تأثير درجة الارتباط المتقاطع على الخصائص الرئيسية للبولي يوريثان

في البولي يوريثان ، بصرف النظر عن تأثير تكوين قطاع السلسلة داخل الجزيء ، فإن درجة الارتباط المتقاطع هي عامل هيكلي أساسي يؤثر على خصائصه الرئيسية. يؤثر مدى الارتباط المتقاطع بشكل مباشر على أداء منتجات الرغوة ويرتبط بالوزن الجزيئي ووظائف البوليول والبولي إيزوسيانات المستخدمة ، مع وجود البوليول ذات أهمية خاصة. يتيح التنوع والاختيار والاستخدام من البوليول السيطرة على كثافة الوصلات المتقاطعة للمنتج عن طريق ضبط الوزن الجزيئي ووظائف المواد الخام ، وبالتالي إنتاج منتجات رغوة مع خصائص متفاوتة من ناعمة إلى صلبة.

تشير الأدلة التجريبية إلى أن البوليول المستخدمة في الرغوة الناعمة عادة ما يكون لها وظيفة 2-4 ، مع وزن جزيئي إلى نسبة الوظيفة (M/F ، التي تسمى سابقًا ما يعادلها) من حوالي 1000. يمكن أن تصل بعض المنتجات الناعمة بشكل استثنائي إلى M/F من 1000-1500. بالنسبة للرغاوي الصلبة ، تتراوح وظائف بوليول بوليول من 3-8 ، مع M/F بين 100-150. تستخدم الرغاوي شبه الصخرية بوليول بوليول مع قيم M/F وقيم الوظيفة بين هذه النطاقات أو مزيج من اثنين من البوليول.

في المنتجات الناعمة ، تؤثر الكثافة المتقاطعة المختلفة أيضًا على أداء الرغوة. لقد درس الباحثون رغاوي ناعمة مصنوعة من نسب مختلفة من بوليول بوليولز مختلفة ودرايسة مع 80/20 TDI لمراقبة تأثير الكثافة والكثافة المتقاطعة المختلفة من الحلقات العطرية ، واليوريثان ، ومجموعات اليوريا على أداء الرغوة.

منتجات الرغوة المصنوعة من البوليثورات ذات النسب المختلفة من المجموعات المختلفة والثنية تُظهر اتجاهات مماثلة. عندما تكون كثافة الوصلة المتقاطعة منخفضة (قيمة MC عالية) وكثافة الحلقات العطرية ، تنخفض مجموعات يوريتان ، اليوريا ، تكون الرغوة أكثر ليونة ، مع انخفاض قوة الشد وحمل الضغط ، ولكن استطالة أعلى ومرونة منخفضة درجة الحرارة. في كثافات الارتباط المتبادل المماثل (قيم MC من 3375 و 3385) ، إذا زاد محتوى الحلقات العطرية واليوريتان واليوريا ، تصبح المنتجات أكثر صعوبة مع زيادة معامل الميكانيكية في درجات حرارة عالية. مقارنة بين الرغويين مع كثافات مختلفة بين الارتباط ولكن الكثافة المتشابهة من الحلقات العطرية ومجموعات يوريتان/اليوريا ، فإن الرغوة ذات كثافة الرابط المتقاطع المنخفضة (قيمة MC أعلى) لها مرونة أفضل في درجة الحرارة المنخفضة ، في حين زادت الرغوة ذات الكثافة المتقاطعة ذات الارتباط المتقاطع.

باستخدام نسب مختلفة من polyetheral-functional و tetra-functional و diisocyanate التولوين في عملية رغوة من خطوة واحدة ، يمكن ملاحظة العلاقة بين كثافة الوصلات المتقاطعة (قيمة MC) ومعامل الشد ، الاستطالة ، والتورم في ثنائي ميثيل أسيتاميد في الشكل 1. مع ارتفاع كثافة الارتباط المتقاطع (انخفاض قيمة MC) ، تكون الرغوة أصعب مع ارتفاع قوة الشد ولكن انخفاض معدلات الاستطالة والتورم. مع زيادة قيمة MC ، ترتفع معدلات الاستطالة والتورم ، في حين تنخفض قوة الشد.

الشكل 1: العلاقة بين قيمة M (محسوبة) وخصائص رغوة البولي يوريثان

لمنتجات الرغوة الناعمة بكثافة 35.2-40.0 كجم/م³، يظهر تأثير كثافة الارتباط المتقاطع على قوة الضغط (حمل الضغط) في الشكل 2. إن قيمة MC والمعاملة المتبادلة لقوة الضغط لها علاقة خطية ، مع الانحرافات بشكل رئيسي بسبب الاختلافات في الحلقات العطرية ومحتوى يوريتان في الرغوة. ويلاحظ هذه العلاقة أيضًا في منتجات الرغوة عالية الكثافة.

