Полиуретан температура плавления: Свойства и особенности полиуретана. Воздуховоды из полиуретана.

Содержание

Свойства и особенности полиуретана. Воздуховоды из полиуретана.

Рукава и воздуховоды из полиуретана. Свойства полиуретана.

Коротко о полиуретане: полиуретановые смолы характеризуются наличием в макромолекулах так называемой уретановой группировки. Полиуретан является термопластичным эластомером применимым во многих сферах деятельности.

О свойствах:

  • Температура плавления полиуретанов линейного строения – около 180 ° С.
  • Степень твердости от 40 ед.
  • Высокая износостойкость, морозоустойчивость.
  • Хорошая устойчивость к воздействию кислот и щелочей, а также к атмосферным воздействиям, повышениям и понижениям температуры.

Полиуретан применяется в производстве одежды и обуви, в производстве лаков, пеноматериалов, в автомобилестроении. Из него изготавливаются трубы, шланги, пластины, волокна.

 

В промышленности получили большое распространение рукава и воздуховоды из полиуретана, благодаря своим универсальным характеристикам.

Рукава могут использоваться при значительных низких температурах до – 40 градусов Цельсия, при этом сохраняя свою гибкость. Также рукава и воздуховоды из полиуретана имеют отличную устойчивость к абразивным веществам, кислотам и щелочам и воздействию погодных условий. В отличие от ПВХ рукавов, шланги из полиуретана имеют более длительных ресурс эксплуатации. Более подробно с полиуретановыми воздуховодами вы можете ознакомиться в нашем каталоге.

 

Основные характиристики рукавов и воздуховодов из полиуретана:
Рабочая температура: от -40ºС до +90 ºС
Устойчивость к веществам: растворы кистот и щелочей, бензин, масло, абразивные мелкозернистые частицы, стружки, волокна, сварочный дым. 

 

На сегодняшний день, изделия из полиуретана стали незаменимой частью любой сферы деятельности и производства. Универсальность данного материала позволяет использовать его как в быту, так и в тяжелых условия производственных процессов.

 

что это за материал? Термопластичный и гибкий полиуретан, характеристики и плотность, температура плавления и другие свойства, производство

Впервые о полиуретане услышали в 1937 году. Этот материал был синтезирован Отто Байером из диизоцианата и полиэфира в жидкой форме. Вещество имело массу превосходств над пластмассой, которая в то время была довольно востребованной.

Что это за материал?

Полиуретаном называют уникальный вид материала, имеющий практически неограниченные возможности и перспективы в использовании. В составе полимера 2 вида сырья, а именно: полиолы и изоцианаты.

Производство последних основано на нефтепереработке. Благодаря смешиванию жидких элементов получаются составы с реакционной возможностью. Свойства полиуретана напрямую зависят от ингредиентов, из которых его делают, а также от соотношения катализаторов, вспенивателей, стабилизаторов и многого другого.

Полиуретан выглядит как полимерное волокно с пористой структурой. Он считается универсальным эластомером, но при этом имеет как преимущества, так и недостатки.

К плюсам полиуретана относят следующие характеристики:

  • высокую механическую прочность;
  • диэлектрическую проницаемость;
  • плохую истираемость;
  • хорошую эластичность;
  • возможность сохранять форму после многократных деформаций;
  • износостойкость;
  • длительный срок эксплуатации;
  • устойчивость к воздействию кислот, масел, растворителей;
  • неподверженность к влиянию микроорганизмов;
  • большой диапазон рабочего температурного режима;
  • стойкость к низким температурам;
  • возможность работать под высоким давлением.

Этот материал не стареет, он поддается различным видам механической обработки. Ко всему прочему, полиуретановые изделия весят мало и поэтому их удобно транспортировать и монтировать. У этого эластомера есть способность к вспениванию, поэтому из него производят всевозможные пористые изделия.

Несмотря на массу преимуществ, у полиуретана есть некоторые минусы:

  • неустойчив к нагрузкам при скручивании;
  • эластичность и прочность материала напрямую зависят от температурного режима среды;
  • сложность переработки во вторичное сырье.

Данный тип эластомера относится к материалам, что легко поддаются всевозможным обработкам. К нему применяют разные методы формообразования.

  • Экструзия. Этот способ получения полиуретана подразумевает продавливание материала в расплавленном виде через формирующее отверстие экструдера.
  • Литье. Под действием давления расплавленная масса впрыскивается в специальную форму, после чего подвергается охлаждению.

Сравнение с резиной

Несмотря на то что резина и полиуретан довольно схожи, синтетический эластомер в качественных характеристиках превосходит природный материал. В отличие от каучука у полимерного волокна выше прочность, износостойкость.

По этой причине резина используется меньше, чем полиуретан, во многих отраслях промышленности. Главным фактором, влияющим на долговечность материала, является его абразивный износ, подверженность влиянию агрессивной среды. При сравнивании по данному критерию можно сделать вывод, что полиуретан в 10 раз устойчивее к истираниям.

Согласно оценке стойкости к разным средам полимер также считается лучше резины. Он может переносить влияние растворителей и токсичных химических веществ. Помимо всего прочего, у природного каучука прочность на разрыв в 1,5-3 раза ниже, нежели у эластомера. Синтетический материал способен быстро восстанавливать форму без деформирования в случае воздействия на него высокой нагрузки. Резина, в свою очередь, превосходит эластомер только в стоимости, которая намного меньше, чем у синтетики.

Однако, по мнению специалистов, для отсутствия надобности в дальнейшем платить дважды лучше покупать качественный и дорогой материал.

Характеристики и свойства

Так как в основе полиуретана находятся полиол и изоцианат, он относится к группе полиэфирных полиолов. За счет того, что данный вид – эластомер, ему свойственны хорошая растяжимость и возможность возвращаться к первоначальным формам. Уникальные свойства полиолу способны придавать различные добавки, которые могут менять показатели эластичности, мягкости, твердости, стойкости.

Полиуретан производят в нескольких состояниях:

  • в вязком жидком;
  • в мягком;
  • в твердом.

Вне зависимости от формы, эластомер не меняет своих технических характеристик под влиянием механических и химических факторов окружающей среды. Этому материалу также свойственна устойчивость к ультрафиолетовому излучению, грибкам и плесени.

Технические особенности полиуретана позволяют использовать его во многих бытовых и производственных сферах. Перечислим основные характеристики полиэфирного полиола.

  • Плотность. Показатель зависит от вида материала, обычно он колеблется от 30 до 300 кг/м3.
  • Твердость. По шкале Шора она может составлять от 50 до 98 единиц. Такие показатели позволяют использовать эластомер при высоких нагрузках.
  • Значительный температурный интервал. Материал может эксплуатироваться при температуре от -60 до +80 градусов по Цельсию. При показателе 120-140 градусов его можно использовать короткое время. У полиуретанов высокая температура плавления – не менее 160 градусов тепла по Цельсию. Если нагреть данные материалы до 220 градусов, то они начнут разлагаться.
  • Коэффициент теплопроводности – 0, 028 Вт/ (м*К).
  • Электропроводность у данного полиола отсутствует.
  • Масса. Весит материал очень мало.
  • Озоностойкость. Полиуретан не разрушается под влиянием озона в отличие от резины.
  • Стойкость к агрессивным средам.
  • Горючесть. Согласно ГОСТу 12.1.044 материал относится к трудногорючим, поэтому он применяется во многих отраслях производства.
  • Экологичность. Полиуретан относят к безопасным материалам, поэтому его часто используют в быту.

Вреден ли полиуретан?

Благодаря наличию энергосберегающих характеристик полиуретан относят к безопасным материалам. Однако, оценивая его экологичность, стоит брать во внимание возможность вреда данного эластомера в жидком и твердом состоянии. Как показала практика, в сухом виде данный полиол не выделяет вредных веществ. Опасные испарения возможны только в случае неправильного обращения с материалом.

В случае соблюдения всех мер безопасности в жидкой фракции полиуретан не будет нести для людей и животных никакой опасности.

Однако нарушение технологии производства может повлечь выделение следующих токсичных испарений.

  • Изоцианаты. Данные вещества входят в состав лакокрасочных, пенных продуктов. Их наличие может стать причиной астмы в случае отсутствия специальной защиты.
  • Аминовые катализаторы, которые становятся причиной повышенной чувствительности, раздражительности, замутненности зрения. При постоянном вдыхании эти вещества вызывают язвы, раздражения слизистых оболочек, ожоги полости рта, горла и пищевода.
  • Полиол. Он способен проявить свое токсическое действие только при прямом контакте с живым организмом, а именно при глотании. Отравление полиолом проявляется в виде рвоты, интоксикации и спазмов.
  • Антипирен. Это вещество постепенно накапливается в организме, после чего вызывает отравление.

В результате всего вышесказанного можно сделать вывод, что полиуретан может нанести вред здоровью только в случае его неправильного использования. Зачастую это происходит при использовании низкокачественных видов распылителя, а также в отсутствии специальной защиты во время работы.

Многих волнует вопрос о вреде полиуретана, который монтируют в жилых помещениях. Страхи пользователей являются напрасными, так как перед поступлением в продажу данная категория товаров проходит массу испытаний на безопасность. Проблемы могут возникнуть только в случае покупки эластомера у производителя, не имеющего сертификатов качества.

Сравнение с другими материалами

Зная о характеристиках полиуретана, можно сказать, что у него гораздо больше преимуществ, нежели у резины. Как уже говорилось, этот полимер превосходит ее по долговечности, растяжимости, прочности и многим другим характеристикам. Часто потребители сталкиваются с трудностями в выборе между полиуретаном и другими подобными продуктами, сравнивая его с ними.

  • Дюрополимер. Имеет вид матового пластикового изделия. В свою очередь, полиуретан похож на вспененный порошок и покрыт грунтовкой. Последний мало весит и отлично подходит для работ с потолком. К тому же ассортимент его довольно широкий. Дюрополимер относится к антивандальным полимерам, поэтому покупателю не придется думать о его реставрации длительный период.
  • Винил. Данный материал, в отличие от полиуретана, не предназначается для защиты поверхности, чаще он используется с декоративной целью.
  • Силикон. Эти материалы производят для использования в разных видах работ. По мнению потребителей, эластомер характеризуется лучшей долговечностью и прочностью. В свою очередь, силикон отличается тем, что он эластичен и биоинертен.
  • Пенополистирол. Разница между материалами заключается в первую очередь в стоимости, которая у полиуретана выше. Пенополистирол плохо проводит тепло, он удобный и простой в эксплуатации. Полиуретан служит дольше предыдущего материала, не портится под влиянием негативных факторов среды.
  • Полиэстер. С ним полиуретан имеет множество одинаковых свойств. Однако в некотором роде второй материал превосходит первый по качеству. Полиуретан эластичнее, прочнее и долговечнее полиэстера.

Обзор видов

Полиуретан – это прозрачный энергоэффективный универсальный материал, который набирает популярность в мире с каждым днем. У этого материала есть своя специальная маркировка. К наиболее востребованным маркам эластомера относят СКУ-ПФЛ-100, НИЦ ПУ-5, они характеризуются твердостью по Шору в 85-90 единиц.

Гибкий полиуретановый поролон

В качестве амортизатора принято использовать гибкий полиуретановый поролон. Помимо этого, его применяют для создания постельных принадлежностей, подкладочных покрытий, упаковок, автомобильного интерьера.

Создание гибкого поролона возможно в любой форме. Этот вид полиуретана характеризуется легкостью, прочностью, удобством.

Термопластичный

Термопластичный полиуретан – это эластичный, гибкий, устойчивый к истиранию, негативным погодным условиям материал. Его производят и окрашивают различными методами. Обработку термопластичного эластомера осуществляют на экструзионных, компрессионных, ударных станках. Этот гибкий продукт способен адаптироваться к различным условиям применения, например, к стройке, автомобилестроению, изготовлению обуви.

Сферы применения

Полиэфирный полиол довольно широко используется в настоящее время. Из листов полиуретана производят футеровочные предметы, части пресса, роликовое, колесное, валиковое покрытие, уплотнительные кольца, манжеты, пробки. В жидком виде он нашел свое применение в покрытии конструкций из бетона, вагонов, люков, кровли. Нередко эластомер входит в состав герметика, клея, лакокрасочных продуктов.

В тяжелой промышленности из этого материала производят амортизирующие детали. В строительстве его применяют для создания антискользящего покрытия, виброустойчивой поверхности, фасадов. Без эластомера не обходятся автомобильная отрасль и мебельное производство. Востребованность полиуретана наблюдается в текстильной промышленности. Он пригоден для изготовления чехлов, молний, заклепок, стелек, подошв. Медицина использует эластомер для производства презервативов, протезов, имплантов.

Переработка

В наши дни вопрос о вторичной переработке полиуретана приобретает все большую актуальность. Проблема связана с увеличением площадей свалок, а также увеличением расходов на их вывоз. В последние годы наблюдается развитие новейших технологий по переработке эластомеров и этому вопросу уделяют все больше внимания.

Вот основные методы получения вторичного сырья из полиуретана.

  • Физический. В этом случае пластик измельчается до мелкой фракции, которая в последующем используется в качестве наполнителя при строительстве.
  • Переплавка. Результат данного метода – изготовление сырья, которое в последующем используется для получения полиуретановых продуктов.
  • Гликолиз с высоким нагревом. При помощи такого метода расщепляются углеводы.
  • Химический. Переработка основана на деполимеризации, после которой из эластомера формируют вещества, что имеют небольшую молекулярную массу.
  • Сжигание. Этот метод получения энергии считается наиболее опасным из всех вышеперечисленных, так как при нем в атмосферный воздух выделяются вредные вещества.

Благодаря обширному внедрению вторичной переработки можно решить актуальную проблему использования полиуретана. Свойства этого материала многообразны, у них практически не имеется границ. Эластомер прекрасно функционирует не только в бытовой среде, но и в экстремальных условиях.

Несмотря на то что это синтетическое вещество, оно является безопасным для человека, поэтому используется в медицине, строительстве, текстильной и обувной промышленности. Несмотря на высокую стоимость по сравнению с другими материалами, полиуретан окупается своей надежностью и долговечностью.

В следующем видео вас ждет дополнительная информация о применении полиуретана.

что это за материал? Термопластичный и гибкий полиуретан, характеристики и плотность, температура плавления и другие свойства, производство

Впервые о полиуретане услышали в 1937 году. Этот материал был синтезирован Отто Байером из диизоцианата и полиэфира в жидкой форме. Вещество имело массу превосходств над пластмассой, которая в то время была довольно востребованной.

Что это за материал?

Полиуретаном называют уникальный вид материала, имеющий практически неограниченные возможности и перспективы в использовании. В составе полимера 2 вида сырья, а именно: полиолы и изоцианаты. Производство последних основано на нефтепереработке. Благодаря смешиванию жидких элементов получаются составы с реакционной возможностью. Свойства полиуретана напрямую зависят от ингредиентов, из которых его делают, а также от соотношения катализаторов, вспенивателей, стабилизаторов и многого другого.

Полиуретан выглядит как полимерное волокно с пористой структурой. Он считается универсальным эластомером, но при этом имеет как преимущества, так и недостатки.

К плюсам полиуретана относят следующие характеристики:

  • высокую механическую прочность;
  • диэлектрическую проницаемость;
  • плохую истираемость;
  • хорошую эластичность;
  • возможность сохранять форму после многократных деформаций;
  • износостойкость;
  • длительный срок эксплуатации;
  • устойчивость к воздействию кислот, масел, растворителей;
  • неподверженность к влиянию микроорганизмов;
  • большой диапазон рабочего температурного режима;
  • стойкость к низким температурам;
  • возможность работать под высоким давлением.

Этот материал не стареет, он поддается различным видам механической обработки. Ко всему прочему, полиуретановые изделия весят мало и поэтому их удобно транспортировать и монтировать. У этого эластомера есть способность к вспениванию, поэтому из него производят всевозможные пористые изделия.

Несмотря на массу преимуществ, у полиуретана есть некоторые минусы:

  • неустойчив к нагрузкам при скручивании;
  • эластичность и прочность материала напрямую зависят от температурного режима среды;
  • сложность переработки во вторичное сырье.

Данный тип эластомера относится к материалам, что легко поддаются всевозможным обработкам. К нему применяют разные методы формообразования.

  • Экструзия. Этот способ получения полиуретана подразумевает продавливание материала в расплавленном виде через формирующее отверстие экструдера.
  • Литье. Под действием давления расплавленная масса впрыскивается в специальную форму, после чего подвергается охлаждению.

Сравнение с резиной

Несмотря на то что резина и полиуретан довольно схожи, синтетический эластомер в качественных характеристиках превосходит природный материал. В отличие от каучука у полимерного волокна выше прочность, износостойкость. По этой причине резина используется меньше, чем полиуретан, во многих отраслях промышленности. Главным фактором, влияющим на долговечность материала, является его абразивный износ, подверженность влиянию агрессивной среды. При сравнивании по данному критерию можно сделать вывод, что полиуретан в 10 раз устойчивее к истираниям.

Согласно оценке стойкости к разным средам полимер также считается лучше резины. Он может переносить влияние растворителей и токсичных химических веществ. Помимо всего прочего, у природного каучука прочность на разрыв в 1,5-3 раза ниже, нежели у эластомера. Синтетический материал способен быстро восстанавливать форму без деформирования в случае воздействия на него высокой нагрузки. Резина, в свою очередь, превосходит эластомер только в стоимости, которая намного меньше, чем у синтетики.

Однако, по мнению специалистов, для отсутствия надобности в дальнейшем платить дважды лучше покупать качественный и дорогой материал.

Характеристики и свойства

Так как в основе полиуретана находятся полиол и изоцианат, он относится к группе полиэфирных полиолов. За счет того, что данный вид – эластомер, ему свойственны хорошая растяжимость и возможность возвращаться к первоначальным формам. Уникальные свойства полиолу способны придавать различные добавки, которые могут менять показатели эластичности, мягкости, твердости, стойкости.

