สมบัติทางกลและโครงสร้างของโพลียูรีเทน อีลาสโตเมอร์

สมบัติทางกลและโครงสร้างของยูรีเทนอีลาสโตเมอร์

คุณสมบัติทางกล

โครงสร้างและความยาวของส่วนที่อ่อนและแข็งในโพลียูรีเทน อีลาสโตเมอร์ และแรงระหว่างส่วนที่อ่อนและแข็ง ล้วนส่งผลโดยตรงต่อคุณสมบัติทางกลของอีลาสโตเมอร์ นอกจากนี้ ไม่ว่าการแยกไมโครเฟสจะเกิดขึ้นหรือไม่ก็ตาม ระดับของการแยกไมโครเฟส และความสม่ำเสมอของการกระจายตัวของส่วนแข็งในส่วนอ่อนก็เป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อคุณสมบัติทางกลของยูรีเทนอีลาสโตเมอร์
ผลกระทบของส่วนอ่อนต่อคุณสมบัติทางกลของยูรีเทนอีลาสโตเมอร์

อิทธิพลของชนิดโพลิออล

ส่วนที่ยืดหยุ่นของยูรีเทนอีลาสโตเมอร์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยโอลิโกเมอร์โพลิออล ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นโพลีออลโพลีเอสเตอร์ โพลิออลโพลีอีเทอร์ และโพลีออลโพลีโอเลฟินส์ โครงสร้างโซ่หลักส่งผลต่อความต้านทานแรงดึงของอีลาสโตเมอร์ ,แรงฉีกขาดและคุณสมบัติอื่นๆมีผลกระทบมากกว่า โพลีออลที่ใช้บ่อยส่วนใหญ่ประกอบด้วยประเภทโพลีเอสเตอร์และประเภทโพลีอีเทอร์ โมเลกุลโพลีออลโพลีเอสเตอร์ประกอบด้วยกลุ่มเอสเทอร์เชิงขั้วมากกว่า ซึ่งมีพลังงานยึดเกาะมากกว่าและสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุลที่แข็งแกร่งขึ้นได้ ดังนั้นอีลาสโตเมอร์ที่พอลิเมอร์ด้วยโพลีออลโพลีเอสเตอร์จึงมีความแข็งแรงในการยืดตัวที่สูงกว่า ความต้านทานการฉีกขาด ทนต่อการเสียดสีและความต้านทานต่อน้ำมันได้ดี ในยูรีเทนอีลาสโตเมอร์ที่ทำจากโพลีออลโพลีออล พลังงานยึดเกาะของพันธะอีเทอร์ต่ำ และหมู่เมทิลีนที่อยู่ติดกันจะถูกพันธะอีเธอร์ อะตอมของออกซิเจนจะถูกแยกออกจากกัน และอะตอมของไฮโดรเจนบนกลุ่มเมทิลีนที่แยกจากกันก็จะถูกแยกออกจากกันมากขึ้นเช่นกัน ซึ่งทำให้แรงผลักกันซึ่งกันและกันระหว่างอะตอมไฮโดรเจนของกลุ่มเมทิลีนอ่อนลง ดังนั้นโพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์ที่ถูกโพลีเมอร์ด้วยโพลิอีเทอร์โพลิออลจึงมีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วต่ำกว่า ทนต่อสภาพอากาศที่สูงขึ้น ความเสถียรทางไฮโดรไลติก และความต้านทานต่อเชื้อรา แต่มีคุณสมบัติเชิงกลต่ำ