الشكل 2: العلاقة بين قيمة MC والمعاملة بالمثل من قوة الضغط

تعد مجموعة الضغط مؤشرًا مهمًا لاستعادة مرونة الرغوة ، تقاس بضغط الرغوة إلى نصف ارتفاعها الأصلي ، وعلاجها في 70°C لمدة 22 ساعة ، وقياس استرداد الارتفاع في درجة حرارة الغرفة بعد 30 دقيقة. النسبة المئوية للتغير في الارتفاع هي قيمة مجموعة الضغط ؛ كلما ارتفعت القيمة ، كلما كان الأداء أكثر فقراً. تؤثر كثافة الوصلات المتقاطعة بشكل كبير على قيمة مجموعة الضغط ، مع وجود قيم ضعيفة عندما تكون قيمة MC أقل من 1200.

تختلف الرغاوي عالية الجودة ذات العوامل المتقاطعة من الناحية الهيكلية عن الرغاوي الناعمة للبولي يوريثين ، مما يؤدي إلى خصائص مختلفة. إن إدخال عوامل الارتباط المتقاطع مثل ثنائي إيثانولامين يشكل نقاط ربط جديدة ، مما يحسن معدل الارتداد بشكل كبير مقارنة بالرغاوي دون مثل هذه العوامل.

العلاقة بين كثافة الوصلة المتقاطعة وخصائص الرغوة الصلبة تتبع اتجاهات مماثلة. زيادة كثافة الارتباط المتقاطع تعزز قوة الضغط ، ومقاومة درجة الحرارة ، والاستقرار الأبعاد ، ونفاذية بخار الماء ولكنها تقلل من قوة الشد والاستطالة. تجعل كثافة الارتباط المتقاطع المفرطة أو قيم M/F المنخفضة جدًا المنتج هشًا ، وردود الفعل العالية للحرارة أثناء عملية الرغوة ذات الخطوة الواحدة تعقد المعالجة وزيادة التكاليف ، حيث أن البوليول أرخص عمومًا من الإيزوسيانات. وبالتالي ، عادة ما تكون كثافة الوصلة المتقاطعة عالية بشكل مفرط ، حيث تحتوي البوليول على قيم M/F بين 75 و 150.

تؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على مورفولوجيا البوليمر ، مع وجود منحنى مميز لكل بوليمر. يوضح الشكل 3 منحنى درجة حرارة المعامل للبوليمر النموذجي. أدناه النقطة A '، البوليمر في حالة زجاجية ، مع "درجة حرارة الانتقال الزجاجي. فوق A '، تبدأ السلاسل الجزيئية في الدوران ، وتنخفض المعامل بسرعة ، ويدخل المادة حالة مطاطية. يؤدي التدفئة إلى النقطة C إلى انخفاض مفاجئ في المعامل ، مما يشير إلى حالة السوائل ، حيث تبدأ سلاسل البوليمر المرتبطة المتقاطعة.

الشكل 3: العلاقة بين المعامل ودرجة الحرارة للبوليمر النموذجي

للحصول على رغوة بولي يوريثان صلبة مثالية ، يجب أن تكون درجة حرارة انتقال الزجاج أعلى من درجة حرارة الغرفة. المرنة والرغاوي الناعمة لها درجات حرارة انتقال زجاجية تحت درجة حرارة الغرفة. لتحقيق المقاومة الكيميائية الجيدة ، والمعامل العالية ، ومقاومة درجة الحرارة في رغاوي صلبة ، ومكونات عالية الوظيفة ومكونات المحتوى العطرية العالية ، على الرغم من أن هذا يقلل من المقاومة منخفضة درجة الحرارة والاستطالة. يجب أن تستخدم الرغاوي الناعمة التي تتطلب أداءً جيداً في درجات الحرارة العالية الكحول ثلاثي هيدري و isocyanate لتشكيل روابط كيميائية قوية.

في الختام ، فإن فهم كيفية تأثير العوامل الهيكلية المختلفة في البولي يوريثان على الأداء يسمح بالتنبؤ وتصميم منتجات الرغوة ذات الخصائص المطلوبة ، بدءًا من الرغاوي الناعمة إلى الصلبة.

إن فهم كيف يؤثر التشابك على خصائص الرغوة هو مجرد البداية. لوضع النظرية موضع التنفيذ ، فإن اختيار آلة صنع الإسفنج المستقرة والعالية الدقة هي المفتاح. نحن متخصصون في آلات رغوة البولي يوريثان المهنية التي تعزز جودة المنتج وكفاءة الإنتاج.

اتصل بنا الآن للحصول على توصيات الآلة والحلول المصممة لتلبية احتياجات العملية الخاصة بك!