Полиуретан производят в нескольких состояниях:

  • в вязком жидком;
  • в мягком;
  • в твердом.

Вне зависимости от формы, эластомер не меняет своих технических характеристик под влиянием механических и химических факторов окружающей среды. Этому материалу также свойственна устойчивость к ультрафиолетовому излучению, грибкам и плесени.

Технические особенности полиуретана позволяют использовать его во многих бытовых и производственных сферах. Перечислим основные характеристики полиэфирного полиола.

  • Плотность. Показатель зависит от вида материала, обычно он колеблется от 30 до 300 кг/м3.
  • Твердость. По шкале Шора она может составлять от 50 до 98 единиц. Такие показатели позволяют использовать эластомер при высоких нагрузках.
  • Значительный температурный интервал. Материал может эксплуатироваться при температуре от -60 до +80 градусов по Цельсию. При показателе 120-140 градусов его можно использовать короткое время. У полиуретанов высокая температура плавления – не менее 160 градусов тепла по Цельсию. Если нагреть данные материалы до 220 градусов, то они начнут разлагаться.
  • Коэффициент теплопроводности – 0, 028 Вт/ (м*К).
  • Электропроводность у данного полиола отсутствует.
  • Масса. Весит материал очень мало.
  • Озоностойкость. Полиуретан не разрушается под влиянием озона в отличие от резины.
  • Стойкость к агрессивным средам.
  • Горючесть. Согласно ГОСТу 12.1.044 материал относится к трудногорючим, поэтому он применяется во многих отраслях производства.
  • Экологичность. Полиуретан относят к безопасным материалам, поэтому его часто используют в быту.

Вреден ли полиуретан?

Благодаря наличию энергосберегающих характеристик полиуретан относят к безопасным материалам. Однако, оценивая его экологичность, стоит брать во внимание возможность вреда данного эластомера в жидком и твердом состоянии. Как показала практика, в сухом виде данный полиол не выделяет вредных веществ. Опасные испарения возможны только в случае неправильного обращения с материалом.

В случае соблюдения всех мер безопасности в жидкой фракции полиуретан не будет нести для людей и животных никакой опасности.

Однако нарушение технологии производства может повлечь выделение следующих токсичных испарений.

  • Изоцианаты. Данные вещества входят в состав лакокрасочных, пенных продуктов. Их наличие может стать причиной астмы в случае отсутствия специальной защиты.
  • Аминовые катализаторы, которые становятся причиной повышенной чувствительности, раздражительности, замутненности зрения. При постоянном вдыхании эти вещества вызывают язвы, раздражения слизистых оболочек, ожоги полости рта, горла и пищевода.
  • Полиол. Он способен проявить свое токсическое действие только при прямом контакте с живым организмом, а именно при глотании. Отравление полиолом проявляется в виде рвоты, интоксикации и спазмов.
  • Антипирен. Это вещество постепенно накапливается в организме, после чего вызывает отравление.

В результате всего вышесказанного можно сделать вывод, что полиуретан может нанести вред здоровью только в случае его неправильного использования. Зачастую это происходит при использовании низкокачественных видов распылителя, а также в отсутствии специальной защиты во время работы.

Многих волнует вопрос о вреде полиуретана, который монтируют в жилых помещениях. Страхи пользователей являются напрасными, так как перед поступлением в продажу данная категория товаров проходит массу испытаний на безопасность. Проблемы могут возникнуть только в случае покупки эластомера у производителя, не имеющего сертификатов качества.

Сравнение с другими материалами

Зная о характеристиках полиуретана, можно сказать, что у него гораздо больше преимуществ, нежели у резины. Как уже говорилось, этот полимер превосходит ее по долговечности, растяжимости, прочности и многим другим характеристикам. Часто потребители сталкиваются с трудностями в выборе между полиуретаном и другими подобными продуктами, сравнивая его с ними.

  • Дюрополимер. Имеет вид матового пластикового изделия. В свою очередь, полиуретан похож на вспененный порошок и покрыт грунтовкой. Последний мало весит и отлично подходит для работ с потолком. К тому же ассортимент его довольно широкий. Дюрополимер относится к антивандальным полимерам, поэтому покупателю не придется думать о его реставрации длительный период.
  • Винил. Данный материал, в отличие от полиуретана, не предназначается для защиты поверхности, чаще он используется с декоративной целью.
  • Силикон. Эти материалы производят для использования в разных видах работ. По мнению потребителей, эластомер характеризуется лучшей долговечностью и прочностью. В свою очередь, силикон отличается тем, что он эластичен и биоинертен.
  • Пенополистирол. Разница между материалами заключается в первую очередь в стоимости, которая у полиуретана выше. Пенополистирол плохо проводит тепло, он удобный и простой в эксплуатации. Полиуретан служит дольше предыдущего материала, не портится под влиянием негативных факторов среды.
  • Полиэстер. С ним полиуретан имеет множество одинаковых свойств. Однако в некотором роде второй материал превосходит первый по качеству. Полиуретан эластичнее, прочнее и долговечнее полиэстера.

Обзор видов

Полиуретан – это прозрачный энергоэффективный универсальный материал, который набирает популярность в мире с каждым днем. У этого материала есть своя специальная маркировка. К наиболее востребованным маркам эластомера относят СКУ-ПФЛ-100, НИЦ ПУ-5, они характеризуются твердостью по Шору в 85-90 единиц.

Гибкий полиуретановый поролон

В качестве амортизатора принято использовать гибкий полиуретановый поролон. Помимо этого, его применяют для создания постельных принадлежностей, подкладочных покрытий, упаковок, автомобильного интерьера.

Создание гибкого поролона возможно в любой форме. Этот вид полиуретана характеризуется легкостью, прочностью, удобством.

Термопластичный

Термопластичный полиуретан – это эластичный, гибкий, устойчивый к истиранию, негативным погодным условиям материал. Его производят и окрашивают различными методами. Обработку термопластичного эластомера осуществляют на экструзионных, компрессионных, ударных станках. Этот гибкий продукт способен адаптироваться к различным условиям применения, например, к стройке, автомобилестроению, изготовлению обуви.

Сферы применения

Полиэфирный полиол довольно широко используется в настоящее время. Из листов полиуретана производят футеровочные предметы, части пресса, роликовое, колесное, валиковое покрытие, уплотнительные кольца, манжеты, пробки. В жидком виде он нашел свое применение в покрытии конструкций из бетона, вагонов, люков, кровли. Нередко эластомер входит в состав герметика, клея, лакокрасочных продуктов.

В тяжелой промышленности из этого материала производят амортизирующие детали. В строительстве его применяют для создания антискользящего покрытия, виброустойчивой поверхности, фасадов. Без эластомера не обходятся автомобильная отрасль и мебельное производство. Востребованность полиуретана наблюдается в текстильной промышленности. Он пригоден для изготовления чехлов, молний, заклепок, стелек, подошв. Медицина использует эластомер для производства презервативов, протезов, имплантов.

Переработка

В наши дни вопрос о вторичной переработке полиуретана приобретает все большую актуальность. Проблема связана с увеличением площадей свалок, а также увеличением расходов на их вывоз. В последние годы наблюдается развитие новейших технологий по переработке эластомеров и этому вопросу уделяют все больше внимания.

Вот основные методы получения вторичного сырья из полиуретана.

  • Физический. В этом случае пластик измельчается до мелкой фракции, которая в последующем используется в качестве наполнителя при строительстве.
  • Переплавка. Результат данного метода – изготовление сырья, которое в последующем используется для получения полиуретановых продуктов.
  • Гликолиз с высоким нагревом. При помощи такого метода расщепляются углеводы.
  • Химический. Переработка основана на деполимеризации, после которой из эластомера формируют вещества, что имеют небольшую молекулярную массу.
  • Сжигание. Этот метод получения энергии считается наиболее опасным из всех вышеперечисленных, так как при нем в атмосферный воздух выделяются вредные вещества.

Благодаря обширному внедрению вторичной переработки можно решить актуальную проблему использования полиуретана. Свойства этого материала многообразны, у них практически не имеется границ. Эластомер прекрасно функционирует не только в бытовой среде, но и в экстремальных условиях.

Несмотря на то что это синтетическое вещество, оно является безопасным для человека, поэтому используется в медицине, строительстве, текстильной и обувной промышленности. Несмотря на высокую стоимость по сравнению с другими материалами, полиуретан окупается своей надежностью и долговечностью.

В следующем видео вас ждет дополнительная информация о применении полиуретана.

что это за материал? Термопластичный и гибкий полиуретан, характеристики и плотность, температура плавления и другие свойства, производство

Впервые о полиуретане услышали в 1937 году. Этот материал был синтезирован Отто Байером из диизоцианата и полиэфира в жидкой форме. Вещество имело массу превосходств над пластмассой, которая в то время была довольно востребованной.

Что это за материал?

Полиуретаном называют уникальный вид материала, имеющий практически неограниченные возможности и перспективы в использовании. В составе полимера 2 вида сырья, а именно: полиолы и изоцианаты. Производство последних основано на нефтепереработке. Благодаря смешиванию жидких элементов получаются составы с реакционной возможностью. Свойства полиуретана напрямую зависят от ингредиентов, из которых его делают, а также от соотношения катализаторов, вспенивателей, стабилизаторов и многого другого.

Полиуретан выглядит как полимерное волокно с пористой структурой. Он считается универсальным эластомером, но при этом имеет как преимущества, так и недостатки.

К плюсам полиуретана относят следующие характеристики:

  • высокую механическую прочность;
  • диэлектрическую проницаемость;
  • плохую истираемость;
  • хорошую эластичность;
  • возможность сохранять форму после многократных деформаций;
  • износостойкость;
  • длительный срок эксплуатации;
  • устойчивость к воздействию кислот, масел, растворителей;
  • неподверженность к влиянию микроорганизмов;
  • большой диапазон рабочего температурного режима;
  • стойкость к низким температурам;
  • возможность работать под высоким давлением.

Этот материал не стареет, он поддается различным видам механической обработки. Ко всему прочему, полиуретановые изделия весят мало и поэтому их удобно транспортировать и монтировать. У этого эластомера есть способность к вспениванию, поэтому из него производят всевозможные пористые изделия.

Несмотря на массу преимуществ, у полиуретана есть некоторые минусы:

  • неустойчив к нагрузкам при скручивании;
  • эластичность и прочность материала напрямую зависят от температурного режима среды;
  • сложность переработки во вторичное сырье.

Данный тип эластомера относится к материалам, что легко поддаются всевозможным обработкам. К нему применяют разные методы формообразования.

  • Экструзия. Этот способ получения полиуретана подразумевает продавливание материала в расплавленном виде через формирующее отверстие экструдера.
  • Литье. Под действием давления расплавленная масса впрыскивается в специальную форму, после чего подвергается охлаждению.

Сравнение с резиной

Несмотря на то что резина и полиуретан довольно схожи, синтетический эластомер в качественных характеристиках превосходит природный материал. В отличие от каучука у полимерного волокна выше прочность, износостойкость. По этой причине резина используется меньше, чем полиуретан, во многих отраслях промышленности. Главным фактором, влияющим на долговечность материала, является его абразивный износ, подверженность влиянию агрессивной среды. При сравнивании по данному критерию можно сделать вывод, что полиуретан в 10 раз устойчивее к истираниям.

Согласно оценке стойкости к разным средам полимер также считается лучше резины. Он может переносить влияние растворителей и токсичных химических веществ. Помимо всего прочего, у природного каучука прочность на разрыв в 1,5-3 раза ниже, нежели у эластомера. Синтетический материал способен быстро восстанавливать форму без деформирования в случае воздействия на него высокой нагрузки. Резина, в свою очередь, превосходит эластомер только в стоимости, которая намного меньше, чем у синтетики.

Однако, по мнению специалистов, для отсутствия надобности в дальнейшем платить дважды лучше покупать качественный и дорогой материал.

Характеристики и свойства

Так как в основе полиуретана находятся полиол и изоцианат, он относится к группе полиэфирных полиолов. За счет того, что данный вид – эластомер, ему свойственны хорошая растяжимость и возможность возвращаться к первоначальным формам. Уникальные свойства полиолу способны придавать различные добавки, которые могут менять показатели эластичности, мягкости, твердости, стойкости.

Полиуретан производят в нескольких состояниях:

  • в вязком жидком;
  • в мягком;
  • в твердом.

Вне зависимости от формы, эластомер не меняет своих технических характеристик под влиянием механических и химических факторов окружающей среды. Этому материалу также свойственна устойчивость к ультрафиолетовому излучению, грибкам и плесени.

Технические особенности полиуретана позволяют использовать его во многих бытовых и производственных сферах. Перечислим основные характеристики полиэфирного полиола.

  • Плотность. Показатель зависит от вида материала, обычно он колеблется от 30 до 300 кг/м3.
  • Твердость. По шкале Шора она может составлять от 50 до 98 единиц. Такие показатели позволяют использовать эластомер при высоких нагрузках.
  • Значительный температурный интервал. Материал может эксплуатироваться при температуре от -60 до +80 градусов по Цельсию. При показателе 120-140 градусов его можно использовать короткое время. У полиуретанов высокая температура плавления – не менее 160 градусов тепла по Цельсию. Если нагреть данные материалы до 220 градусов, то они начнут разлагаться.
  • Коэффициент теплопроводности – 0, 028 Вт/ (м*К).
  • Электропроводность у данного полиола отсутствует.
  • Масса. Весит материал очень мало.
  • Озоностойкость. Полиуретан не разрушается под влиянием озона в отличие от резины.
  • Стойкость к агрессивным средам.
  • Горючесть. Согласно ГОСТу 12.1.044 материал относится к трудногорючим, поэтому он применяется во многих отраслях производства.
  • Экологичность. Полиуретан относят к безопасным материалам, поэтому его часто используют в быту.

Вреден ли полиуретан?

Благодаря наличию энергосберегающих характеристик полиуретан относят к безопасным материалам. Однако, оценивая его экологичность, стоит брать во внимание возможность вреда данного эластомера в жидком и твердом состоянии. Как показала практика, в сухом виде данный полиол не выделяет вредных веществ. Опасные испарения возможны только в случае неправильного обращения с материалом.

В случае соблюдения всех мер безопасности в жидкой фракции полиуретан не будет нести для людей и животных никакой опасности.

Однако нарушение технологии производства может повлечь выделение следующих токсичных испарений.

  • Изоцианаты. Данные вещества входят в состав лакокрасочных, пенных продуктов. Их наличие может стать причиной астмы в случае отсутствия специальной защиты.
  • Аминовые катализаторы, которые становятся причиной повышенной чувствительности, раздражительности, замутненности зрения. При постоянном вдыхании эти вещества вызывают язвы, раздражения слизистых оболочек, ожоги полости рта, горла и пищевода.
  • Полиол. Он способен проявить свое токсическое действие только при прямом контакте с живым организмом, а именно при глотании. Отравление полиолом проявляется в виде рвоты, интоксикации и спазмов.
  • Антипирен. Это вещество постепенно накапливается в организме, после чего вызывает отравление.

В результате всего вышесказанного можно сделать вывод, что полиуретан может нанести вред здоровью только в случае его неправильного использования. Зачастую это происходит при использовании низкокачественных видов распылителя, а также в отсутствии специальной защиты во время работы.

Многих волнует вопрос о вреде полиуретана, который монтируют в жилых помещениях. Страхи пользователей являются напрасными, так как перед поступлением в продажу данная категория товаров проходит массу испытаний на безопасность. Проблемы могут возникнуть только в случае покупки эластомера у производителя, не имеющего сертификатов качества.

Сравнение с другими материалами

Зная о характеристиках полиуретана, можно сказать, что у него гораздо больше преимуществ, нежели у резины. Как уже говорилось, этот полимер превосходит ее по долговечности, растяжимости, прочности и многим другим характеристикам. Часто потребители сталкиваются с трудностями в выборе между полиуретаном и другими подобными продуктами, сравнивая его с ними.

  • Дюрополимер. Имеет вид матового пластикового изделия. В свою очередь, полиуретан похож на вспененный порошок и покрыт грунтовкой. Последний мало весит и отлично подходит для работ с потолком. К тому же ассортимент его довольно широкий. Дюрополимер относится к антивандальным полимерам, поэтому покупателю не придется думать о его реставрации длительный период.
  • Винил. Данный материал, в отличие от полиуретана, не предназначается для защиты поверхности, чаще он используется с декоративной целью.
  • Силикон. Эти материалы производят для использования в разных видах работ. По мнению потребителей, эластомер характеризуется лучшей долговечностью и прочностью. В свою очередь, силикон отличается тем, что он эластичен и биоинертен.
  • Пенополистирол. Разница между материалами заключается в первую очередь в стоимости, которая у полиуретана выше. Пенополистирол плохо проводит тепло, он удобный и простой в эксплуатации. Полиуретан служит дольше предыдущего материала, не портится под влиянием негативных факторов среды.
  • Полиэстер. С ним полиуретан имеет множество одинаковых свойств. Однако в некотором роде второй материал превосходит первый по качеству. Полиуретан эластичнее, прочнее и долговечнее полиэстера.

Обзор видов

Полиуретан – это прозрачный энергоэффективный универсальный материал, который набирает популярность в мире с каждым днем. У этого материала есть своя специальная маркировка. К наиболее востребованным маркам эластомера относят СКУ-ПФЛ-100, НИЦ ПУ-5, они характеризуются твердостью по Шору в 85-90 единиц.

Гибкий полиуретановый поролон

В качестве амортизатора принято использовать гибкий полиуретановый поролон. Помимо этого, его применяют для создания постельных принадлежностей, подкладочных покрытий, упаковок, автомобильного интерьера.

Создание гибкого поролона возможно в любой форме. Этот вид полиуретана характеризуется легкостью, прочностью, удобством.

