Polyurethan-Elastomere werden im festen Zustand verwendet und ihre mechanischen Eigenschaften unter verschiedenen äußeren Kräften sind die wichtigsten Indikatoren ihrer Leistung. Im Allgemeinen sind Polyurethan-Elastomere die gleichen wie andere Polymere und ihre Eigenschaften hängen vom Molekulargewicht, den intermolekularen Kräften, der Segmentzähigkeit, der Kristallisationstendenz, der Verzweigung und Vernetzung sowie der Position, Polarität und Größe der Substituenten ab. Polyurethan-Elastomere unterscheiden sich jedoch von Polymeren auf Kohlenwasserstoffbasis (PP, PE usw.) dadurch, dass ihre Molekülstruktur aus weichen Segmenten (Oligomerpolyole) und harten Segmenten (Polyisocyanate, kettenverlängerte Vernetzungen usw.) besteht. Die elektrostatische Kraft zwischen den Makromolekülen, insbesondere zwischen den Hartsegmenten, ist sehr stark und es bilden sich häufig zahlreiche Wasserstoffbrückenbindungen. Diese starke elektrostatische Kraft wirkt sich nicht direkt auf die mechanischen Eigenschaften aus, sondern kann auch die Aggregation harter Segmente fördern, eine Mikrophasentrennung bewirken und die mechanischen Eigenschaften sowie die Hoch- und Tieftemperatureigenschaften von Elastomeren verbessern.
Die mechanischen Eigenschaften des Polyurethan-Elastomers hängen von der Kristallisationsneigung des Polyurethan-Elastomers, insbesondere der Kristallisationsneigung des Weichsegments, ab. Allerdings wird das Polyurethan-Elastomer in einem hochelastischen Zustand verwendet und eine Kristallisation ist nicht zu erwarten. Daher ist es notwendig, die Formel zu übergeben und das Prozessdesign ein Gleichgewicht zwischen Elastizität und Festigkeit zu finden, damit das hergestellte Polyurethan-Elastomer bei der Verwendungstemperatur nicht kristallisiert, eine gute Elastizität aufweist und bei starker Dehnung schnell kristallisieren kann Die Schmelztemperatur dieser Kristallisation liegt etwa bei Raumtemperatur. Wenn die äußere Kraft entfernt wird, schmilzt der Kristall schnell, und diese reversible Kristallstruktur ist sehr vorteilhaft, um die mechanische Festigkeit des Polyurethan-Elastomers zu verbessern.
Ob das Polyurethan-Elastomer eine reversible Kristallisation aufweisen kann, hängt hauptsächlich von der Polarität, dem Molekulargewicht, der intermolekularen Kraft und der Regelmäßigkeit der Struktur des Weichsegments ab. Die molekulare Polarität und intermolekulare Kraft von Polyester ist größer als die von Polyether, daher ist die mechanische Festigkeit von Polyester-Polyurethan-Elastomer größer als die von Polyether-Polyurethan-Elastomer; Die Seitengruppen im Weichsegment verringern die Kristallinität, was die Leistung des Produkts verringert. mechanische Eigenschaften.
Auch die Struktur des Polyurethan-Hartsegments hat direkten und indirekten Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Polyurethan-Elastomers. Im Allgemeinen sind aromatische Diisocyanate [wie Diphenylmethandiisocyanat (MDI), Toluoldiisocyanat (TDI)] größer als die aliphatischen Diisocyanate. Isocyanate [wie Hexamethylendiisocyanat (HDI)]; Diisocyanate mit symmetrischer Struktur (wie MDI) können Polyurethan-Elastomeren eine höhere Härte, Zugfestigkeit und Reißfestigkeit verleihen; Die Wirkung physikalischer und mechanischer Eigenschaften ähnelt der von Diisocyanaten.
Der Zusammenhang zwischen Hitzebeständigkeit und Struktur
Die thermische Stabilität von Polymeren kann anhand der Erweichungstemperatur und der thermischen Zersetzungstemperatur gemessen werden. Im Allgemeinen ist die thermische Zersetzungstemperatur von Polyurethan-Elastomeren niedriger als die Erweichungstemperatur. Im Allgemeinen weisen Polyester-Polyurethan-Elastomere eine bessere Hitzebeständigkeit auf als Polyether-Polyurethan-Elastomere. Für aromatische Diisocyanate lautet die Reihenfolge der Hitzebeständigkeit: p-Phenylendiisocyanat (PPDI) > 1,5-Naphthalindiisocyanat-Isocyanat (NDI) > MDI > TDI.
Die Beziehung zwischen Tieftemperaturleistung und Struktur
Die Tieftemperaturelastizität von Polymeren wird üblicherweise anhand der Glasübergangstemperatur und des Kältewiderstandskoeffizienten (oder der Versprödungstemperatur) gemessen. Im Allgemeinen ist die Flexibilität von Polyether-Polyurethan-Elastomeren bei niedrigen Temperaturen besser als die von Polyester.
Der Zusammenhang zwischen Wasserbeständigkeit und Struktur
Die Wirkung von Wasser auf Polyurethan-Elastomere: Wasserplastifizierung (Wasseraufnahme) und Wasserabbau. Wenn die relative Luftfeuchtigkeit 100 % beträgt: Die Wasserabsorptionsrate von Polyester-Polyurethan-Elastomer beträgt etwa 1,1 % und der Leistungsabfall beträgt etwa 10 %; die Wasserabsorptionsrate von Polyether-Polyurethan-Elastomer beträgt etwa 1,4 % und der Leistungsabfall beträgt etwa 20 %; Allerdings ist die Hydrolysestabilität von Polyether-Polyurethan-Elastomeren größer als die von Polyester-Polyurethan-Elastomeren.
Öl- und Chemikalienbeständigkeit als Funktion der Struktur
Polyurethan-Elastomere weisen eine gute Beständigkeit gegenüber Fetten und unpolaren Lösungsmitteln auf. Im Allgemeinen weisen Polyester-Polyurethan-Elastomere eine bessere Ölbeständigkeit auf als Polyether-Polyurethan-Elastomere. Je höher die Härte des Polyurethan-Elastomers ist, desto besser ist die Ölbeständigkeit. Die chemische Beständigkeit von Polycaprolacton-Polyurethan-Elastomeren (wie Schwefelsäure, Salpetersäure usw.) ist besser als bei anderen Polyurethan-Typen.
