāna grupa, biurets, alofanāta grupa un citas grupas ir regulāri un sadalītas stingros segmentos, tāpēc iegūtajai gumijai ir regulāra tīkla struktūra, tāpēc. tai ir lieliska nodilumizturība un citas izcilas īpašības.
Otrkārt, tā kā poliuretāna gumija satur daudzas grupas, piemēram, urīnvielas grupas vai uretāna grupas ar lielu kohēzijas enerģiju, ūdeņraža saitēm, kas veidojas starp molekulārām ķēdēm, ir augsta izturība, un sekundārajai šķērssaitei, ko veido ūdeņraža saites, Veselība arī būtiski ietekmē īpašības. no poliuretāna gumijas. Sekundārā šķērssaistīšana nodrošina, ka poliuretāna gumijai ir termoreaktīva elastomēra īpašības, no vienas puses, un, no otras puses, šķērssaistīšana nav īsti šķērssaistoša, tā ir virtuāla šķērssaistīšana, un šķērssaistīšana. stāvoklis ir atkarīgs no temperatūras.
Temperatūrai paaugstinoties, šī šķērssaistīšana pakāpeniski vājina un izzūd, un polimēram ir noteikta plūstamība un to var apstrādāt termoplastiski. Kad temperatūra tiek pazemināta, šī šķērssaite pakāpeniski atjaunojas un atkal veidojas. Neliela pildvielas daudzuma pievienošana palielina attālumu starp molekulām, tiek vājināta spēja veidot ūdeņraža saites starp molekulām, un stiprums strauji samazināsies.
3. Grupas stabilitāte
Pētījumi liecina, ka katras grupas stabilitātes secība poliuretāna gumijā no augstas līdz zemai ir: esteris, ēteris, urīnviela, uretāns, biurets. Poliuretāna gumijas novecošanas procesā pirmā ir biureta un urīnvielas grupa. Formiāta šķērssaites tiek sašķeltas, pēc tam uretāna un urīnvielas saites, ti, galvenā ķēde tiek sašķelta.
Poliuretāna gumijas īpašības
TPU elastības modulis atrodas starp gumiju un plastmasu. Tā lielākā īpašība ir tā, ka tai piemīt gan cietība, gan elastība, kas nav sastopama citās gumijās un plastmasās.
TPU ir sadalīts divos veidos: poliestera tips un poliētera tips. Salīdzinot ar fizikālajām īpašībām, poliestera tipam ir labāka veiktspēja zemas cietības gumijai, savukārt poliētera tips ir labāks augstas cietības gumijai. Poliestera gumijai ir labāka eļļas izturība, karstumizturība un saķere ar metālu, savukārt poliētera tipam ir labāka hidrolīzes izturība, aukstumizturība un antibakteriālas īpašības.
1. Vides raksturojums
TPU parasti ir laba temperatūras izturība, temperatūra nepārtrauktai ilgstošai lietošanai ir no 80 līdz 90 grādiem, un tā var sasniegt aptuveni 120 grādus īsā laikā. Poliuretāna zemās temperatūras izturība ir arī laba. Poliestera poliuretāna trausluma temperatūra ir -40 grādi C, savukārt poliētera poliuretāna ir -70 ~ -80 grādi C, bet zemā temperatūrā tas kļūs ciets.
TPU eļļas izturība ir salīdzinoši laba, bet ūdens izturība mainās atkarībā no struktūras. Visnopietnāko TPU degradāciju izraisa estera veidošanās reakcijas atgriezeniskums. Kad esteris nonāk saskarē ar ūdeni, skābes pārveide ir atbildīga par autokatalītisko reakciju, kas noved pie molekulas sadalīšanās. Poliesteru uretāni vairāk sadalās, pakļaujot mitrumam gaisā, nekā pilnībā iegremdējot ūdenī. Tas ir tāpēc, ka, iegremdējot ūdenī, izveidotā skābe tiek nepārtraukti izskalota.
Poliētera poliuretāna hidrolīzes pretestība ir 3 līdz 5 reizes lielāka nekā poliestera poliuretānam, jo ētera grupa nereaģēs ar ūdeni.
Ir divi iemesli, kāpēc ūdens iekļūšana noved pie poliuretāna veiktspējas samazināšanās: viens ir tas, ka ieplūstošais ūdens veido ūdeņraža saites ar poliuretāna polārajām grupām, kas vājina ūdeņraža saites starp polimēra molekulām. Šis process ir atgriezenisks. Pēc fizisko īpašību atjaunošanas.
Otrais ir tas, ka ieplūstošais ūdens hidrolizē poliuretānu, kas ir neatgriezenisks.
Ilgstošas saules gaismas iedarbības rezultātā poliuretāns mainīs krāsu un kļūst tumšāks, un tā fizikālās īpašības pakāpeniski samazināsies. Enzīmu baktērijas var izraisīt arī poliuretāna noārdīšanos, tāpēc rūpnieciskajā ražošanā izmantotajai poliuretāna gumijai tiek pievienoti antioksidanti, ultravioleto staru absorbētāji, anti-enzīmu līdzekļi utt.