Термопластичный

Термопластичный полиуретан – это эластичный, гибкий, устойчивый к истиранию, негативным погодным условиям материал. Его производят и окрашивают различными методами. Обработку термопластичного эластомера осуществляют на экструзионных, компрессионных, ударных станках. Этот гибкий продукт способен адаптироваться к различным условиям применения, например, к стройке, автомобилестроению, изготовлению обуви.

Сферы применения

Полиэфирный полиол довольно широко используется в настоящее время. Из листов полиуретана производят футеровочные предметы, части пресса, роликовое, колесное, валиковое покрытие, уплотнительные кольца, манжеты, пробки. В жидком виде он нашел свое применение в покрытии конструкций из бетона, вагонов, люков, кровли. Нередко эластомер входит в состав герметика, клея, лакокрасочных продуктов.

В тяжелой промышленности из этого материала производят амортизирующие детали. В строительстве его применяют для создания антискользящего покрытия, виброустойчивой поверхности, фасадов. Без эластомера не обходятся автомобильная отрасль и мебельное производство. Востребованность полиуретана наблюдается в текстильной промышленности. Он пригоден для изготовления чехлов, молний, заклепок, стелек, подошв. Медицина использует эластомер для производства презервативов, протезов, имплантов.

Переработка

В наши дни вопрос о вторичной переработке полиуретана приобретает все большую актуальность. Проблема связана с увеличением площадей свалок, а также увеличением расходов на их вывоз. В последние годы наблюдается развитие новейших технологий по переработке эластомеров и этому вопросу уделяют все больше внимания.

Вот основные методы получения вторичного сырья из полиуретана.

  • Физический. В этом случае пластик измельчается до мелкой фракции, которая в последующем используется в качестве наполнителя при строительстве.
  • Переплавка. Результат данного метода – изготовление сырья, которое в последующем используется для получения полиуретановых продуктов.
  • Гликолиз с высоким нагревом. При помощи такого метода расщепляются углеводы.
  • Химический. Переработка основана на деполимеризации, после которой из эластомера формируют вещества, что имеют небольшую молекулярную массу.
  • Сжигание. Этот метод получения энергии считается наиболее опасным из всех вышеперечисленных, так как при нем в атмосферный воздух выделяются вредные вещества.

Благодаря обширному внедрению вторичной переработки можно решить актуальную проблему использования полиуретана. Свойства этого материала многообразны, у них практически не имеется границ. Эластомер прекрасно функционирует не только в бытовой среде, но и в экстремальных условиях.

Несмотря на то что это синтетическое вещество, оно является безопасным для человека, поэтому используется в медицине, строительстве, текстильной и обувной промышленности. Несмотря на высокую стоимость по сравнению с другими материалами, полиуретан окупается своей надежностью и долговечностью.

В следующем видео вас ждет дополнительная информация о применении полиуретана.

что это за материал? Термопластичный и гибкий полиуретан, характеристики и плотность, температура плавления и другие свойства, производство

Впервые о полиуретане услышали в 1937 году. Этот материал был синтезирован Отто Байером из диизоцианата и полиэфира в жидкой форме. Вещество имело массу превосходств над пластмассой, которая в то время была довольно востребованной.

Что это за материал?

Полиуретаном называют уникальный вид материала, имеющий практически неограниченные возможности и перспективы в использовании. В составе полимера 2 вида сырья, а именно: полиолы и изоцианаты. Производство последних основано на нефтепереработке. Благодаря смешиванию жидких элементов получаются составы с реакционной возможностью. Свойства полиуретана напрямую зависят от ингредиентов, из которых его делают, а также от соотношения катализаторов, вспенивателей, стабилизаторов и многого другого.

Полиуретан выглядит как полимерное волокно с пористой структурой. Он считается универсальным эластомером, но при этом имеет как преимущества, так и недостатки.

К плюсам полиуретана относят следующие характеристики:

  • высокую механическую прочность;
  • диэлектрическую проницаемость;
  • плохую истираемость;
  • хорошую эластичность;
  • возможность сохранять форму после многократных деформаций;
  • износостойкость;
  • длительный срок эксплуатации;
  • устойчивость к воздействию кислот, масел, растворителей;
  • неподверженность к влиянию микроорганизмов;
  • большой диапазон рабочего температурного режима;
  • стойкость к низким температурам;
  • возможность работать под высоким давлением.

Этот материал не стареет, он поддается различным видам механической обработки. Ко всему прочему, полиуретановые изделия весят мало и поэтому их удобно транспортировать и монтировать. У этого эластомера есть способность к вспениванию, поэтому из него производят всевозможные пористые изделия.

Несмотря на массу преимуществ, у полиуретана есть некоторые минусы:

  • неустойчив к нагрузкам при скручивании;
  • эластичность и прочность материала напрямую зависят от температурного режима среды;
  • сложность переработки во вторичное сырье.

Данный тип эластомера относится к материалам, что легко поддаются всевозможным обработкам. К нему применяют разные методы формообразования.

  • Экструзия. Этот способ получения полиуретана подразумевает продавливание материала в расплавленном виде через формирующее отверстие экструдера.
  • Литье. Под действием давления расплавленная масса впрыскивается в специальную форму, после чего подвергается охлаждению.

Сравнение с резиной

Несмотря на то что резина и полиуретан довольно схожи, синтетический эластомер в качественных характеристиках превосходит природный материал. В отличие от каучука у полимерного волокна выше прочность, износостойкость. По этой причине резина используется меньше, чем полиуретан, во многих отраслях промышленности. Главным фактором, влияющим на долговечность материала, является его абразивный износ, подверженность влиянию агрессивной среды. При сравнивании по данному критерию можно сделать вывод, что полиуретан в 10 раз устойчивее к истираниям.

Согласно оценке стойкости к разным средам полимер также считается лучше резины. Он может переносить влияние растворителей и токсичных химических веществ. Помимо всего прочего, у природного каучука прочность на разрыв в 1,5-3 раза ниже, нежели у эластомера. Синтетический материал способен быстро восстанавливать форму без деформирования в случае воздействия на него высокой нагрузки. Резина, в свою очередь, превосходит эластомер только в стоимости, которая намного меньше, чем у синтетики.

Однако, по мнению специалистов, для отсутствия надобности в дальнейшем платить дважды лучше покупать качественный и дорогой материал.

Характеристики и свойства

Так как в основе полиуретана находятся полиол и изоцианат, он относится к группе полиэфирных полиолов. За счет того, что данный вид – эластомер, ему свойственны хорошая растяжимость и возможность возвращаться к первоначальным формам. Уникальные свойства полиолу способны придавать различные добавки, которые могут менять показатели эластичности, мягкости, твердости, стойкости.

Полиуретан производят в нескольких состояниях:

  • в вязком жидком;
  • в мягком;
  • в твердом.

Вне зависимости от формы, эластомер не меняет своих технических характеристик под влиянием механических и химических факторов окружающей среды. Этому материалу также свойственна устойчивость к ультрафиолетовому излучению, грибкам и плесени.

Технические особенности полиуретана позволяют использовать его во многих бытовых и производственных сферах. Перечислим основные характеристики полиэфирного полиола.

  • Плотность. Показатель зависит от вида материала, обычно он колеблется от 30 до 300 кг/м3.
  • Твердость. По шкале Шора она может составлять от 50 до 98 единиц. Такие показатели позволяют использовать эластомер при высоких нагрузках.
  • Значительный температурный интервал. Материал может эксплуатироваться при температуре от -60 до +80 градусов по Цельсию. При показателе 120-140 градусов его можно использовать короткое время. У полиуретанов высокая температура плавления – не менее 160 градусов тепла по Цельсию. Если нагреть данные материалы до 220 градусов, то они начнут разлагаться.
  • Коэффициент теплопроводности – 0, 028 Вт/ (м*К).
  • Электропроводность у данного полиола отсутствует.
  • Масса. Весит материал очень мало.
  • Озоностойкость. Полиуретан не разрушается под влиянием озона в отличие от резины.
  • Стойкость к агрессивным средам.
  • Горючесть. Согласно ГОСТу 12.1.044 материал относится к трудногорючим, поэтому он применяется во многих отраслях производства.
  • Экологичность. Полиуретан относят к безопасным материалам, поэтому его часто используют в быту.

Вреден ли полиуретан?

Благодаря наличию энергосберегающих характеристик полиуретан относят к безопасным материалам. Однако, оценивая его экологичность, стоит брать во внимание возможность вреда данного эластомера в жидком и твердом состоянии. Как показала практика, в сухом виде данный полиол не выделяет вредных веществ. Опасные испарения возможны только в случае неправильного обращения с материалом.

В случае соблюдения всех мер безопасности в жидкой фракции полиуретан не будет нести для людей и животных никакой опасности.

Однако нарушение технологии производства может повлечь выделение следующих токсичных испарений.

  • Изоцианаты. Данные вещества входят в состав лакокрасочных, пенных продуктов. Их наличие может стать причиной астмы в случае отсутствия специальной защиты.
  • Аминовые катализаторы, которые становятся причиной повышенной чувствительности, раздражительности, замутненности зрения. При постоянном вдыхании эти вещества вызывают язвы, раздражения слизистых оболочек, ожоги полости рта, горла и пищевода.
  • Полиол. Он способен проявить свое токсическое действие только при прямом контакте с живым организмом, а именно при глотании. Отравление полиолом проявляется в виде рвоты, интоксикации и спазмов.
  • Антипирен. Это вещество постепенно накапливается в организме, после чего вызывает отравление.

В результате всего вышесказанного можно сделать вывод, что полиуретан может нанести вред здоровью только в случае его неправильного использования. Зачастую это происходит при использовании низкокачественных видов распылителя, а также в отсутствии специальной защиты во время работы.

Многих волнует вопрос о вреде полиуретана, который монтируют в жилых помещениях. Страхи пользователей являются напрасными, так как перед поступлением в продажу данная категория товаров проходит массу испытаний на безопасность. Проблемы могут возникнуть только в случае покупки эластомера у производителя, не имеющего сертификатов качества.

Сравнение с другими материалами

Зная о характеристиках полиуретана, можно сказать, что у него гораздо больше преимуществ, нежели у резины. Как уже говорилось, этот полимер превосходит ее по долговечности, растяжимости, прочности и многим другим характеристикам. Часто потребители сталкиваются с трудностями в выборе между полиуретаном и другими подобными продуктами, сравнивая его с ними.

  • Дюрополимер. Имеет вид матового пластикового изделия. В свою очередь, полиуретан похож на вспененный порошок и покрыт грунтовкой. Последний мало весит и отлично подходит для работ с потолком. К тому же ассортимент его довольно широкий. Дюрополимер относится к антивандальным полимерам, поэтому покупателю не придется думать о его реставрации длительный период.
  • Винил. Данный материал, в отличие от полиуретана, не предназначается для защиты поверхности, чаще он используется с декоративной целью.
  • Силикон. Эти материалы производят для использования в разных видах работ. По мнению потребителей, эластомер характеризуется лучшей долговечностью и прочностью. В свою очередь, силикон отличается тем, что он эластичен и биоинертен.
  • Пенополистирол. Разница между материалами заключается в первую очередь в стоимости, которая у полиуретана выше. Пенополистирол плохо проводит тепло, он удобный и простой в эксплуатации. Полиуретан служит дольше предыдущего материала, не портится под влиянием негативных факторов среды.
  • Полиэстер. С ним полиуретан имеет множество одинаковых свойств. Однако в некотором роде второй материал превосходит первый по качеству. Полиуретан эластичнее, прочнее и долговечнее полиэстера.

Обзор видов

Полиуретан – это прозрачный энергоэффективный универсальный материал, который набирает популярность в мире с каждым днем. У этого материала есть своя специальная маркировка. К наиболее востребованным маркам эластомера относят СКУ-ПФЛ-100, НИЦ ПУ-5, они характеризуются твердостью по Шору в 85-90 единиц.

Гибкий полиуретановый поролон

В качестве амортизатора принято использовать гибкий полиуретановый поролон. Помимо этого, его применяют для создания постельных принадлежностей, подкладочных покрытий, упаковок, автомобильного интерьера.

Создание гибкого поролона возможно в любой форме. Этот вид полиуретана характеризуется легкостью, прочностью, удобством.

Термопластичный

Термопластичный полиуретан – это эластичный, гибкий, устойчивый к истиранию, негативным погодным условиям материал. Его производят и окрашивают различными методами. Обработку термопластичного эластомера осуществляют на экструзионных, компрессионных, ударных станках. Этот гибкий продукт способен адаптироваться к различным условиям применения, например, к стройке, автомобилестроению, изготовлению обуви.

Сферы применения

Полиэфирный полиол довольно широко используется в настоящее время. Из листов полиуретана производят футеровочные предметы, части пресса, роликовое, колесное, валиковое покрытие, уплотнительные кольца, манжеты, пробки. В жидком виде он нашел свое применение в покрытии конструкций из бетона, вагонов, люков, кровли. Нередко эластомер входит в состав герметика, клея, лакокрасочных продуктов.

В тяжелой промышленности из этого материала производят амортизирующие детали. В строительстве его применяют для создания антискользящего покрытия, виброустойчивой поверхности, фасадов. Без эластомера не обходятся автомобильная отрасль и мебельное производство. Востребованность полиуретана наблюдается в текстильной промышленности. Он пригоден для изготовления чехлов, молний, заклепок, стелек, подошв. Медицина использует эластомер для производства презервативов, протезов, имплантов.

Переработка

В наши дни вопрос о вторичной переработке полиуретана приобретает все большую актуальность. Проблема связана с увеличением площадей свалок, а также увеличением расходов на их вывоз. В последние годы наблюдается развитие новейших технологий по переработке эластомеров и этому вопросу уделяют все больше внимания.

Вот основные методы получения вторичного сырья из полиуретана.

  • Физический. В этом случае пластик измельчается до мелкой фракции, которая в последующем используется в качестве наполнителя при строительстве.
  • Переплавка. Результат данного метода – изготовление сырья, которое в последующем используется для получения полиуретановых продуктов.
  • Гликолиз с высоким нагревом. При помощи такого метода расщепляются углеводы.
  • Химический. Переработка основана на деполимеризации, после которой из эластомера формируют вещества, что имеют небольшую молекулярную массу.
  • Сжигание. Этот метод получения энергии считается наиболее опасным из всех вышеперечисленных, так как при нем в атмосферный воздух выделяются вредные вещества.

Благодаря обширному внедрению вторичной переработки можно решить актуальную проблему использования полиуретана. Свойства этого материала многообразны, у них практически не имеется границ. Эластомер прекрасно функционирует не только в бытовой среде, но и в экстремальных условиях.

Несмотря на то что это синтетическое вещество, оно является безопасным для человека, поэтому используется в медицине, строительстве, текстильной и обувной промышленности. Несмотря на высокую стоимость по сравнению с другими материалами, полиуретан окупается своей надежностью и долговечностью.

В следующем видео вас ждет дополнительная информация о применении полиуретана.

Полиуретаны – Энциклопедия MPlast.by

Полиуретан — это гетероцепный полимер, в макромолекуле которого присутствует уретановая группа —N(R)—C(O)O—, где R = Н, алкилы (-СН3,2Н5 и т.д.), арил (-С6Н5) или ацил. Кроме того, в макромолекулах полиуретанов могут содержаться простые и сложноэфирные функциональные группы, мочевинная, амидная группы. Полиуретаны относятся к синтетическим эластомерам.

Полиуретанами называют высокомолекулярные соединения, содержащие в основной цепи макромолекулы уретановые группировки:

Наиболее распространенным методом синтеза полиуретанов является ступенчатая (миграционная) полимеризация ди- или полиизоцианатов с соединениями, содержащими две или несколько гидроксильных групп. В качестве таких гидроксилсодержащих соединений чаще всего используют простые или сложные полиэфиры. Получаемые в этом случае полиуретаны называют полиэфируретанами.

В настоящее время производство полиуретанов растет очень быстрыми темпами и достигло значительных масштабов, особенно в технически развитых странах.


Сырье для получения полиуретанов

Изоцианаты

Промышленные способы получения алифатических и ароматических ди- и триизоцианатов основаны на фосгенировании соответствующих ди- и триаминов:

Наиболее широкое применение в производстве полиуретанов находят толуилен-2,4-диизоцианат (I), гексаметилендиизоцианат (II) и 4,4′-дифенилметандиизоцианат (III):

Иногда изоцианаты переводят в «скрытую» форму. Такие «скрытые», или «блокированные», изоцианаты получаются, например, при взаимодействии изоцианатов с фенолами:

При нагревании до температуры выше 100 °С эти соединения распадаются на исходные компоненты. В качестве нелетучих «скрытых» полиизоцианатов применяют также продукты взаимодействия изоцианатов с триметилолпропаном, капролактамом, фталамидом, 2-меркаптобензтиазолом и др.

В качестве исходных соединений с изоцианатными группами в последнее время используют продукты олиго- и циклотримеризации диизоцианатов. Например, олигомеры и тримеры изоцианатов при реакции с гликолями, простыми и сложными полиэфирами образуют полиуретаны сетчатого строения. Использование олигомеров и тримеров изоцианатов имеет ряд технологических преимуществ, обусловленных их пониженной летучестью (меньшей, чем у диизоцианатов). При этом получают полиуретаны с более высокой теплостойкостью.

Гидроксилсодержание соединения

В качестве гидроксилсодержащих соединений используют простые и сложные полиэфиры, простые политиоэфиры, полиацетали, касторовое масло и его производные, а также низкомолекулярные гликоли.

Полиоксипропилендиол — простой полиэфир с концевыми гидроксильными группами — получают полимеризацией пропиленоксида в присутствии щелочей или алкоголятов щелочных металлов. В качестве исходного гидррксилсодержащего соединения используют пропиленгликоль или дипропиленгликоль. Полимеризация протекает по схеме

где Вгидроксил– или алкоголят-ион.