อิทธิพลของน้ำหนักโมเลกุลโพลิออล โดยทั่วไปแล้ว คุณสมบัติทางกลของโพลีออลยูรีเทนอีลาสโตเมอร์จะลดลงตามการเพิ่มขึ้นของน้ำหนักโมเลกุลของโพลิออล เนื่องจากเมื่อน้ำหนักโมเลกุลของโพลิออลโพลีออลเพิ่มขึ้น จำนวนพันธะอีเทอร์ก็จะเพิ่มขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นของยูรีเทนส่วนอีลาสโตเมอร์ ดังนั้นคุณสมบัติทางกล เช่น ความต้านทานแรงดึงของอีลาสโตเมอร์จึงลดลง สิ่งที่ตรงกันข้ามกับโพลีเอสเตอร์โพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์ เนื่องจากเมื่อน้ำหนักโมเลกุลของโพลิออลโพลีเอสเตอร์เพิ่มขึ้น จำนวนหมู่เมทิลีนและจำนวนหมู่เอสเทอร์จะเพิ่มขึ้น แรงระหว่างโมเลกุลและการเชื่อมโยงข้ามของพันธะไฮโดรเจนจะเพิ่มขึ้น และความตกผลึกของส่วนดังกล่าวจะเสริมกำลัง ปรับปรุงความแข็ง ความต้านทานแรงดึง แรงฉีกขาด และความเค้นดึงของผลิตภัณฑ์แล้ว
อิทธิพลของฮาร์ดเซกเมนต์ต่อคุณสมบัติทางกลของโพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์
ในยูรีเทนอีลาสโตเมอร์เฉพาะเมื่อพลังงานยึดเหนี่ยวของส่วนที่แข็งมีขนาดใหญ่เพียงพอเท่านั้นจึงจะสามารถเชื่อมโยงซึ่งกันและกันเพื่อสร้างเฟสของส่วนที่แข็งได้ ปัจจัยที่ส่งผลต่อพลังงานยึดเกาะของส่วนที่แข็งคือชนิดและปริมาณของไดไอโซไซยาเนต และประเภทของส่วนต่อขยายโซ่

ผลของไอโซไซยาเนต

ประเภทของไอโซไซยาเนตมีผลกระทบต่อคุณสมบัติทางกลของยูรีเทนอีลาสโตเมอร์ เมื่อใช้ไอโซไซยาเนตที่มีโครงสร้างสมมาตรในการเตรียมอีลาสโตเมอร์ ส่วนของอีลาสโตเมอร์จะมีโครงสร้างที่สมมาตร แรงดึงดูดระหว่างส่วนของโมเลกุลจะเพิ่มขึ้น และความตกผลึกจะเพิ่มขึ้น มีการปรับปรุงคุณสมบัติทางกลต่างๆ โพลียูรีเทน อีลาสโตเมอร์ที่เตรียมจากอะโรมาติกไอโซไซยาเนตมีโครงสร้างวงแหวนเบนซีนที่แข็ง ซึ่งจะเพิ่มพลังงานในการยึดเกาะของส่วนที่แข็ง และง่ายต่อการสร้างโดเมนไมโครเฟสแข็งระหว่างส่วนที่อ่อน ทำให้อีลาสโตเมอร์ผ่านการแยกไมโครเฟสและปรับปรุงคุณสมบัติทางกล คุณสมบัติ. ดังนั้นความต้านทานแรงดึง ความเค้นดึง และความต้านทานการฉีกขาดจึงสูงกว่าอีลาสโตเมอร์อะลิฟาติกไอโซไซยาเนต เมื่อปริมาณไอโซไซยาเนตเพิ่มขึ้น ปริมาณส่วนที่แข็งของโพลียูรีเทนจะเพิ่มขึ้น พลังงานที่ยึดเกาะกันเพิ่มขึ้น ความตกผลึกเพิ่มขึ้น ความยืดหยุ่นลดลง การยืดตัวลดลง และความต้านทานแรงดึง ความต้านทานการฉีกขาด และความเค้นแรงดึงเพิ่มขึ้น

อิทธิพลของตัวขยายโซ่

สำหรับพรีโพลีเมอร์ชนิดเดียวกันที่ทำจากโพลิออลชนิดเดียวกันและไดไอโซไซยาเนตชนิดเดียวกัน สมบัติทางกลของอีลาสโตเมอร์ที่ได้รับจะแตกต่างกันเมื่อใช้ตัวขยายสายโซ่ที่แตกต่างกันเพื่อยืดสายโซ่ เนื่องจากขั้วของกลุ่มยูเรียที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของสารขยายสายโซ่ไดเอมีนและไดไอโซไซยาเนตมีความแข็งแรงมากกว่าขั้วของพันธะยูรีเทนที่ได้จากการขยายสายโซ่ไดออล ส่วนที่แข็งที่สอดคล้องกันจึงง่ายต่อการรวบรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างส่วนที่แข็ง ดังนั้น ไฮโดรเจน มีพันธะมากขึ้น ดังนั้น ความแข็งแรงของยูรีเทนอีลาสโตเมอร์ที่ได้จากส่วนขยายของสายไดเอมีนนั้นมากกว่าความแข็งแรงของอีลาสโตเมอร์ที่ได้จากส่วนขยายของสายโซ่ไกลคอล