Mechanische Eigenschaften und Struktur vonPolyurethanElastomer
Mechanische Eigenschaften
Die Struktur und Länge der weichen und harten Segmente im Polyurethan-Elastomer sowie die Kraft zwischen den weichen und harten Segmenten wirken sich alle direkt auf die mechanischen Eigenschaften des Elastomers aus. Darüber hinaus sind die Frage, ob eine Mikrophasentrennung stattfinden kann, der Grad der Mikrophasentrennung und die Gleichmäßigkeit der Verteilung von Hartsegmenten in Weichsegmenten ebenfalls wichtige Faktoren, die die mechanischen Eigenschaften beeinflussenPolyurethanElastomere.Der Einfluss des Weichsegments auf die mechanischen Eigenschaften vonPolyurethanElastomer
Einfluss des Polyoltyps
Die flexiblen Segmente vonPolyurethanElastomere bestehen hauptsächlich aus Oligomerpolyolen, die in Polyesterpolyole, Polyetherpolyole und Polyolefinpolyole unterteilt werden können. Ihre Hauptkettenstruktur beeinflusst die Zugfestigkeit des Elastomers. , Reißfestigkeit und andere Eigenschaften haben einen größeren Einfluss. Zu den häufig verwendeten Polyolen gehören hauptsächlich Polyestertypen und Polyethertypen. Polyesterpolyolmoleküle enthalten mehr polare Estergruppen, die eine größere Kohäsionsenergie haben und stärkere intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen bilden können. Daher weist das durch Polyesterpolyol polymerisierte Elastomer eine höhere Dehnfestigkeit, Reißfestigkeit sowie eine gute Abriebfestigkeit und Ölbeständigkeit auf; InPolyurethanBei Elastomeren aus Polyetherpolyolen ist die Kohäsionsenergie der Etherbindungen niedrig und die benachbarten Methylengruppen sind ethergebunden. Die Sauerstoffatome werden getrennt und auch die Wasserstoffatome der getrennten Methylengruppen werden weiter getrennt, wodurch die gegenseitige Abstoßungskraft zwischen den Wasserstoffatomen der Methylengruppen geschwächt wird. Daher weist das durch Polyetherpolyol polymerisierte Polyurethanelastomer eine niedrigere Glasübergangstemperatur, eine höhere Witterungsbeständigkeit, Hydrolysestabilität und Schimmelbeständigkeit auf, weist jedoch schlechte mechanische Eigenschaften auf.
Der Einfluss des Polyol-Molekulargewichts im Allgemeinen auf die mechanischen Eigenschaften von PolyetherPolyurethanElastomere nehmen mit zunehmendem Molekulargewicht des Polyols ab. Dies liegt daran, dass mit zunehmendem Molekulargewicht des Polyetherpolyols die Anzahl der Etherbindungen zunimmt, was die Flexibilität des Polyetherpolyols verbessertPolyurethanElastomersegment. Daher nehmen die mechanischen Eigenschaften wie die Zugfestigkeit des Elastomers ab. Das Gegenteil gilt für Polyester-Polyurethan-Elastomere. Dies liegt daran, dass mit zunehmendem Molekulargewicht des Polyesterpolyols die Anzahl der Methylengruppen und die Anzahl der Estergruppen zunimmt, die Kraft zwischen den Molekülen und die Vernetzung von Wasserstoffbrückenbindungen zunimmt und sich die Kristallinität des Segments verstärkt Härte, Zugfestigkeit, Reißfestigkeit und Zugspannung des Produkts wurden verbessert.Einfluss des harten Segments auf die mechanischen Eigenschaften vonPolyurethanElastomer
InPolyurethanElastomere können sich nur dann miteinander verbinden, um eine harte Segmentphase zu bilden, wenn die Kohäsionsenergie der starren Segmente groß genug ist. Die Faktoren, die die Kohäsionsenergie starrer Segmente beeinflussen, sind die Art und Menge des Diisocyanats sowie die Art des Kettenverlängerers.
Wirkung von Isocyanat
Die Art des Isocyanats hat einen größeren Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften vonPolyurethanElastomere. Bei der Verwendung von Isocyanaten mit symmetrischer Struktur zur Herstellung von Elastomeren enthalten die Elastomersegmente symmetrische Strukturen, die Anziehung zwischen Molekülsegmenten nimmt zu und die Kristallinität wird erhöht. Verschiedene mechanische Eigenschaften wurden verbessert. Aus aromatischen Isocyanaten hergestellte Polyurethanelastomere haben eine starre Benzolringstruktur, die die Kohäsionsenergie der harten Segmente erhöht, und es ist leicht, Hartphasen-Mikrodomänen zwischen den weichen Segmenten zu bilden, was zu einer Mikrophasentrennung des Elastomers führt und die mechanischen Eigenschaften verbessert Eigenschaften. Daher sind seine Zugfestigkeit, Zugspannung und Reißfestigkeit alle höher als bei aliphatischen Isocyanat-Elastomeren. Wenn die Menge an Isocyanat zunimmt, erhöht sich der Hartsegmentgehalt des Polyurethans, die Kohäsionsenergie nimmt zu, die Kristallinität nimmt zu, die Flexibilität nimmt ab, die Dehnung nimmt ab und die Zugfestigkeit, Reißfestigkeit und Zugspannung nehmen zu.
Der Einfluss von KettenverlängerernFür dasselbe Präpolymer aus demselben Polyol und demselben Diisocyanat sind die mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Elastomere unterschiedlich, wenn unterschiedliche Kettenverlängerer zur Kettenverlängerung verwendet werden. Da die Polarität der durch die Reaktion des Diamin-Kettenverlängerers und des Diisocyanats gebildeten Harnstoffgruppe stärker ist als die der durch die Diol-Kettenverlängerung erhaltenen Urethanbindung, können sich die entsprechenden starren Segmente somit auch leicht zu harten Segmenten zusammenfügen Wasserstoff Es gibt mehr Bindungen, also die Stärke desPolyurethanDie durch die Diamin-Kettenverlängerung erhaltene Festigkeit des Elastomers ist größer als die Festigkeit des durch die Glykol-Kettenverlängerung erhaltenen Elastomers.