Полиоксипропилентриолы получают из пропиленоксида и низкомолекулярных трехатомных спиртов — триметилолпропана, глицерина и гексантриола-1,2,6— в присутствии щелочи или алкоголята соответствующего спирта. На основе пропиленоксида или смеси этиленоксида и пропиленоксида и многоатомных спиртов (пентаэритрита, сорбита, маннита, левоглюкозана, дульцита и др.) получают полифункциональные простые полиэфиры, содержащие более трех гидроксильных групп. В качестве гидроксилсодержащих соединений используют также простые полиэфиры, получаемые путем полимеризации тетрагидрофурана, совместной полимеризацией тетрагидрофурана с пропиленоксидом и продукты типа О-пропилглицерина.

Для синтеза сложных полиэфиров обычно используют адипиновую и себациновую кислоты, фталевую кислоту и ее ангидрид, а из многоатомных спиртов — диолы (этилен-, пропилен- и диэтиленгликоли) и триолы (глицерин, гексантриол-1,6,6 и триметилолпропан). Введение избытка многоатомного спирта приводит к обрыву цепи и получению низкомолекулярного полиэфира с высоким содержанием гидроксильных групп. При небольшом избытке многоатомного спирта получаются продукты более высокой молекулярной массы с уменьшенным содержанием гидроксильных групп. В производстве полиуретанов применяют в основном сложные полиэфиры молекулярной массы 800—2100.

Из низкомолекулярных гликолей наибольшее применение в производстве полиуретанов нашел бутиленгликоль. На основе гликолей, содержащих n-фениленовые и 1,4-циклогексиленовые группы, можно получать полиуретаны с повышенной температурой плавления и большей водостойкостью, но они не нашли широкого применения в технике.

В промышленности бутиленгликоль (бутандиол-1,4) получают гидрированием бутиндиола-1,4, в водном растворе при 20—30 МПа и 110—130 °С над катализатором Ni/Cu/Mg/Si02:

Процесс образования полиуретанов может протекать как в массе, так и в среде растворителей (хлорбензол, толуол, диметилформамид и др.)

При взаимодействии бифункциональных мономеров, например, диизоцианатов и гликолей, образуются полимеры линейного строения:

При взаимодействии мономеров с функциональностью больше двух образуются полимеры разветвленного или пространственного строения.

Синтез полимера на основе гексаметилендиизоцианата и бутиленгликоля проводят следующим образом. В реактор, снабженный рубашкой и мешалкой, загружают бутиленгликоль, нагревают его до 85—90 °С в атмосфере азота при интенсивном перемешивании и затем добавляют небольшими порциями в течение 30—60 мин гексаметилендиизоцианат.

После окончания экзотермической реакции температуру повышают и образовавшийся полимер выдерживают при 190—210 °С до полного завершения реакции. Процесс контролируют по вязкости расплава или раствора пробы в м-крезоле.

По окончании реакции полимер вакуумируют (остаточное давление 2,6—5,2 кПа) для удаления пузырьков газа, выдавливают из реактора сжатым азотом в виде ленты, охлаждают, дробят на куски и высушивают.

Синтез линейного полиуретана в смеси растворителей (хлорбензола и дихлорбензола) проводят следующим образом.

Раствор бутиленгликоля нагревают до 60 °С, после чего постепенно добавляют эквимольное количество гексаметилендиизоцианата и нагревают реакционную смесь до кипения. Затем смесь выдерживают в течение 4—5 ч при температуре кипения. Образовавшийся полимер выпадает в осадок в виде порошка или хлопьев; его отфильтровывают, обрабатывают острым паром для удаления остатков растворителей и высушивают в вакууме при 65 °С.

Свойства и применение полиуретанов

В зависимости от природы исходных компонентов и строения макромолекул полиуретаны могут быть термопластичными и термореактивными, а изделия — пластичными и хрупкими, мягкими и твёрдыми.

Линейные полиуретаны на основе низкомолекулярных гликолей обладают способностью к волокнообразованию; при вытяжке за счет ориентации макромолекул и увеличения степени кристалличности полимера происходит упрочнение волокон.

Прочность линейных полиуретанов обусловлена в значительной степени наличием водородных связей, возникающих между полярными карбонильными и иминными группами соседних макромолекул. Уменьшение количества таких межмолекулярных водородных связей способствует снижению степени кристалличности полимера, а следовательно, и снижению его температуры размягчения и механической прочности.

Атомы кислорода в главных цепях полиуретанов вызывают снижение температуры плавления (размягчения) линейных полиуретанов и улучшают их растворимость в органических растворителях. Присутствие атомов кислорода в цепи придает полиуретанам эластичность (гибкость) и, следовательно, улучшает перерабатываемость в изделия. Полиуретаны имеют низкое влагопоглощение, достаточную морозостойкость, хорошие адгезионные свойства и высокую износостойкость. Все эти свойства обусловили широкое применение полиуретанов в народном хозяйстве.

Из полиуретанов изготовляют эластичные, стойкие к старению волокна и пленки. Для получения защитных покрытий и эмалирования проводов, в производстве мебели и обуви используют полиуретановые клеи и лаки, обладающие высокой теплостойкостью, водо- и атмосферостойкостью. Находят применение полиуретановые компаунды — многокомпонентные системы, наполненные минеральными или органическими наполнителями, перерабатываемые методом свободной заливки и не требующие обычно для отверждения дополнительного нагрева. Полиуретановые эластомеры на основе олигомерных простых и сложных полиэфирполиолов с молекулярной массой 1000—3000 обладают масло- и бензостойкостью, высокой эластичностью, сочетающейся с довольно большой прочностью (относительное удлинение при разрыве 500—1000%, разрушающее напряжение при растяжении 19,6—49,0 МПа). Полиуретановые эластомеры отличаются высокой стойкостью к истиранию, что очень важно при эксплуатации таких изделий, как шины, конвейерные ленты для горнодобывающей промышленности и т. п.

Однако основное применение полиуретаны находят в производстве пенополиуретанов.

Литьевые изделия из полиуретанов

Для получения литьевых изделий используют линейные полиуретаны на основе гексаметилендиизоцианата и бутиленгликоля. Из полиуретанов с молекулярной массой 13 000—15 000 вырабатывают волокна. Из более высокомолекулярных продуктов литьем под давлением изготовляются различные детали.

Физико-механические показатели изделий из литьевых полиуретанов приведены ниже:
  • Кажущаяся плотность: 1210 кг/м3;
  • Разрушающее напряжение при растяжении: 49,0—58,7 Мпа;
  • Разрушающее напряжение при сжатии: 78,4—83,2 Мпа;
  • Разрушающее напряжение при изгибе: 69,0—78,4 Мпа;
  • Ударная вязкость: 49,4 кДж/м2;
  • Температура плавления: 176—180 °С;
  • Теплостойкость по Мартенсу: 60 °С;
  • Коэффициент теплопроводности: 0,31 Вт/м·К;
  • Удельное объемное электрическое сопротивление: 1·1014—2·1014 Ом·см;
  • Тангенс угла диэлектрических потерь при 106 Гц: 0,014—0,020;
  • Диэлектрическая проницаемость при 106 Гц: 4,5—4,8;
  • Электрическая прочность: 20—25 кВ/мм;
  • Усадка при литье: 1,0—1,2 %;
  • Водопоглощение (максимальное): %.

Линейные полиуретаны перерабатывают в изделия (пленки, листовые материалы, тонкие пластины) при 180—185 °С. Изделия могут работать длительное время при 100—110 °С и высокой влажности; их применяют в радио- и электротехнической промышленности.

Техника безопасности при производстве полиуретанов и защита окружающей среды

При производстве пенополиуретанов воздух может быть загрязнен толуилендиизоцианатом, особенно при получении пенополиуретанов методом напыления. Толуилендиизоцианат является токсичным веществом, оказывающим раздражающее действие на кожу, слизистые оболочки дыхательных путей и глаз. Толуилендиизоцианат — аллерген, который может вызывать бронхиальную астму и экземы. Симптомы отравления проявляются в кашле, загрудинных болях и хрипах в легких. Процессы приготовления смесей, получения и вызревания блоков полиуретанов должны проводиться в вентилируемых помещениях.

Мировой рынок полиуретанов

По данным информационно-аналитической компании Ceresana, объем мирового рынка полиуретанов составлял в 2014 году порядка $50 млрд.

Ожидается, что в период с 2015 по 2022 год среднегодовой темп прироста данного рынка будет составлять 4,8%, что (в конечном итоге) позволит достигнуть отметки в $74 млрд.

Как и в случае с большинством полимерных материалов, ключевыми потребителями полиуретна являются: автомобильная промышленность, строительная индустрия, а также производство мебели и постельных принадлежностей.


 

высокое качество высокая температура плавления,высокая температура плавления поставщиков,производителей-sinogracechem.com

специальные свойства полиуретановый форполимер с высокой твердостью

описание специальные свойства полиуретановый форполимер высокая твердость ключевая особенность вязкость материала форполимера низкая, прост в эксплуатации. после того, как формовочный материал обладает высокой твердостью и эластичностью, вязкость хорошая, непростая для трещин. в особых случаях можно заменить литьевым нейлоном и другими материалами высокой твердости. Типичные свойства высокая твердость HHN-810 HHN-811 HHN-812 форполимер появление  (25 ℃) вязкая жидкость вязкая жидкость вязкая жидкость Содержание nco (%) 8,0 ~ 9,0 8,0 ~ 9,0 9,0 ~ 10,0 с помощью  смеси (phr) 23.0 ~ 26.0 23.0 ~ 26.0 26.0 ~ 29.0 жизнь  в реакционном котле (75 ~ 78 ℃ / мин) 1 ~ 2 2 ~ 3 3 ~ 5 физическое  свойства готовой продукции твердость  (берег d) 75 ± 5 60 ± 5 75 ± 5 растяжимый  прочность (МПа) 37,7 57,5 63,4 разрывающий  прочность (кн / м) 87,9 187,1 197,2 удлинение  при разрыве (%) 402 331 210 Akron  истирание (см3 / 1,61 км) 0,1 0,05 0,05 заявление – обычно используется для производства изделий из полиуретанового эластомера высокой твердости, таких как различные колеса, механические детали и т. д. метод использования – можно использовать для ручного управления, более подходящего для работы литейной машины, удлинителя цепи – мока. внимание форполимер следует хранить при низкой температуре и в сухом месте, избегая влаги и влаги при использовании после того как отверстие форполимера должно быть использовано как можно скорее, если оно не будет исчерпано азотным уплотнением. период хранения неоткрытого форполимера составляет три месяца. если вы хотите добавить цветную пасту или другие материалы, сохраните содержание воды ниже 0,1% и рассмотрите совместимость добавок.

прочитайте больше

Требования к температуре для обработки литых полиуретановых систем

Литые полиуретаны перерабатываются в жидком состоянии. То есть отдельные компоненты системы перед смешиванием разжижают, а затем отливают в форму или выливают на поверхность, чтобы дать отверждению перейти в твердое состояние.

После завершения первоначального отверждения в форме изделия можно перенести на стадию пост-отверждения для завершения реакции и достижения желаемых свойств. На рисунке ниже показаны этапы процесса литья полиуретана.

Условия обработки оказывают значительное влияние на конечные свойства литого полиуретана, независимо от системы. Два технологических параметра, которые имеют решающее влияние на характеристики систем полиуретан / мочевина, – это температура и соотношение форполимера и отвердителя. Количество отвердителя, необходимое для соответствия стехиометрии форполимера, обычно выбирается для улучшения определенного набора свойств (например, прочности на разрыв, сопротивления разрыву и истиранию и т. Д.) И должно соблюдаться в процессе дозирования и смешивания.

В этом блоге мы рассмотрим требования к температуре для эффективной работы с отвердителями, такими как диолы, диамины, а также с продуктами, используемыми в качестве удлинителей цепи и отвердителей в системах полиуретан / мочевина.

Твердые отвердители, используемые в литых полиуретановых системах

Во многих литых полиуретановых системах используются твердые отвердители, такие как MOCA, MCDEA, HQEE и HER, и эти отвердители необходимо плавить и обрабатывать в жидком состоянии. Ниже приведены температурные требования, которым необходимо следовать для этих удлинителей цепи.

Системы, отвержденные MOCA

MOCA – широко используемый отвердитель в процессе горячего литья, особенно с форполимерами TDI. Он обеспечивает полимеры с превосходными свойствами сохранения свойств при высоких температурах и хорошими динамическими характеристиками. По сравнению с другими диаминовыми лечебными средствами, такими как MBOEA, MCDEA и DETDA, MOCA демонстрирует более низкую реакционную способность и более длительный срок службы. См. Таблицу ниже.

Температура плавления MOCA составляет 98–102 ° C (208–216 ° F). Соответственно, номинальная рабочая температура расплавителя MOCA должна составлять от 110 до 120 ° C (230–248 ° F).Поскольку MOCA разлагается при воздействии более высоких температур, избегайте нагревания MOCA выше 125 ° C (257 ° F).

Системы, отвержденные MCDEA

MCDEA – это превосходный твердый ароматический диаминный отверждающий агент для высокоэффективных полиуретановых литых материалов. Он обеспечивает улучшенные динамические механические свойства и низкий гистерезис. Составы на основе MCDEA обычно обладают хорошей стойкостью к истиранию, хорошей эластичностью и прочностью на разрыв, а также хорошими технологическими характеристиками. Обычно эти свойства ценны для промышленных колес и шин, колес и роликов для спортивных и развлекательных парков, промышленных роликов и конвейерных лент.

Температура плавления MCDEA составляет 87–90 ° C (189–194 ° F). Соответственно, номинальная температура обработки для MCDEA должна составлять 95–110 ° C (203–230 ° F), обычно 100 ° C (212 ° F). MCDEA проявляет более высокую реакционную способность, чем MOCA. Следовательно, жизнеспособность систем MCDEA / TDI короче по сравнению с системами MOCA / TDI.

Системы отверждения HQEE

HQEE – это удлинитель цепи ароматического диола для систем преполимеров MDI, создающий полиуретановые эластомеры с превосходными динамическими свойствами, хорошим сопротивлением разрыву и высокой упругостью.Эластомеры серии HQEE / MDI могут соответствовать многим характеристикам систем MOCA / TDI. Применения эластомеров MDI / HQEE включают промышленные колеса и шины, колеса для спортивных и развлекательных парков, футеровки и покрытия труб, ролики, покрытия промышленных роликов, прокладки, уплотнения для нефтяных месторождений и другие высокоэффективные конечные применения.

Однако существуют трудности, связанные с обработкой HQEE из-за его высокой температуры плавления, ~ 98 ° C (~ 208 ° F), и того факта, что HQEE не переохлажден (HQEE будет быстро кристаллизоваться ниже своей точки плавления).Соответственно, важно равномерно нагреть и слегка перемешать HQEE в плавильном баке и предварительно нагреть форполимер до 90 ° C (194 ° F) или выше перед добавлением HQEE. Кроме того, все линии передачи HQEE должны быть нагреты до 110 ° C. (230 ° F) и изолирован, чтобы предотвратить появление холодных пятен, которые могут вызвать кристаллизацию HQEE в линиях и привести к неточному соотношению компонентов смеси. Температура формы должна быть 110 ° C (230 ° F) или выше, чтобы предотвратить дефекты литых деталей.

Еще одна технологическая проблема, с которой сталкивается HQEE в качестве удлинителя цепи, – это явление, называемое «врезанием в звездочку» на поверхности деталей.Это явление объясняется прекращением использования продукта реакции HQEE и свободного мономера MDI, особенно на поверхностях форм при температурах ниже 110 ° C (230 ° F). Сообщалось, что преполимеры MDI с низким содержанием свободного MDI проявляют гораздо меньшую тенденцию к образованию звездочек из-за более низкого содержания мономера свободного MDI.

В некоторых случаях другие диолы, такие как HER или PTMEG, могут быть добавлены в небольших количествах к HQEE для облегчения поддержания расплавленного состояния.

Системы HER-отверждения

HER является изомерным аналогом HQEE и еще одним удлинителем цепи ароматического диола для систем форполимеров MDI.Свойства преполимеров HER расширенного MDI сравнимы со свойствами HQEE. Однако HER имеет более низкую температуру плавления 89 ° C (192 ° F) и способность переохлаждаться, что дает значительные технологические преимущества по сравнению с HQEE: более низкие температуры обработки, более широкий диапазон температур обработки, отсутствие «звездочек» и меньшая склонность к кристаллизации в технологическом оборудовании. После плавления при 90–100 ° C (194–212 ° F) температура HER может быть снижена примерно до 80 ° C (176 ° F) без кристаллизации.

В уретановых эластомерах HER обеспечивает превосходные механические свойства; твердость; очень хорошая устойчивость к разрыву, порезам и истиранию; и хорошая отказоустойчивость. Применения такие же, как у HQEE, в том числе промышленные колеса и шины, спортивные колеса, штамповочные подушки и покрытия, ролики, покрытия промышленных валков, прокладки, уплотнения для нефтепромыслов, детали конвейеров и другие высокоэффективные конечные применения.

Жидкие отвердители, используемые в литых полиуретановых системах

Некоторые отвердители для литых полиуретановых систем находятся в жидком состоянии при комнатной температуре, но их вязкость может быть слишком высокой для эффективного смешивания с форполимером.В таких случаях обычно необходимо повысить температуру отверждения, чтобы снизить его вязкость. Ниже приведены температурные требования для некоторых жидких диаминовых и диольных отвердителей, используемых в литых полиуретановых системах.

Diamines

Некоторыми обычно используемыми жидкими ароматическими диаминовыми отвердителями являются DETDA, DMTDA, MBOEA и P-1000. Эти диамины обладают тем преимуществом, что позволяют обрабатывать их при более низких температурах. Однако известно, что отверждение при более высоких температурах может привести к повышению прочности на разрыв, а также сопротивления разрыву и истиранию.DETDA и MBOEA демонстрируют очень высокую скорость отверждения и короткую жизнеспособность с форполимерами TDI. DMTDA имеет более низкую реакционную способность и показывает работоспособную жизнеспособность при 100 ° C (212 ° F), сравнимую с таковой у систем MOCA / TDI.