2. Mehāniskās īpašības
Stiepes izturība: poliuretāna gumijas stiepes izturība ir salīdzinoši augsta, parasti sasniedzot 28 līdz 42 MPa, un TPU ir vidū, aptuveni 35 MPa.
Pagarinājums: parasti līdz 400 līdz 600, maksimālais ir 1000 procenti.
Elastība: poliuretāna elastība ir salīdzinoši augsta, taču arī tā histerēzes zudumi ir salīdzinoši lieli, tāpēc siltuma ģenerēšana ir augsta. Tas ir viegli sabojājams vairāku lieces un ātrgaitas velmēšanas slodzes apstākļos.
Cietība: poliuretāna cietības diapazons ir plašāks nekā citām gumijām, zemākā ir Shore cietība 10, un lielākajai daļai produktu cietība ir no 45 līdz 95. Ja cietība ir augstāka par 70 grādiem, stiepes izturība un fiksētā pagarinājuma izturība ir augstāks nekā dabīgajam kaučukam. Ja cietība ir no 80 līdz 90 grādiem, stiepes izturība, fiksētā stiepes izturība un plīsuma izturība ir diezgan augsta.
Asaru izturība: poliuretāna plīsuma izturība ir salīdzinoši augsta. Kad testa temperatūra paaugstinās līdz 100-110 grādiem, plīsuma izturība ir līdzvērtīga stirola-butadiēna gumijai.
Nodilumizturība: poliuretāna nodilumizturība ir ļoti laba, 9 reizes augstāka nekā dabiskajam kaučukam un 1 līdz 3 reizes augstāka nekā stirola-butadiēna gumijai.
Apstrādes prasības
TPU ir divas plastmasas un gumijas īpašības. Tieši šīs unikālās fizikālās un ķīmiskās īpašības prasa, lai mēs būtu īpaši apstrādāti veidņu projektēšanā un iesmidzināšanā.
Veidnes dizains:
1. Skrējēja dizains:
Tā kā sprausla ir vieta ar vislielāko spiedienu, tad, kad tiek atbrīvots iesmidzināšanas spiediens, kondensāts caurulē palielinās pretestību elastīgās izplešanās dēļ, kā rezultātā sprausla pielips pie priekšējās veidnes. Tāpēc, veidojot veidni, pēc iespējas jāpalielina sprauslas demontāžas slīpums. . Spru mazā gala izmērs nevar būt mazāks par iesmidzināšanas formēšanas iekārtas sprauslas diametru. Lielā gala izmēra palielināšana prasa papildu dzesēšanas laiku un pagarina injekcijas ciklu. Tāpēc demontāžas slīpuma palielināšana galvenokārt tiek realizēta, saīsinot sprauslas garumu.
Parastos apstākļos galvenā kanāla mazā gala diametrs ir aptuveni 2,5–30 mm, lielā gala diametrs ir mazāks par 60 mm, un garumam nevajadzētu būt pārsniedz 40 mm. Galvenā kanāla galā ir jāuzstāda aukstā aka ar tādu pašu vai nedaudz lielāku diametru kā lielajam galam, lai savāktu auksto līmi un aizsprādzētu ūdens izplūdes atveri.
Sliedes diametram jābūt atkarīgam no izstrādājuma struktūras un sliedes garuma. Vispārīgi runājot, tas nedrīkst būt mazāks par 4.{1}}mm. Šunta kanālam ir apļveida forma, lai iegūtu labāku dzesēšanas efektu.
2. Vārtu dizains:
TPU sliktās plūstamības dēļ vārtu dziļumam un platumam jābūt lielākam nekā citiem termoplastiskiem materiāliem, lai izvairītos no pretrunas starp sānu un garenvirziena saraušanos, ko izraisa koloīda strūkla un molekulārā orientācija, kas iet caur vārtiem. , savukārt garuma dimensija Tas ir mazāks par parastajiem, lai atvieglotu koloīdu pāreju. Pārāk gari vārti izraisīs koloīda izmešanu pildīšanas laikā, kas ietekmēs produkta izskatu. Cik vien iespējams, jāizvairās no tapas vārtiem, kas var izraisīt pārmērīgu materiāla bīdīšanu un siltuma veidošanos.
3. Izplūdes rievas dizains:
Veidnes izplūdei jābūt pietiekamai, lai produkts nepiedegtu, īpaši, ja gumijas materiāla iepildīšanas virziens krasi mainās un daļa, kurā izstrādājums tiek beidzot iepildīts, īpašu uzmanību pievērsiet izplūdes iestatījumam. Izplūdes rievas dziļums ir jānošķir atkarībā no TPU veida. Dažreiz izplūdes rievas dziļums ir tikai 0,01 mm, un pie izplūdes rievas izveidosies pārklājums, kam ir būtiska saistība ar īpašajām TPU materiāla īpašībām.