Смеси диаминовых отвердителей, такие как MBOEA с DETDA, могут снизить общую вязкость и улучшить текучесть при более низких температурах.

P-1000 представляет собой полимерный диаминный отверждающий агент, который представляет собой вязкую жидкость при комнатной температуре и проявляет гораздо более низкую реакционную способность в системах TDI; его также можно использовать в системах MDI.P-2000 представляет собой воскообразное твердое вещество при температуре окружающей среды с температурой плавления в диапазоне 18–23 ° C. Оба отвердителя выигрывают от обработки при более высоких температурах, при которых снижается вязкость.

Diols

Жидкие диоловые удлинители цепей, такие как 1,4-бутандиол (BDO) и 2-метил-1,3-пропандиол (MPO), могут использоваться в литых полиуретановых системах на основе MDI при комнатной температуре. Температура обработки и уровни загрузки катализатора влияют на жизнеспособность систем диол / МДИ. Некатализированные системы могут иметь жизнеспособность 10–20 минут при 70 ° C; однако обработка при более высоких температурах или использование катализаторов значительно сокращает жизнеспособность.

При обработке литых полиуретановых систем важно учитывать, что BDO замерзает при 20 ° C (68 ° F). Следовательно, его необходимо поддерживать выше точки замерзания, чтобы избежать кристаллизации в линиях оборудования и разделения фаз в составе на стороне B.

MPO – еще один жидкий удлинитель цепи первичного диола с температурой замерзания -54 ° C. Как изомер BDO, он имеет идентичную молекулярную и эквивалентную массу, что и BDO, но обеспечивает лучшую совместимость с преполимерами на основе сложного полиэфира и простого полиэфира.Следует отметить, что полученный эластомер будет более мягким по сравнению с эластомером, полученным с использованием BDO, и будет демонстрировать лучшую гидролитическую стабильность. Реактивность MPO лишь немного ниже, чем у BDO, и в процессорах использовались смеси BDO с MPO.

Если вы хотите приобрести эти лечебные средства или получить дополнительную информацию о том, как их правильно использовать, свяжитесь с Gantrade Corporation, чтобы получить опыт и поддержку нашей технической команды.

Температурный диапазон полиуретана

Один из многих распространенных вопросов, которые мы часто получаем от дизайнеров продукции, – «Какой температурный диапазон может выдерживать полиуретан?».В зависимости от химического состава термореактивные полиуретаны обычно могут выдерживать широкий диапазон температур, в отличие от термопластов и резины. От арктических тундр до сухих жарких пустынь – этот настраиваемый материал часто может сохранять свою первоначальную форму и физические свойства даже в самых суровых условиях. Однако есть несколько условий, которые проектировщики должны учитывать при проектировании с использованием термореактивного полиуретана. В этом посте мы обсудим важность диапазона температур в вашем дизайне и то, как он может потенциально повлиять на производительность вашего продукта.

Диапазон температур

Стандартные термореактивные полиуретаны обычно могут выдерживать температуры от -80 ° F до 200 ° F. Однако некоторые химические составы полиуретана могут иметь более высокую устойчивость к температуре, достигающую 300 ° F. За пределами этих температур термореактивные полиуретаны со временем будут ослабевать или разрушаться.

Рабочие температуры

Рабочие температуры обычно относятся к диапазону температур, который материал может выдерживать, успешно выполняя свою роль в работе.Другими словами, речь идет не только о том, чтобы выжить при такой температуре, но и о выполнении задачи при этой температуре. Таким образом, рабочие температуры будут определяться окружающей средой приложения, а также продолжительностью пребывания в этой среде. При выборе материала очень важно проверить физические свойства, которые не будут нарушены в ожидаемых условиях окружающей среды во время эксплуатации.

К счастью, термореактивные полиуретаны бывают разных форм и форм.В зависимости от химического состава основы материала разработчик часто может иметь возможность указать широкий диапазон рабочих температур. Например, полиуретаны на основе TDI обычно имеют более высокие диапазоны рабочих температур, чем полиуретаны на основе MDI. Возьмем, к примеру, Durethane XL. Этот мощный материал был разработан с поликарбонатной основой для работы в самых суровых условиях.

Высокие температуры

Когда термореактивные полиуретаны подвергаются воздействию температур, превышающих допустимый диапазон, в течение длительных периодов времени, это часто может привести к следующим условиям:

  • Ослабленные физические свойства
  • Материал может вернуться назад, стать липким
  • Материал может гореть в зависимости от температуры и воздействия пламени
Низкие температуры

Применения с длительными рабочими температурами ниже -0 ° F могут привести к усилению уретана, изменяя физические свойства материала.Температура ниже -80 ° F сделает материал хрупким, что увеличит вероятность разрыва и / или разрыва.

Заключение

Термореактивные полиуретаны могут быть изготовлены по индивидуальному заказу для самых тяжелых условий эксплуатации. Из почти бесконечного диапазона физических свойств, включая двойной твердомер, проводимость, огнестойкость и / или стойкость к истиранию – мы можем сформулировать все это по индивидуальному заказу! Чтобы узнать больше о наших высокоэффективных материалах для повышения производительности, загрузите нашу спецификацию материалов здесь или щелкните баннер ниже:

Разница между уретаном и полиуретаном

Основное различие – уретан против полиуретана

Полимеры – это макромолекулы, состоящие из небольших единиц, называемых мономерами.Мономеры должны иметь либо двойную связь, либо, по крайней мере, две функциональные группы, чтобы претерпеть полимеризацию. Полиуретан – это такой полимер, который состоит из двух мономеров (изоцианатов и полиолов) и имеет множество применений в промышленности. Полиуретан состоит из органических элементов, соединенных уретановыми связями. Хотя он не состоит из мономеров уретана, ему дали название полиуретан из-за наличия этих уретановых связей. Уретан представляет собой кристаллическое соединение, в котором группа угольной кислоты состоит как из амидной группы, так и из сложноэфирной группы.Иногда уретан используется для обозначения полиуретанов и карбамата, который представляет собой соединение, полученное из карбаминовой кислоты. Однако термин уретан на самом деле означает этилкарбамат. Основное различие между уретаном и полиуретаном заключается в том, что уретан мягкий и гибкий, тогда как полиуретан жесткий и твердый.

Основные зоны покрытия

1. Что такое уретан
– Определение, реакции и их применение
2. Что такое полиуретан
– Определение, реакции и их применение
3.В чем разница между уретаном и полиуретаном
– Сравнение основных различий

Ключевые термины: амидная группа, угольная кислота, сложный эфир, этилкарбамат, изоцианат, полимер, полиолы, полиуретан, уретан, уретан

Что такое уретан

Уретан представляет собой химическое соединение, имеющее как сложноэфирную группу, так и амидную группу вместе с угольной кислотой. Этилкарбамат – это название уретана в ИЮПАК.Химическая структура уретана может быть представлена ​​как R 1 -O- (CO) -NR 2 -R 3 , где R 1 , R 2 и R 3 представляют собой алкильные группы. R 1 присоединен к атому кислорода, который имеет одинарную связь с атомом углерода. R 2 и R 3 присоединены к атому азота. Следовательно, -COOR 1 указывает сложноэфирную группу, а -CONR 1 -R 3 указывает амидную группу.

Рисунок 1: Уретановая структура

Уретан – гибкое и податливое химическое соединение.Следовательно, уретану можно придавать различные формы для производства желаемых продуктов. Основные области применения уретана включают производство инсектицидов, ветеринарию и другие фармацевтические продукты; иногда он используется в качестве растворителя, в некоторых случаях уретан используется для производства пластмасс.

По мнению исследователей, уретан – токсичное соединение, и было обнаружено, что уретан может вызывать рак у мелких животных. Кроме того, уретан может быть использован в качестве лонжерона , уретана , который является разновидностью лака.Уретановый лонжерон предназначен для наружного применения. Это будет лучший выбор для уличной мебели, поскольку она обладает высокой водонепроницаемостью. Температура плавления уретана может варьироваться от 46 o ° C до 50 o ° C в зависимости от алкильной группы, присоединенной к атому азота.

Что такое полиуретан

Полиуретан – это полимер, состоящий из органических звеньев (изоцианатов и полиолов), связанных уретановыми связями. Здесь уретановые звенья связаны друг с другом в результате полимеризации.Хотя уретановые связи присутствуют в полиуретане, он не состоит из уретановых мономеров.

Рисунок 2: Полиуретан (части, окрашенные в синий цвет, показывают уретановые связи)

В производстве полиуретанов используются два мономера. Они представляют собой изоцианат, содержащий более одной реакционноспособной изоцианатной группы, и спирт, содержащий по меньшей мере две гидроксильные группы. В результате экзотермической реакции между этими двумя мономерами образуется полиуретан. Связь между –N = C = O изоцианата и –OH спирта образует уретановую связь.Эта уретановая связь немного отличается от мочевинной связи.

Рисунок 3: Связи уретана и мочевины

Полиуретан жесткий и жесткий. Полиуретан можно наносить на пластмассовые и металлические поверхности. Однако в большинстве случаев полиуретан использует его жесткие свойства. Эти области применения включают образование жесткой пены для амортизации, изготовления обуви и т. Д. В отличие от уретана, полиуретан нетоксичен.

Полиуретан – термореактивный полимер.Поэтому при нагревании это соединение горит, а не тает. Следовательно, полиуретан не имеет температуры плавления.

Разница между уретаном и полиуретаном

Определение

Уретан: Уретан представляет собой химическое соединение, имеющее как сложноэфирную группу, так и амидную группу вместе с угольной кислотой.

Полиуретан: Полиуретан – это полимер, состоящий из органических звеньев, связанных уретановыми связями.

Физические свойства

Уретан: Уретан мягкий и гибкий.

Полиуретан: Полиуретан твердый и жесткий.

Точка плавления

Уретан: Температура плавления уретана составляет около 50 o C.

Полиуретан: Полиуретан не имеет температуры плавления, так как он является термореактивным полимером.

Токсичность

Уретан: Уретан токсичен.

Полиуретан: Полиуретан нетоксичен или менее токсичен.

Использует

Уретан: Уретан используется для производства инсектицидов, ветеринарии и других фармацевтических продуктов.

Полиуретан: Полиуретаны используются для производства твердых материалов, таких как пена, и для обуви.

Заключение

Уретан и полиуретан находят множество применений в промышленности. Уретан – это кристаллическое соединение, которое является гибким и податливым. Полиуретан – твердый и жесткий состав. В этом главное отличие уретана от полиуретана. В зависимости от этих свойств их области применения могут различаться.

Артикул:

1.Лазонби, Джон. «Полиуретаны». Основная химическая промышленность онлайн. N.p., n.d. Интернет. Доступна здесь. 11 августа 2017 г.
2. «Уретан Vs. Полиуретан ». Наука. N.p., n.d. Интернет. Доступна здесь. 11 августа 2017.

Изображение предоставлено:

1. «Уретан» Av NEUROtiker – Eget arbete (общественное достояние) через Commons Wikimedia
2. «Полиуретан-allg» Von Roland.chem – Eigenes Werk (CC0) через Commons Wikimedia
3. «Уреатановые связи» Автор: Прабхачаттерджи, Малаялам Википедия (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Полиуретановый полимер – обзор

ДРУГИЕ ДВУХКОМПОНЕНТНЫЕ ПОЛИУРЕТАНЫ

Нормативные требования по снижению содержания ЛОС вызвали потребность в заменяющих полимерах для имеющихся в настоящее время систем. Новые наборы полиуретановых полимеров предлагают возможность заменить продукты следующего поколения с улучшенными свойствами, которых никогда не было у оригинала. Улучшения могут быть сделаны без изменения основного параметра производительности, если ингредиенты подобраны тщательно.Как всегда, стоимость может быть фактором, но долговечность полиуретана, которая задерживает время перекрытия, а также улучшенная химическая стойкость и устойчивость к истиранию, а также устойчивость к атмосферным воздействиям позволят решить эту проблему. Промышленность теперь признает универсальность полиуретанов. Когда используется слово «полиуретан», оно обычно подразумевает «качество». Двухкомпонентные продукты на основе растворителей позволяют приложениям работать круглый год в неидеальных условиях. Эти продукты можно использовать в холодные периоды, потому что они могут застывать при очень низких температурах. [16]

Двухкомпонентная система может означать, что система состоит из согласованного компонента A и компонента B. В отверждаемой влагой системе форполимер компонента A имеет концевые изоцианатные группы; атмосферная влажность – вторая составляющая. В результате получается однокомпонентная система.

Недавно производитель разработал интригующий новый набор полиуретановых форполимеров [17] с низкой вязкостью, что облегчает разработку новых улучшенных продуктов-заменителей.Поставщики сырья значительно упростили выбор материалов для компонентов. Эти продукты достаточно универсальны для использования в качестве покрытий, а также для литья. Разработчики рецептур могут выбрать желаемые преполимеры для исследования из списка в таблицах 7-6 и 7-7.

Таблица 7-6. Преполимеры Air Products

Преполимер TDI-полиэфир
Преполимер аэротана Изоцианат Первичная основа Эквив.Вес. Номинальный% NCO Средняя функциональность
PET-75D TDI PTMEG 460 9,1 2,0 ​​
2,0 ​​
8,3 2,0 ​​
PET-95A TDI PTMEG 674 6,2 2,0 ​​
PPT-95A TDI 2,0 ​​
PC-500 TDI PPG 500 8.4 2,5
PC-350 TDI PPG 12355 PPG
PCG-475A TDI PPG 475 6,7 2,7

TDI-полиэфирные преполимеры

TDI-полиэфирные преполимеры превосходные характеристики влагостойкости пигментированное покрытие для внутренних помещений или из другого непогреваемого гликолевого покрытия (PPG) – наши самые экономичные версии.Версия на основе политетраметиленэфира и голиколя (ПТМЭГ), с другой стороны, обеспечивает лучшие характеристики на разрыв и растяжение и может демонстрировать улучшение химической стойкости. Пожалуйста, см. Следующие спецификации для соотношений вязкость / температура и вязкость / процент сухого вещества для этих продуктов.

5035 IP90
IPDI-полиэфирные преполимеры
Airthane Prepolymer Изоцианат Первичный каркас Экв.Вес. Номинальный% NCO Средний Функциональность
APC-722 IPDI PTMEG 722 5,8 2,0 ​​
8,3 2,6
APC-317 IPDI PTMEG 317 13,3 2,9
APC-1225 APC-1225 IPDI4 2,0 ​​

Форполимеры IPDI-полиэфир

Форполимеры на основе полиэфиров IPDI сочетают в себе преимущества полиэфирных систем с контролем реакционной способности диизоцианата изофорона.

Гликол

9462

Гликол

9462
8
IPDI-полиэфирные преполимеры
Аэротановый преполимер Изоцианат Первичный каркас Экв. Вес. Номинальный% NCO Средняя функциональность
ASN-540M IPDI

Неопентил

2,5

Полиэфирные преполимеры IPDI

Форполимеры на основе полиэфира EPDI идеально подходят для нанесения покрытий, устойчивых к атмосферным воздействиям. Использование этих форполимеров в двухкомпонентных составах обеспечивает более равномерные соотношения компонентов смеси и позволяет разрабатывать составы с более низким содержанием летучих органических соединений.