4. Dzesēšanas sistēmas projektēšana:
Formas dzesēšanas efekts ir labāks. Citiem termoplastiskiem materiāliem, ja vien sasalušajam slānim uz izstrādājuma virsmas ir pietiekama izturība injekcijas formēšanas laikā, izstrādājumu var izmest un izjaukt augstākā temperatūrā. TPU gadījumā, ja temperatūra ir augsta, ūdeņraža saites starp molekulām netiek atjaunotas, un produkta stiepes izturība ir zema. Piespiedu izmešana un demontāža tikai novedīs pie izstrādājuma deformācijas. Atslēga ir pilnībā atgūta, un TPU var demontēt tikai tad, kad TPU ir pietiekama izturība, kas prasa, lai veidnes dzesēšanas efekts būtu labāks.
5. Saraušanās ātruma noteikšana:
TPU saraušanās ātrums ievērojami atšķiras atkarībā no izmantotā TPU zīmola, izstrādājuma biezuma un struktūras, kā arī temperatūras un spiediena iesmidzināšanas formēšanas laikā, un tā diapazons ir no {{0}},1 procenta līdz 2,0 procentiem. . Veidojot veidni, jāņem vērā ne tikai izejmateriāla saraušanās ātruma dati, bet arī atbilstoši izstrādājuma struktūrai un biezumam, lai novērtētu iesmidzināšanas temperatūru un spiedienu, kas tiks izmantots iesmidzināšanas formēšanā, un veiktu atbilstošus labojumus. Produktiem ar biezākām lokālās līmes vietām spiediens, kas nepieciešams iesmidzināšanas formēšanai, ir lielāks, un formētā izstrādājuma saraušanās ātrums ir mazāks, tāpēc ir jāsamazina TPU saraušanās ātrums. Produktiem ar samērā vienmērīgu līmes pozīciju un biezu izstrādājumu saraušanās ātruma vērtība ir atbilstoši jāpalielina.
Injekcijas apstrāde
1. Izejvielu žāvēšana Jo mitruma iekļūšana var pasliktināt TPU
Ja TPU mitruma saturs pārsniedz 0,2 procentus, tiek ietekmēts ne tikai izstrādājuma izskats, bet arī acīmredzami pasliktinās mehāniskās īpašības, un iesmidzinātajam izstrādājumam ir slikta elastība un zema izturība. Tāpēc pirms iesmidzināšanas tas jāžāvē 80 līdz 110 grādu temperatūrā 2 līdz 3 stundas.
2. Mucas tīrīšana
Iesmidzināšanas formēšanas mašīnas muca ir jātīra, un ļoti maz citu izejvielu sajaukšana samazinās izstrādājuma mehānisko izturību. Mucas, kas notīrītas ar ABS, PMMA un PE, pirms iesmidzināšanas atkal jātīra ar TPU sprauslas materiālu, un atlikušais materiāls mucā jānoņem ar TPU sprauslas materiālu.
3. Apstrādes temperatūras kontrole
TPU apstrādes temperatūrai ir izšķiroša ietekme uz produkta galīgo izmēru, izskatu un deformāciju. Temperatūra ir atkarīga no izmantotā TPU pakāpes un īpašajiem veidnes konstrukcijas apstākļiem. Vispārējā tendence ir tāda, ka, lai iegūtu nelielu saraušanās ātrumu, ir jāpaaugstina apstrādes temperatūra; lai iegūtu lielu saraušanās ātrumu, apstrādes temperatūra ir jāsamazina. Pat normālā TPU apstrādes temperatūras diapazonā, ja izejmateriāls paliek mucā pārāk ilgi, tas izraisīs TPU termisko noārdīšanos, un atlikušais materiāls mucā ir jāiztukšo pirms iesmidzināšanas. Ļoti svarīga ir arī sprauslas temperatūras kontrole. Normālos apstākļos tai jābūt par aptuveni 5 grādiem augstākai par mucas priekšējā gala temperatūru.
4. Iesmidzināšanas ātruma un spiediena kontrole
Mazāks iesmidzināšanas ātrums un ilgāks aiztures laiks uzlabos molekulāro orientāciju, un, lai gan var iegūt mazāku produkta izmēru, produkta deformācija būs lielāka, un atšķirība starp šķērsvirziena un garenvirziena saraušanos būs liela. Liels turēšanas spiediens arī izraisīs koloīda pārmērīgu saspiešanu veidnē, un produkta izmērs pēc demontāžas ir lielāks par veidnes dobuma izmēru.
5. Kušanas ātruma un pretspiediena kontrole
TPU materiāls ir jutīgāks pret bīdi. Ja liela kušanas ātruma un pretspiediena radītais bīdes siltums ir pārāk augsts, tas novedīs pie TPU termiskās degradācijas. Tāpēc TPU kausēšanai parasti izmanto zemu vai vidēju ātrumu. Ja iesmidzināšanas formēšanas cikls ir garš, jāizmanto aizkavētā kausēšanas funkcija, un veidnes atvēršana sāksies pēc kausēšanas pabeigšanas, lai novērstu izejvielu pārāk ilgu palikšanu mucā un noārdīšanos.