Таблица 7-7. Расширенный список преполимеров Air Products

9035 -3 91-355 – 000 6 • преполимеры 6
AIRTHANE Номинал Дюрометр эластомера
Преполимер Описание % NCO Описание 9035-% NCO
ТДИ-ПТМЕГ 9.0 75D
ПЭТ-70D ТДИ-ПТМЕГ 8,0 70D
ПЭТ-60D ТДИ-
PET-95A TDI-PTMEG 6.0 95A / 50D
PET-93A TDI-PTMEG 5.0 93A ТДИ-ПТМЕГ 4.1 91A
ПЭТ-90А ТДИ-ПТМЕГ 3,5 90А
ПЭТ-85А ТДИ- ТДИ-
ПЭТ-80А ТДИ-ПТМЕГ 2,5 80А
ПЭТ-70А ТДИ-ПТМЕГ 1,9 70А
ТДИ-ППГ 8.4 75D
PPT-65D TDI-PPG 7,5 65D
PPT-95A TDI- TDI-PPG
PPT-80A TDI-PPG 3,5 80A
PST-60D TDI-полиэстер 6,4 9035 9035A 9035 ТДИ-полиэстер 4.2 90A 60A
PST-80A TDI-полиэфир 3,1 80A 55A
Преполимеры AIRTHANE®

Длительная жизнеспособность

& lt; 0,1% остаточный TDI

OSHA и DOT неопасны

Превосходные динамические характеристики конечного эластомера

Высокая несущая способность

Низкая вязкость

Улучшенные высокотемпературные характеристики

NAPC Преполимер Описание % NCO Отверждаемый диамином Отверждаемый триолом 2070 TDI-полиэфир 2.4 75A – 1080 TDI-полиэфир 3,1 80A – 1090 TDI-полиэфир 9035 9035 9035 9035 9035 9035 9035 9035 5,2 9035 TDI-полиэфир 6,2 95A / 50D – 2160 TDI-полиэфир 7.1 60D – 7 75D – 2180 TDI-полиэфир 9,5 80D – A-7QM TDI-полиэфир TDI-полиэфир TDI-полиэфир A-75QM TDI-полиэфир 2,6 75A 45A A-8 TDI-полиэфир 3,1 80A 55A 80A 55A TDI полиэфир 3.1 80A 50A A-85 ТДИ-полиэфир 3,6 85A 55A A-85QM TDI-полиэфир A-85L TDI-полиэфир 3,4 87A 60A A-9 TDI-полиэфир 4,2 90A 60A ТДИ-полиэфир 4.2 90A 55A D-5QM TDI-полиэфир 5,0 95A / 50D 60A D-55 TDI-полиэфир 65A D-6 TDI-полиэфир 5,8 60D 70A D-7 TDI-полиэфир 6,7 70DEN 70DEN 9035 EE Форполимеры

Широкий ассортимент продуктов TDI-полиэфир и TDI-полиэфир

Используется для создания высокоэффективных эластомеров, демонстрирующих превосходную прочность, упругость и стойкость к истиранию

4 •
Низкая 9045 остаточный TDI (& lt; 0.7%)

Легко плавящийся форполимер TDI на основе сложного полиэфира «QM»

Продукты на основе полиэфира с более низкой вязкостью

Однородная консистенция

от партии к партии – SME-754.0 SMD •

Продукты MDI с полиэфирной и полиэфирной основой

Высокоэффективные эластомеры без TDI и MOCA

Преполимер SME / SMS Описание Номинальный% NCO Дюрометр эластомера Отвержденный диолом
SME-754A 75A
SME-80A MDI-PTMEG 5,1 80A
SME-90A MDI-PTMEG 7,3 7,3 SME 9035A -PTMEG 8,4 95A
SMS-80A Полиэстер MDI 5,0 80A
SMS-85A MDI-полиэстер 6,5 90A MDI-полиэстер 8.0 90A
SMS-95A MDI-полиэфир 10,1 95A
SMS-55D MDI-полиэстер 10,6 90polymers
SMD
32
Quasi-335inal NCO
QE164 MTD-PTMEG 16.4
QE230 MTD-PTMEG 23.0
QE162 MTD-PPG 16.2
QSA164 9035 9035 MTD 9035 9035 9035 9035 MTD-9035 MTD- MTD-903 16,4
QSB200 MTD-полиэстер 20,0

Квази- и стандартные форполимерные системы

• 9

9035 для систем литья и литья
отвержденный диамином C отвержденный триамином -ПТМЭГ 9033 9033 9033
ПОЛАТАН Номинал Эластометр Дюрометр
Преполимер Описание % NCO
3.6 90A
XPE-20 TDI-PTMEG 6,2 95A / 50D
XPE-30 TDI-PTMEG

ПОЛАТАНОВЫЕ преполимеры

ПОЛАТАНОВЫЕ СИСТЕМЫ XPE ®

Разработан для эластомеров со специальными характеристиками

9000 † 9045 00 смола утверждена FDA

Высокая прочность на разрыв, высокий отскок при использовании с POLACURE ® 740M отвердитель

STE-83A TDI-PTMEG 3.0 83A
STE-90A TDI-PTMEG 4.3 90A
STE-95A TDI-PTMEG
STE-73D TDI-PTMEG 9,5 73D
STS-55 TDI-полиэфир 3,7 354355 STS 3,7 35A Форполимеры STS

Разработаны для эластомеров со стандартными характеристиками

Включены как полиэфирные, так и полиэфирные форполимеры TDI

ULTR33 NCO Дюрометр эластомера, отвержденный дио-отверждением PE-35 pPDI-PTMED 3.5 85A PE-60 pPDI-PTMED 6,0 95A / 50D ULTRACAST ™ Преполимеры

Исключительная динамическая стабильность

Все больше и больше популярных в последнее время доступных полиуретановых рецептур основаны на использовании алифатических диизоцианатов из-за их светостойкости и отсутствия образования сгустков, а также из-за их прочности, гибкости, быстрого времени отверждения и более низкой температуры. Приложения.Другими характеристиками покрытий являются превосходная химическая стойкость к атмосферным и промышленным выпадениям, таким как кислотный дождь, серная кислота или соляная кислота. Также есть устойчивость к сколам; и устойчивость к царапинам более мягких пластиков, красок и мебели. [12]

В таблице 7-6 представлены различные форполимеры и основные компоненты форполимеров, а также необходимые технические данные для исследования. Составы двухкомпонентных полиуретановых и полимочевинных покрытий с высоким содержанием твердых частиц соответствуют требованиям к летучим органическим соединениям.В их литературе описываются покрытия из 80% нелетучих алифатических диизоцианатных преполимеров, отвержденных аминами, диспергированными в ксилоле или растворителях MIAK (5-метил-2-гексанон), с жизнеспособностью до 1 часа. Руководство по продукту, безусловно, пробуждает воображение разработчиков рецептур и помогает в разработке новых высокоэффективных продуктов.

Компьютерные опубликованные листы данных от поставщиков имеют упрощенную формулировку, составляющую до такой степени, что компьютеры могут выполнять начальные исследования состава, экономя драгоценное время, избегая ложных запусков. [2] Exxon Chemical Company предлагает CO-ACT, услугу по изменению состава компьютеров. Услуга основана на компьютерной программе, которая использует параметры растворимости и другие физические характеристики для предоставления информации о стоимости рецептуры, плотности, поверхностном натяжении, вязкости, времени высыхания и совместимости смолы / растворителя на протяжении всего процесса сушки. [14]

Границы | Смеси термопластичного полиуретана с возможностью хранения / высвобождения тепловой энергии

Введение

Материалы для аккумулирования тепловой энергии (TES) представляют собой инновационные системы, способные накапливать тепловую энергию за счет нагрева среды с целью использования (высвобождения) накопленной энергии при необходимости (при охлаждении).Эта концепция была успешно применена в системах выработки электроэнергии (Farid et al., 2004; Demirbas, 2006; Wang et al., 2015; Zhang et al., 2016) и строительных конструкциях (Kuznik et al., 2011), приложениях, в которых около половины потребляемой энергии приходится на тепловую энергию, и потребность в энергии может заметно варьироваться во времени (Kenisarin, Kenisarina, 2012; Juozapaitis et al., 2013; Robaidi, 2013). Системы TES применялись при хранении продуктов питания (Gin, Farid, 2010; Chen et al., 2011) и при строительстве высокоэффективных солнечных электростанций (Lane, 1986; Norton, 1992; Bal et al., 2010). Некоторые инновационные применения технологии TES в текстильной промышленности представлены «умными» тканями, способными поддерживать постоянную температуру тела (Shim et al., 2001; Ren and Ruckman, 2004; Shin et al., 2005; Gao et al. ., 2011; Sarier, Onder, 2012; Borreguero et al., 2013). В этой связи системы TES со скрытой теплотой привлекли внимание исследователей, поскольку они характеризуются повышенной плотностью накопления энергии при температуре перехода материала с фазовым переходом (PCM) (Lane, 1986; Hasnain, 1998).В этих материалах обычно присутствует переход твердое тело / жидкость или твердое тело / твердое тело, и в зависимости от их химической природы эти материалы могут быть классифицированы как органические, неорганические или эвтектические сплавы. Органические ПКМ обладают значительными преимуществами (Pillai and Brinkworth, 1976; Abhat, 1983) по сравнению с неорганическими. Из-за повышенной плотности аккумулирования тепла, широкого диапазона температур перехода, ограниченной плотности и низкой стоимости (Trigui et al., 2014; Sharma et al., 2015) парафиновые воски являются наиболее широко используемыми (Abhat, 1983; Himran et al. al., 1994; Ли и Ву, 2012; Доригато и др., 2017b). Недостатком является их ограниченная теплопроводность и возможная утечка выше их точки плавления, что представляет собой серьезную проблему для их дальнейшего развития (Akgün et al., 2007). Чтобы преодолеть эти ограничения, несколько систем со стабилизацией формы с различными полимерными матрицами, такими как полиэтилен высокой плотности (HDPE) (Mu et al., 2016; Sobolciak et al., 2016), полипропилен (PP), акриловые смолы, эпоксидная смола смолы (Luyt, Krupa, 2009; Su et al., 2012b; Jeong et al., 2014), поли (метилметакрилат) (PMMA), полиуретан (Pielichowska et al., 2016), блок-сополимер, этилен-пропилен-диеновый мономерный каучук (EPDM) (Dorigato et al., 2017b), стирол-бутадиен- были исследованы стирол (SBS) (Pielichowska, Pielichowski, 2014; Mu et al., 2016), поливинилхлорид (PVC) (Sari et al., 2005). Кроме того, часто изучалась стабилизация ПКМ за счет добавления нанонаполнителей (Sari and Soylak, 2007; Pielichowska, Pielichowski, 2014; Fredi et al., 2017). Инкапсуляция в полимерные оболочки (Khadiran et al., 2015; Dorigato et al., 2017b) может быть эффективным решением, позволяющим избежать потока PCM при повышенной температуре (Inaba and Tu, 1997). Например, Sari-Bey et al. исследовали потенциал материалов ПКМ, состоящих из парафинового ядра и сшитой оболочки из ПММА (Khadiran et al., 2015). Физико-химические свойства и поведение стабильности межфазной границы микропластиковой оболочки меламино-формальдегидной (MMF) оболочки с парафином были недавно изучены Su et al.(2010, 2011). Более того, Wang et al. исследовали корреляцию между межфазными свойствами и механическими характеристиками эпоксидных композитов с парафиновыми микрокапсулами, имеющими метанол-меламин-формальдегидную оболочку (Wang et al., 2011).

Термопластичные полиуретаны (TPU) – это очень универсальный класс эластомеров, используемых в товарах, но также и для продвинутых приложений (например, для покрытий, клеев, биомедицинских устройств). TPU представляют собой статистические сополимеры, в которых чередование твердых и мягких сегментов определяет двухфазную микроструктуру.Мягкие сегменты состоят из длинноцепочечных диолов, которые могут быть расширены диизоцианатом. С другой стороны, в то время как твердые сегменты образуются путем чередования удлинителя цепи и диизоцианата. ТПУ наделены превосходными свойствами, эластичностью, устойчивостью к разрыву и истиранию, аналогичной резине. Изменяя чередование твердых и мягких сегментов, можно изменять механические свойства получаемых материалов. ТПУ широко используются в биомедицинском секторе, они демонстрируют интересные свойства биоразлагаемости и биостойкости.Однако TPU также имеют некоторые ограничения из-за низкой прочности на разрыв и низкого модуля Юнга (Ercan et al., 2017; Fortunati et al., 2017).

Среди различных технологий обработки, подходящих для TPU, недавно были внедрены технологии аддитивного производства. В частности, производство сплавленных нитей (FFF) TPU дает возможность создавать ячеистые структуры, которые могут быть адаптированы для конкретных приложений. В статье Бейтса и др. (2015) были подготовлены ячеистые структуры TPU, напечатанные на 3D-принтере, способные без сбоев выдерживать многократные циклы сжатия / уплотнения.Недавно был продемонстрирован потенциал изготовления плавленых волокон для производства новых ячеистых архитектур, не ограниченных существующими принципами производства. В работе Fei et al. (2016), метод селективного лазерного спекания (SLS) был принят для исследования способности поглощать энергию решетчатых структур на основе TPU посредством систематического процесса производства, тестирования и моделирования. В другой статье Chen et al. (2017), полимерные смеси термопластичного полиуретана (TPU) с поли (молочной кислотой) (PLA), нанонаполненные оксидом графена (GO), были использованы для разработки биосовместимых устройств, напечатанных на 3D-принтере.

Что касается использования TPU в приложениях для аккумулирования тепловой энергии, большинство доступных научных работ сосредоточено на синтезе новых полимеров на основе TPU, которые будут использоваться в качестве материалов с твердофазным переходом. В недавней статье Cao et al. (2017) водородная связь была применена для увеличения кристалличности и, следовательно, скрытой теплоты, участвующей в процессах плавления и кристаллизации термопластичного поли (этиленгликоля) на основе полиуретана. Полученная энтальпия плавления составила около 140 Дж / г, что близко к лучшим значениям, полученным для полиуретанов.

В другой статье Liang et al. (2015) сообщалось о синтезе бис- (2-гидрокси-1-гидроксиметилэтил) сложного эфира терефталевой кислоты, используемого для разработки ПКМ на основе полиуретана с повышенной способностью аккумулировать / выделять тепловую энергию. Результаты показали, что разработанные материалы показали максимальную энтальпию фазового перехода около 150 Дж / г. Другая работа Xi et al. (2014) была сосредоточена на способности нового ТПУ, полученного реакцией конденсации 4,4′-дифенилметандиизоцианата, полиэтиленгликоля и бис- (2-гидрокси-1-гидроксиметилэтил) сложного эфира терефталевой кислоты, аккумулировать тепловую энергию. фазовые переходы твердое тело – твердое тело.При этом были получены пиковые температуры перехода и значения скрытой теплоты в диапазоне 22,4–48,4 ° C и 143,9–153,5 Дж / г соответственно. Приведенные значения энтальпии плавления ниже или сравнимы с теми, которые могут быть получены с помощью парафиновой микрокапсулированной системы.

С другой стороны, в открытой научной литературе можно найти лишь несколько работ, посвященных использованию парафина с температурами плавления ниже температуры окружающей среды (Bo et al., 1999; Pielichowska, Pielichowski, 2014; Dorigato et al., 2017а). Фактически, диспергирование жидкого парафина в вязком полимере представляет некоторые практические трудности из-за заметно различающихся реологических свойств двух фаз. Тем не менее, эти системы могут предложить сложные возможности для низкотемпературных применений, например, для товаров для зимних видов спорта. Основываясь на этих соображениях, целью настоящей работы является разработка и характеристика смесей полимеров, в которых микрокапсулы, содержащие легкоплавкий (6 ° C) парафин, были диспергированы в коммерческой матрице TPU путем смешивания в расплаве.Таким образом, результаты этой статьи представляют собой дополнительную часть более широкой исследовательской деятельности, направленной на разработку трехмерных печатных структур с возможностью аккумулирования / высвобождения тепловой энергии на основе смесей ТПУ / парафина для использования в зимних видах спорта (например, перчатки или стельки; Риготти и др., 2018).

Экспериментальный

Материалы

ТПУ чипов Desmopan ® 6064A (плотность 1,09 г / см 3 , диапазон температур плавления 200–220 ° C) предоставила Covestro Italia (Милан, Италия).Микрокапсулы Microtek MPCM6D (обозначенные в этой статье как M6D) были поставлены Microtek Laboratories Inc. [Дейтон (Огайо, США)]. В этом PCM парафиновый воск содержится в полимерной оболочке из меламиноформальдегида. Микрокапсулы имеют средний размер 17–20 мкм и плотность 0,9 г / см 3 . Они состоят из 10–15 мас.% Полимерной оболочки и 85–90 мас.% Парафина. Согласно паспорту производителя, энтальпия плавления составляет 157–167 Дж / г, а температура плавления составляет около 6 ° C.

Подготовка проб

Гранулы

TPU и микрокапсулы M6D смешивали в расплаве с различными количествами микрокапсул M6D (от 30 до 60 мас.%). Смеси готовили во внутреннем смесителе Thermo Haake Rheomix 600, оборудованном вращающимися в противоположных направлениях роторами, работающем при 60 об / мин в течение 5 минут при 200 ° C. Затем полученные материалы подвергали горячему прессованию в лабораторном прессе Carver при 180 ° C в течение 15 мин под давлением 1,1 МПа, приложенным к квадратным пластинам размером 300 × 300 мм 2 .Таким образом были получены бляшки из чистого TPU и смесей при различных концентрациях PCM. В этой статье чистая матрица была обозначена просто как TPU, а смеси были обозначены как сообщающие матрицу и концентрацию микрокапсул. В качестве примера образец TPU_50M6D указывает на смесь TPU, содержащую 50 мас.% Микрокапсул M6D. В таблице 1 приведен перечень приготовленных образцов с указанием массовой и объемной доли парафина в смесях.

Таблица 1 .Список подготовленных образцов.

Экспериментальные методы

Микроструктурные и термические свойства

Микроструктуру приготовленных смесей исследовали с помощью автоэмиссионного сканирующего электронного микроскопа Zeiss Supra 40 (FESEM). Перед наблюдением образцы были подвергнуты криому разрушению в жидком азоте, а поверхность покрыта ультратонким покрытием из электропроводящего материала Pt / Pd.

Тесты дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) проводили с помощью Mettler DSC30 в потоке азота 150 мл / мин при скорости нагрева 10 ° C / мин, начиная с -100 ° C до 220 ° C.Таким образом, температуры плавления / кристаллизации (T m , T c ), энтальпии плавления / кристаллизации (ΔH m , ΔH c ) микрокапсул и температура стеклования (T g ) матрица TPU. Кроме того, значения относительной энтальпии плавления (ΔH m, отн. ) и кристаллизации (ΔH c, отн. ) были рассчитаны как отношение между ΔH m и ΔH c и энтальпиями плавления / кристаллизации капсул M6D. с учетом концентрации микрокапсул в композитах.Чтобы определить сохранение свойств накопления тепловой энергии приготовленных смесей, на образцах TPU_50M6D были проведены повторные тесты DSC. В частности, пятьдесят циклов нагрева / охлаждения в температурном интервале от -35 до 45 ° C были выполнены при скорости нагрева 10 ° C / мин, и значения ΔH m и ΔH c были измерены в каждом цикле. Для каждого состава был протестирован только один образец.

Термогравиметрический анализ (ТГА) был проведен на аппарате TA Instruments TGAQ500 в атмосфере азота, тестируемые образцы при температуре от 30 до 700 ° C, при скорости нагрева 10 ° C / мин.Таким образом, температуры, связанные с потерей массы 2% (T 2% ), 5% (T 5% ), 10% (T 10% ) и температура разложения (T d ), принятая как температура, соответствующая максимальной скорости потери массы. Для каждого состава был протестирован только один образец.

Термомеханические свойства

Динамический механический термический анализ (DMTA) проводился с помощью анализатора TA Instruments DMA Q800 в режиме растяжения, испытывая прямоугольные образцы длиной 30 мм, шириной 5 мм и толщиной 1 мм.Исследованный диапазон температур составлял от -60 до 100 ° C, сканирование проводилось при скорости нагрева, равной 3 ° C / мин, частота испытаний составляла 1 Гц, амплитуда деформации составляла 0,05 мм / мм. Таким образом, были выделены тенденции модулей накопления (E ‘) и потерь (E ″), а также тангенса угла потерь (tanδ) как функции температуры. Кроме того, была определена температура стеклования TPU (T g ). Для каждого состава был протестирован только один образец.

Испытания на одноосное квазистатическое растяжение были выполнены при скорости ползуна 100 мм / мин с использованием машины Instron модели 5969, оснащенной датчиком нагрузки 50 кН.Использовался экстензометр сопротивления Instron модели 2630 с измерительной длиной 25 мм. Для каждого образца были испытаны пять образцов гантелей ISO 527 1BA. Таким образом, было возможно определить модуль хорды при деформации 10% (E 10% ), напряжения (σ b ) и деформации при разрыве (ε b ). Для каждого состава было протестировано не менее пяти образцов.

Испытания на твердость

по Шору А проводили при комнатной температуре с помощью Hildebrand Durometer OS-2.Согласно стандарту DIN 53505, значения Shore A были записаны после приложения нагрузки в течение 3 с. Для каждого состава было протестировано не менее пяти образцов.

Испытания на ползучесть проводились на машине TA Instruments DMA Q800. Прямоугольные образцы (длина = 30 мм, ширина = 5 мм, толщина = 1 мм) были испытаны при 30 ° C и приложенном напряжении 0,25 МПа в течение 3600 с. Таким образом, была определена тенденция податливости ползучести, полученная как отношение между деформацией ползучести и постоянным напряжением, как функция времени испытания.Для каждого состава был протестирован только один образец.

Результаты и обсуждение

Микроструктурные и термические свойства

Учитывая, что термомеханические свойства полимерных материалов строго связаны с их морфологическим поведением, на подготовленных образцах был проведен FESEM-анализ. На рисунках 1A – D представлены микрофотографии FESEM чистого TPU и относительных смесей. Некоторая пористость может быть обнаружена в матрице TPU в виде очень маленьких округлых полостей со средним диаметром от 1 до 5 мкм (см. Рисунок 1A).На микрофотографиях смесей, приготовленных в различных концентрациях, можно заметить наличие капсул диаметром до 20 мкм. По этим изображениям можно определить хорошую адгезию между TPU и оболочкой из меламиноформальдегидной смолы микрокапсул. Повышенный уровень адгезии с матрицей TPU, вероятно, является причиной того, что некоторые микрокапсулы были сломаны во время операций криофракционирования (см. Рисунок 1B). Кроме того, в композитах не наблюдается агломерации микрокапсул, а равномерное распределение капсул M6D определяет морфологическую непрерывность матрицы даже при повышенном содержании M6D.Этот аспект может сильно повлиять на механические свойства и теплопроводность полученных образцов. Микрометрическая пористость, обнаруженная в чистом образце TPU, также присутствует в смесях, независимо от количества M6D.

Рисунок 1 . Микрофотографии FESEM чистого ТПУ и относительных смесей. (A) TPU, (B) TPU_30M6D, (C) TPU_50M6D, (D) TPU_60M6D.

Учитывая, что свойства накопления тепловой энергии приготовленных материалов являются ключевой характеристикой для их будущего применения, были проведены испытания DSC.На рисунках 2A, B представлены термограммы DSC нагрева и охлаждения чистого TPU, чистых капсул M6D и их смесей, соответственно, в то время как основные тепловые параметры суммированы в таблице 2. На рисунке 2A можно увидеть, что чистый TPU представляет собой идеально плоский термограмма без сигналов кристаллизации и / или плавления от -100 до 220 ° C, и только точка перегиба, связанная с температурой стеклования (T g ), может быть обнаружена при -48 ° C. Пик плавления капсул M6D находится при 5 ° C на стадии нагрева, в то время как температура кристаллизации составляет -9 ° C на стадии охлаждения.Удельная теплота плавления составляет 157,4 Дж / г, а теплота кристаллизации – 163,5 Дж / г, эти значения очень близки к данным, предоставленным производителем. Еще один небольшой пик можно увидеть на стадии нагрева при температуре около 34 ° C с удельной энтальпией 5 Дж / г. Вероятно, это связано с наличием некоторых фракций парафина с более высокой молекулярной массой. Учитывая относительно низкую интенсивность этого пика и тот факт, что он находится в температурном диапазоне, не имеющем отношения к предполагаемому применению этих материалов, этот сигнал не принимался во внимание при расчетах.

Рисунок 2 . Термограммы ДСК чистых TPU, капсул M6D и их относительных смесей. (A) сканирование нагрева и (B) сканирование охлаждения.

Таблица 2 . Результаты испытаний ДСК на чистом ТПУ и его относительных полимерных смесях.

Интересно отметить, как значения энтальпии плавления на первой стадии нагрева (ΔH m, 1 ) пропорциональны содержанию M6D. Значение энтальпии плавления достигает 95.Для образца TPU_60M6D было обнаружено 1 Дж / г. Более того, учитывая, что заявленные значения ΔH m1, отн. очень близки к 100%, можно сделать вывод, что выбранный процесс компаундирования способен сохранить целостность микрокапсул, таким образом предотвращая утечку парафина. Положение температуры плавления и кристаллизации, по-видимому, не зависит существенно от концентрации капсул в матрице TPU. Также интересно отметить, что значения ΔH c, отн и ΔH м2, отн немного ниже, чем соответствующие значения ΔH m1, отн , что означает, что после первого цикла нагрева / охлаждения небольшое уменьшение В смесях наблюдается способность аккумулировать / выделять тепловую энергию, вероятно, из-за некоторых явлений утечки парафина.Однако подтверждена термическая эффективность приготовленных материалов: значения ΔH c, отн и ΔH м2, отн выше 80% для всех протестированных составов.

Согласно информации, приведенной в их техническом описании, микрокапсулы M6D должны поддерживать повторяющиеся термические циклы. Однако их эффективность следует проверить после добавления в матрицу TPU. Поэтому были проведены повторные измерения DSC, чтобы оценить, сохраняются ли термические свойства приготовленных смесей даже после повторных термических циклов.Также можно заметить, что как T m1 , так и T m2 микрокапсул в смесях немного увеличиваются, когда они включены в матрицу TPU (примерно на 2–3 ° C), в то время как T c – постепенно уменьшалась с количеством M6D. Вероятно, это всего лишь тепловой эффект из-за теплопроводности в матрице TPU, а эффективная температура внутри капсул ниже, чем те, которые возникают из-за линейного изменения температуры во время испытаний DSC.

На рисунке 3 значения теплоты плавления и кристаллизации представлены как функция количества циклов ДСК для образца TPU_50M6D.В результате получается, что значения ΔH m колеблются между 65 и 69 Дж / г, тогда как значения ΔH c колеблются между 66 и 68 Дж / г, без какой-либо четкой тенденции с количеством циклов ДСК. Исходя из этого результата, можно установить, что подготовленные материалы могут выдерживать повторяющиеся термические циклы (не менее 50), не теряя своей способности аккумулировать / выделять тепловую энергию.

Рисунок 3 . Теплота плавления и теплота кристаллизации в зависимости от количества циклов ДСК для образца TPU_50M6D.

Термогравиметрический анализ был проведен для оценки устойчивости приготовленных смесей к термическому разложению. На рисунке 4A представлены термогравиметрические кривые чистого TPU и его относительных смесей, а на рисунке 4B представлены производные кривые TGA. В таблице 3 обобщены наиболее важные результаты. Для всех подготовленных образцов основная стадия деградации начинается при температурах выше 300 ° C, но необходимо учитывать две другие стадии деградации. При температуре выше 100 ° C происходит начальная стадия разложения смесей, и величина этой потери массы (даже если она не столь выражена) пропорциональна содержанию M6D.По этой причине значения T 2% , T 5% и T 10% смесей ниже, чем указанные для чистого TPU (см. Таблицу 3). Можно предположить, что некоторые микрокапсулы ломаются во время процессов компаундирования из расплава / горячего прессования, и вытекший парафин может легко испариться при относительно низкой температуре. Эта гипотеза подтверждается небольшим снижением относительных значений энтальпии плавления / кристаллизации, обнаруженным в тестах DSC во время сканирования охлаждения / второго нагрева.Еще один интересный аспект заключается в том, что, в отличие от чистого образца TPU, в смесях присутствует остаточная зола (2–4%), которую можно отнести к материалу, связанному с оболочкой микрокапсул (например, меламиноформальдегидной смоле). Интересно, что добавление M6D способствует увеличению значений T d (даже на 42 ° C с концентрацией M6D 40%), и из рисунка 4B можно обнаружить две отдельные стадии разложения для смесей в интервале температур от 300 до 500. ° C. Такое поведение, вероятно, связано с присутствием в смесях сшитой органической оболочки с превосходным термическим сопротивлением по сравнению с матрицей TPU, которая частично защищает парафин от термического разложения.

Рисунок 4 . Термогравиметрические кривые чистых TPU, капсул M6D и их относительных смесей. (A) Остаточная масса и (B) производная потери массы как функция температуры.

Таблица 3 . Результаты термогравиметрических испытаний чистого ТПУ и относительных смесей.

Термомеханические свойства

Чтобы оценить возможности этих материалов в улучшении терморегулирования для применения в зимних видах спорта, важно оценить влияние добавления M6D на механическое поведение полученных смесей и то, как механический отклик изменяется в зависимости от температуры.На рисунках 5A – C результаты испытаний DMTA на чистом TPU и относительных смесях представлены с точки зрения их модулей накопления и потерь и тангенса угла потерь, тогда как в таблице 4 приведены значения температуры стеклования (T g ). Очень интересный аспект заключается в том, что при температурах ниже -30 ° C наблюдается тенденция к уменьшению модуля упругости с увеличением содержания микрокапсул, тогда как при более высоких температурах эта тенденция противоположна. Такое поведение указывает на то, что ниже температуры стеклования матрицы TPU жесткость микрокапсул ниже, чем у TPU, тогда как выше Tg происходит обратное.Кроме того, из анализа графиков E ″ и tanδ (Рисунки 5B, C) можно отметить, что по мере уменьшения содержания M6D пики становятся более интенсивными и уже. Согласно указаниям, приведенным в открытой научной литературе (Menard, 2008), значения Tg, представленные в таблице 4, были определены тремя различными способами, то есть с учетом положения точки перегиба E ‘(Tg1), температуры, связанной с E ″ (Tg2) и до пика tanδ (Tg3). В случае аморфных полимеров значение Tg3 намного выше, чем Tg1 и Tg2, поскольку оно подразумевает другой режим молекулярного движения.В литературе было продемонстрировано, что сигналы Tg1 и Tg2 обусловлены локальным сегментарным движением макромолекул, в то время как Tg3 может быть отнесен к переходу энтропийных мод Рауза, поэтому не может рассматриваться как температура стеклования материала (Lei et al. др., 2014). Однако из таблицы 4 можно сделать вывод, что температура стеклования материалов несколько снижается с увеличением содержания M6D (примерно на 3–4 ° C). Это падение, даже если оно не столь выражено, может быть связано с пластифицирующим эффектом, который играет воск, вытекший из капсул, разрушенных на этапах обработки.Однако необходимо провести дальнейшие исследования, чтобы лучше понять этот аспект. Другой особенностью, которую можно наблюдать на кривых tanδ, является присутствие плеча при температуре около 10–15 ° C только в образцах с микрокапсулами, особенно при повышенных концентрациях M6D. Сравнивая с тестами DSC, можно сделать вывод, что этот сигнал может быть связан с плавлением парафина внутри микрокапсул. Вязкоупругое поведение материала вблизи температуры окружающей среды может в значительной степени определяться парафиновым плавлением парафина внутри микрокапсул.

Рисунок 5 . Результаты испытаний DMTA на чистом ТПУ и относительных смесях. (A) Модуль упругости, (B) Модуль потерь и тангенс угла потерь (C) .

Таблица 4 . Значения температуры стеклования (T g ) из испытаний DMTA на чистом TPU и относительных смесях.

Поэтому важно количественно оценить влияние микрокапсул на конечные свойства исследуемых материалов. Типичные кривые напряжение-деформация в условиях квазистатического растяжения чистого TPU и относительных смесей представлены на рисунке 6A.Наиболее важные механические параметры приведены на Рисунке 6B. Следует отметить, что чистый образец TPU не дошел до разрушения, и испытания были остановлены при деформации ε = 3 мм / мм, чтобы сохранить целостность экстензометра. По результатам DMTA можно заметить, что увеличение жесткости вызывают капсулы M6D (от 5 до 15 МПа при содержании M6D 60%). После упругой области в смесях наблюдается постепенное сглаживание кривых напряжения-деформации, вероятно, из-за нарушения сцепления между матрицей TPU и капсулами при высокой деформации, за которым следует разрушение образцов при относительно низких уровнях деформации.Из данных, представленных в Таблице 4, можно сделать вывод, что добавление капсул M6D способствует явному усилению жесткости, сопровождаемому определенным охрупчиванием. Фактически, на напряжение при разрыве отрицательно влияет добавка M6D, и это поведение становится еще более выраженным, если учитывать значения деформации при разрыве. Эффект придания жесткости микрокапсулам подтверждается измерениями твердости по Шору А. Фактически, как показано в таблице 4, твердость по Шору A увеличивается с 66 для чистого TPU до 81 для образца TPU_60M6D.

Рисунок 6 . Квазистатические свойства при растяжении чистого ТПУ и относительных смесей. (A) Типичные кривые напряжение-деформация, (B) модуль упругости и свойства при растяжении при разрыве, (C) подгонка данных модуля упругости с моделью Halphin Tsai (модуль упругости микрокапсул = 28,4 МПа).

Было бы также интересно интерпретировать результаты модуля упругости, рассматривая теоретические модели, традиционно используемые для композитов в виде твердых частиц.Прогноз модуля упругости подготовленных материалов был смоделирован с помощью микромеханической модели Халпина-Цая, которая является хорошо известной теорией для прогнозирования жесткости композитов в зависимости от нагрузки наполнителя и соотношения сторон (Halpin, 1969). Прогнозируемый модуль полимера с наполнителем в виде частиц (E c ) дается выражением, приведенным в уравнениях (1) и (2):

Ec = Em1 + 2ηVf1-ηVf (1) η = EfEm-1EfEm + 2 (2)

, где E f и E m – соответственно модуль упругости наполнителя и матрицы (т.е.е., 4,69 МПа). На Рисунке 6C данные модуля упругости подготовленных образцов соответствуют модели Halphin Tsai. Понятно, что результаты сильно зависят от модуля упругости микрокапсул. Посредством процедуры минимизации по методу наименьших квадратов можно было определить наилучшую аппроксимирующую кривую, задав модуль упругости микрокапсулы 28,4 МПа. Из рисунка 6С видно, что в этих условиях можно удовлетворительно прогнозировать жесткость подготовленных материалов. В литературе имеется мало данных о жесткости микрокапсулированной системы, и в большей части статьи делается попытка определить микромеханическое поведение капсул с помощью тестов наноиндентирования.В недавнем исследовании, проведенном Su et al. наноиндентирование было успешно применено для измерения микромеханических свойств микрокапсул, содержащих парафин (Su et al., 2012a). В этой статье была приготовлена ​​серия микрокапсул с оболочкой из меламиноформальдегида с различными размерами и толщиной, контролируя скорость перемешивания материала сердцевины, с получением капсул, имеющих микрометрические размеры и с соотношением сердцевина / оболочка в диапазоне от 1/1 до 1/3. Было обнаружено, что модуль упругости полученных микрокапсул находится в диапазоне 1.5–2,7 ГПа. Использование этих значений в настоящей подгонке приведет к чрезмерному завышению теоретических значений. В данном случае ситуация совсем другая, и необходимо принять более низкое значение E f (т.е. 28,4 МПа), вероятно, потому что соотношение сердцевина / оболочка довольно высокое (85/15), а парафин при температуре окружающей среды находится в расплавленном состоянии. Чтобы подтвердить это теоретическое предсказание, в будущем на этих системах PCM будут проведены тесты наноиндентирования.

Учитывая предполагаемое применение приготовленных смесей, было бы интересно также продолжить изучение вязкоупругого отклика этих материалов при постоянной приложенной нагрузке.По этой причине были проведены испытания на ползучесть. Кривые ползучести чистого TPU и относительных смесей при 30 ° C представлены на рисунке 7. Можно отметить, что при 30 ° C третичная ползучесть не обнаруживается, фактически все образцы достигают характерного плато вторичной ползучести. даже через 3600 с. В соответствии с квазистатическим тестом и тестом DMTA при увеличении содержания M6D податливость к ползучести сильно снижается, подтверждая, таким образом, стабилизирующий эффект, оказываемый парафиновыми микрокапсулами на матрицу TPU.

Рисунок 7 . Кривые ползучести при 30 ° C чистого ТПУ и относительных смесей.

Выводы

Были успешно разработаны инновационные смеси ТПУ / инкапсулированный парафин для использования в качестве материалов для аккумулирования / выделения тепловой энергии для зимних видов спорта. Анализ FESEM показал однородное распределение микрокапсул и хорошую межфазную адгезию с матрицей TPU даже при повышенных нагрузках M6D. Испытание DSC продемонстрировало, как можно приготовить смеси со значениями энтальпии плавления до 95 Дж / г с концентрацией M6D 60% и способными сохранять большую часть своей первоначальной способности аккумулировать энергию даже после повторяющихся термических циклов.Твердость и стабильность размеров полученных смесей выше T g матрицы TPU были значительно улучшены после добавления M6D, даже если наблюдаемый эффект жесткости сопровождался определенным охрупчиванием образцов.

Авторские взносы

AD и DR выполнили часть экспериментальной работы и внесли свой вклад в подготовку рукописи. А.П. участвовал в подготовке рукописи.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Г-н Джулиано Барп выражает благодарность за поддержку экспериментальной работы. Благодарим доктора Лука Альборгетти из Covestro Italia за предоставление TPU.

Список литературы

Абхат, А. (1983). Низкотемпературный накопитель скрытой тепловой энергии: теплоаккумулирующие материалы. Солнечная энергия 30, 313–332. DOI: 10.1016 / 0038-092X (83) -X

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Акгюн, М., Айдын, О., и Кайгусуз, К. (2007). Экспериментальное исследование характеристик плавления / затвердевания парафина как ПКМ. Energy Convers. Manag. 48, 669–678. DOI: 10.1016 / j.enconman.2006.05.014

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бал, Л. М., Сатья, С., Наик, С. Н. (2010). Солнечная сушилка с системами хранения тепловой энергии для сушки пищевых сельскохозяйственных продуктов: обзор. Обновить. Поддерживать. Energy Rev. 14, 2298–2314. DOI: 10.1016 / j.rser.2010.04.014

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бейтс, С. Р., Фэрроу, И. Р., Траск, Р. С. (2015). Напечатанные на 3D-принтере полиуретановые соты для многократного индивидуального поглощения энергии. Мат. Дизайн 112, 172–183. DOI: 10.1016 / j.matdes.2016.08.062

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бо Х., Густафссон Э. М. и Сеттервалл Ф. (1999). Бинарные смеси тетрадекана и гексадекана в качестве материалов с фазовым переходом (PCM) для холодного хранения в системах централизованного охлаждения. Energy 24, 1015–1028. DOI: 10.1016 / S0360-5442 (99) 00055-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боррегеро, А. М., Талавера, Б., Родригес, Дж. Ф., Вальверде, Дж. Л., Гонсалес, Дж. Л. и Кармона, М. (2013). Повышение теплового комфорта тканей для обувной промышленности. Текст. Res. J. 83, 1754–1763. DOI: 10.1177 / 0040517513481872

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цао, Х., Ци, Ф., Лю, Р., Ван, Ф., Чжан, К., Чжан, X., и другие. (2017). Влияние водородной связи на N-метилдиэтаноламин-удлиненный полиуретан с твердофазным переходом материалы для хранения энергии. RSC Adv. 7, 11244–11252. DOI: 10.1039 / C7RA00405B

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен, Ч.-Р., Чжоу, Х.-М., Лан, Н.В. (2011). «Эффективное использование тепла для энергосбережения в термоизолированных контейнерах для пищевых продуктов и напитков», на Международной конференции по бытовой электронике, коммуникациям и сетям (CECNet) (Xianning), 4945–4948.

Google Scholar

Чен, К., Мангадлао, Дж. Д., Валлат, Дж., Де Леон, А., Покорски, Дж. К., и Адвинкула, Р. К. (2017). 3D-печать биосовместимых нанокомпозитов полиуретан / поли (молочная кислота) / оксид графена: анизотропные свойства. ACS Appl. Мат. Интерф. 9, 4015–4023. DOI: 10.1021 / acsami.6b11793

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демирбас, М. Ф. (2006). Материалы для аккумулирования тепловой энергии и фазового перехода: обзор. Energy Sour. B Econ. План. Политика 1, 85–95. DOI: 10.1080 / 00

481

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Доригато А., Канклини П., Унтербергер С. Х. и Пегоретти А. (2017a). Нанокомпозиты с фазовым переходом для хранения и высвобождения тепловой энергии при низких температурах. Expr. Polymer Lett. 11, 738–752. DOI: 10.3144 / expresspolymlett.2017.71

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Доригато А., Чамполильо М. В., Катальди А., Берсани М., Пегоретти А. (2017b). Полиэтиленовый воск / смесь EPDM в качестве стабилизированных по форме материалов с фазовым переходом для аккумулирования тепловой энергии. Rubber Chem. Technol. 90, 575–584. DOI: 10.5254 / rct.82.83719

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эркан, Н., Дурмус, А., Касгоз, А. (2017). Сравнение методов смешения расплавов и растворов по физическим свойствам термопластичных полиуретановых / органоглинистых нанокомпозитных пленок. J. Thermoplast. Compos.Мат. 30, 950–970. DOI: 10.1177 / 0892705715614068

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фарид М. М., Худхаир А. М., Разак С. А. К. и Аль-Халладж С. (2004). Обзор накопления энергии с фазовым переходом: материалы и приложения. Energy Convers. Manag. 45, 1597–1615. DOI: 10.1016 / j.enconman.2003.09.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фэй, С., Шанцинь, Ю., Янчунни, Г. (2016). Поглощение энергии решетчатыми структурами термопластичного полиуретана с помощью 3D-печати: моделирование и прогноз. Int. J. Appl. Мех. 8: 1640006 DOI: 10.1142 / S1758825116400068

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фортунати, Э., Лузи, Ф., Янке, А., Хауслер, Л., Пионтек, Дж., Кенни, Дж. М. и др. (2017). Армирующий эффект нанокристаллов целлюлозы в термопластичных полиуретановых матрицах, характеризующихся различным соотношением мягких и твердых сегментов. Polymer Eng. Sci. 57, 521–530. DOI: 10.1002 / pen.24532

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фреди, Г., Доригато А., Фамбри Л. и Пегоретти А. (2017). Удержание парафина с помощью углеродных нанотрубок для эпоксидных смесей с фазовым переходом. Полимеры 9, 405–420. DOI: 10.3390 / polym90

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гао, К., Куклан, К., и Холмер, И. (2011). Жилеты для охлаждения из материалов с фазовым переходом: влияние температуры плавления на снижение тепловой нагрузки в чрезвычайно жаркой среде. евро. J. Appl. Physiol. 111, 1207–1216. DOI: 10.1007 / s00421-010-1748-4

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джин, Б., и Фарид, М. М. (2010). Использование панелей ПКМ для улучшения условий хранения замороженных продуктов. J. Food Eng. 100, 372–376. DOI: 10.1016 / j.jfoodeng.2010.04.016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Халпин, Дж. К. (1969). Оценки жесткости и расширения ориентированных коротковолокнистых композитов. J. Compos. Матер. 3, 720–724. DOI: 10.1177 / 002199836

0416

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хаснайн, С. М. (1998). Обзор устойчивых технологий хранения тепловой энергии, Часть I: материалы и методы хранения тепла. Energy Convers. Manag. 39, 1127–1138. DOI: 10.1016 / S0196-8904 (98) 00025-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Химран С., Сувоно А. и Мансури Г. А. (1994). Характеристика алканов и парафиновых восков для применения в качестве накопителя энергии фазового перехода. Energy Sour. 16, 117–128. DOI: 10.1080 / 0094085

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Инаба Х. и Ту П. (1997). Оценка теплофизических характеристик парафина со стабилизированной формой как материала с фазовым переходом твердое-жидкое. Heat Mass Transf. 32, 307–312. DOI: 10.1007 / s002310050126

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чон, С. Г., Ча, Дж., Ким, С., Со, Дж., Ли, Дж. Х. и Ким, С. (2014). Подготовка клея на основе термически усиленной эпоксидной смолы с органическим PCM для укладки деревянных полов. J. Therm. Анальный. Калорим. 117, 1027–1034. DOI: 10.1007 / s10973-014-3862-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Юозапайтис А., Вайнюнас П., Завадскас Э.К., Острий М., Чарват П. (2013). Современные строительные материалы, конструкции и материалы для передовых аккумуляторов тепла в зданиях. Proc. Англ. 57, 837–843. DOI: 10.1016 / j.proeng.2013.04.106

CrossRef Полный текст

Кенисарин, М. М., Кенисарина, К. М. (2012). Формоустойчивые материалы с фазовым переходом для хранения тепловой энергии. Обновить. Поддерживать. Energy Rev. 16, 1999–2040. DOI: 10.1016 / j.rser.2012.01.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хадиран, Т., Хусейн, М.З., Зайнал, З., Русли, Р. (2015). Методы инкапсуляции для материалов с органическим фазовым переходом в качестве носителя для хранения тепловой энергии: обзор. Мат. Солнечной энергии. Солнечные элементы 143, 78–98. DOI: 10.1016 / j.solmat.2015.06.039

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кузник Ф., Дэвид Д., Йоханнес К. и Ру Дж. Дж. (2011). Обзор материалов с фазовым переходом, интегрированных в стены здания. Обновить. Sus. Energy Rev. 15, 379–391. DOI: 10.1016 / j.rser.2010.08.019

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лейн, Г. (1986). Накопление солнечного тепла: материалы со скрытой теплотой, Vol. II . Флорида, Флорида: CRC Press; Технологии,

Google Scholar

Лэй, З., Син, В., Ву, Дж., Хуанг, Г., Ван, X., и Чжао, Л. (2014). Правильная температура стеклования аморфных полимеров на динамических механических спектрах. J. Therm. Анальный. Калорим. 116, 447–453. DOI: 10.1007 / s10973-013-3526-0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, М., и Ву, З. (2012). Обзор интеркаляционного композитного материала с фазовым переходом: получение, структура и свойства. Обновить. Sus. Energy Rev. 16, 2094–2101. DOI: 10.1016 / j.rser.2012.01.016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лян П., Си П., Ченг Б. В., Ван X. Q. и Чжан Ю. К. (2015). Синтез и эксплуатация термопластичных материалов с твердым фазовым переходом на основе полиуретана для хранения энергии. Sci. Adv. Мат. 7, 2420–2426 DOI: 10.1166 / сам.2015.2421

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лют, А.С., и Крупа, И. (2009). Материалы с фазовым переходом, образованные УФ-отверждаемой эпоксидной матрицей и парафином Фишера-Тропша. Energy Convers. Manag. 50, 57–61. DOI: 10.1016 / j.enconman.2008.08.026

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Менар, Х. П. (2008). Динамический механический анализ: практическое введение, 2-е изд. . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press.

Google Scholar

Му, М.Л., Башир, П. А. М., Ша, В., Бай, Ю., и Макнелли, Т. (2016). Стабилизированные по форме материалы с фазовым переходом на основе ПЭВП с высокой вязкостью расплава и парафиновых восков. Заявл. Энергия 162, 68–82. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2015.10.030

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пелиховска, К., Беда, Дж., И Шатковски, П. (2016). Композитные нанопластинки полиуретана / графита для хранения тепловой энергии. Обновить. Energy 91, 456–465. DOI: 10.1016 / j.renene.2016.01.076

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пелиховска, К., и Пеличовски, К. (2014). Материалы с фазовым переходом для хранения тепловой энергии. Prog. Мат. Sci. 65, 67–123. DOI: 10.1016 / j.pmatsci.2014.03.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пиллаи, К. К., и Бринкворт, Б. Дж. (1976). Хранение низкопотенциальной тепловой энергии с использованием материалов с фазовым переходом. Заявл. Energy 2, 205–216. DOI: 10.1016 / 0306-2619 (76) -8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рен, Ю.Дж. И Ракман Дж. Э. (2004). Конденсация в трехслойных водонепроницаемых дышащих тканях для одежды. Int. J. Cloth. Sci. Technol. 16, 335–347. DOI: 10.1108 / 09556220410527255

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Риготти Д., Доригато А. и Пегоретти А. (2018). Термопластичный полиуретан, пригодный для 3D-печати, обладает способностью накапливать / выделять тепловую энергию. Мат. Сегодня общ. 15, 228–235. DOI: 10.1016 / j.mtcomm.2018.03.009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Робаиди, А.А. (2013). Разработка нового полимерного материала с фазовым переходом для аккумулирования тепла. Int. J. Mat. Sci. Прил. 2, 168–172. DOI: 10.11648 / j.ijmsa.20130206.11

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сари А., Акчай М., Сойлак М. и Онал А. (2005). Смеси полимер-стеариновая кислота в качестве материала со стабильной формой с фазовым переходом для хранения тепловой энергии. J. Sci. Ind. Res. 64, 991–996.

Google Scholar

Сари А., Сойлак М.(2007). Равновесные и термодинамические исследования адсорбции стеариновой кислоты на глине Celtek. J. Serbian Chem. Soc. 72, 485–494. DOI: 10.2298 / JSC0705485S

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сарье, Н., Ондер, Э. (2012). Материалы с органическим фазовым переходом и их текстильное применение: обзор. Термохим. Acta 540, 7–60. DOI: 10.1016 / j.tca.2012.04.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шарма, Р. К., Ганесан, П., Тяги, В. В., Мецелаар, Х. С. С., Сандаран, С. С. (2015). Разработки органических материалов с фазовым переходом между твердым и жидким веществом и их применения в накоплении тепловой энергии. Energy Convers. Manag. 95, 193–228. DOI: 10.1016 / j.enconman.2015.01.084

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шим, Х., Маккалоу, Э. А., и Джонс, Б. У. (2001). Использование материалов с фазовым переходом в одежде. Текст. Res. J. 71, 495–502. DOI: 10.1177 / 004051750107100605

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шин, Ю., Ю, Д.-И., и Сон, К. (2005). Разработка терморегулирующих текстильных материалов с микрокапсулированными материалами с фазовым переходом (ПКМ). II. Приготовление и нанесение микрокапсул ПКМ. J. Appl. Polymer Sci. 96, 2005–2010. DOI: 10.1002 / app.21438

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Собольчак П., Каркри М., Аль-Маадед М. А. и Крупа И. (2016). Термическая характеристика материалов с фазовым переходом на основе линейного полиэтилена низкой плотности, парафинового воска и расширенного графита. Обновить. Энергия 88, 372–382. DOI: 10.1016 / j.renene.2015.11.056

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Су, Дж. Ф., Ван, С. Б., Чжан, Ю. Ю. и Хуанг, З. (2010). Физико-химические свойства и механические характеристики модифицированных метанолом меламино-формальдегидных (ММФ) микропарафинов с оболочкой. Colloid Polym. Sci. 289, 111–119. DOI: 10.1007 / s00396-010-2328-1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Су, Дж. Ф., Ван, X.Ю., и Донг, Х. (2012a). Микромеханические свойства меламиноформальдегидных микрокапсул методом наноиндентирования: влияние размера и толщины оболочки. Mater. Lett. 89, 1–4. DOI: 10.1016 / j.matlet.2012.08.072

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Су, Дж. Ф., Ван, X. Y., Ван, С. Б., Чжао, Ю. Х., Чжу, К. Ю., и Юань, X. Y. (2011). Поведение стабильности границы раздела микропластиковых полимеров на основе метанола, меламина и формальдегида с оболочкой из эпоксидной матрицы. Polymer Compos. 32, 810–820.DOI: 10.1002 / pc.21102

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Су, Дж. Ф., Чжао, Ю. Х., Ван, X. Y., Донг, Х. и Ван, С. Б. (2012b). Влияние разрыва границы раздела на теплопроводность микрокапсулированных парафиновых композитов с эпоксидной матрицей. Compos. Приложение A Appl. Sci. Manuf. 43, 325–332. DOI: 10.1016 / j.compositesa.2011.12.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тригуи, А., Каркри, М., Будая, К., Кандау, Ю., Ибос, Л., и Фойс, М.(2014). Экспериментальное исследование композитного материала с фазовым переходом: накопление и выделение тепловой энергии. J. Compos. Мат. 48, 49–62. DOI: 10.1177 / 0021998312468185

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wang, X.-Y., Su, J.-F., Wang, S.-B., and Zhao, Y.-H. (2011). Влияние поведения разрыва границы раздела на механические свойства композитов microPCM / эпоксидных смол. Polymer Compos. 32, 1439–1450. DOI: 10.1002 / pc.21174

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, З.Ю., Цю, Ф., Ян, В. С., Чжао, Х. Д. (2015). Применение солнечной системы водяного отопления с материалом с фазовым переходом. Обновить. Поддерживать. Energy Rev. 52, 645–652. DOI: 10.1016 / j.rser.2015.07.184

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Си П., Чжао Ф. Л., Фу П., Ван X. Q. и Ченг Б. В. (2014). Синтез, характеристика и свойства хранения тепловой энергии нового термопластичного полиуретанового материала с фазовым переходом. Мат. Lett. 121, 15–18.DOI: 10.1016 / j.matlet.2014.01.128

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан П., Сяо X. и Ма З. В. (2016). Обзор композитных материалов с фазовым переходом: изготовление, характеристика, математическое моделирование и применение для повышения производительности. Заявл. Energy 165, 472–510. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2015.12.043

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Интернет-ресурс с информацией о материалах – MatWeb

MatWeb, ваш источник информации о материалах

Что такое MatWeb? MatWeb’s база данных свойств материалов с возможностью поиска включает паспорта термопластов и термореактивных полимеров, таких как АБС, нейлон, поликарбонат, полиэстер, полиэтилен и полипропилен; металлы, такие как алюминий, кобальт, медь, свинец, магний, никель, сталь, суперсплавы, сплавы титана и цинка; керамика; плюс полупроводники, волокна и другие инженерные материалы.

Преимущества регистрации в MatWeb
Премиум-членство Характеристика: – Данные о материалах экспорт в программы CAD / FEA, включая:

Как найти данные о собственности в MatWeb

Нажмите здесь, чтобы узнать, как войти материалы вашей компании в MatWeb.

У нас есть более 155 000 материалы в нашей базе данных, и мы постоянно добавляем к этому количеству, чтобы обеспечить Вам доступен самый полный бесплатный источник данных о собственности материалов в Интернете. Для вашего удобства в MatWeb также есть несколько конвертеров. и калькуляторы, которые делают общие инженерные задачи доступными одним щелчком мыши. кнопки. MatWeb находится в стадии разработки.Мы постоянно стремимся найти лучшее способы служить инженерному сообществу. Пожалуйста, не стесняйтесь свяжитесь с нами с любыми комментариями или предложениями.

База данных MatWeb состоит в основном из предоставленных таблиц данных и спецификаций. производителями и дистрибьюторами – сообщите им, что вы видели их данные о материалах на MatWeb.


Рекомендуемый материал:
Меламино-арамидный ламинат




.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.