Словарь научных терминов
Уретановые эластомеры

УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ (полиуретановые эластомеры), полимерные материалы на основе полиуретанов. Характеризуются высокими прочностью и эластичностью, высоким сопротивлением ударным нагрузкам и гидроабразивному износу, стойкостью к действию света, радиации, неполярных р-рителей и топлив, а также широким температурным диапазоном эксплуатации (от -40 до 120 0C) (см. также табл.).

Синтез У. э. осуществляют аналогично синтезу полиуретанов взаимод. соед., содержащих изоцианатные группы (ди-изоцианаты, изоциануратизоцианаты и др.) с би- и полифункциональными олигоэфирами, имеющими концевые гидроксильные группы. В качестве последних обычно используют олигогликоли с мол. м. 1000-5000, сложные эфиры с концевыми группами ОН (гл. обр. продукты поликонденсации ади-пиновой, фталевой и др. дикарбоновых K-T с низкомол. гликолями), триолы (глицерин, триметилолпропан и др.). Р-цию обычно проводят в присут. агентов удлинения и структурирования цепей - гликолей, воды, моноаллилового эфира, глицерина, алифатич. и ароматич. аминов; катализаторы р-ции - третичные амины, орг. соли и комплексы Sn, Fe, Cu или Со.

СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ УРЕТАНОВЫХ ЭЛАСТОМЕРОВ

Показатель

Литьевые монолитные эластомеры

Вальцуемые монолитные эластомеры

Термоэластопласты монолитные

Удлинители цепи (вулканизующие агенты)

Гликоли Амины

Пероксид Сера


Режим отверждения: т-ра, 0C

100 100

150-170 —


время, ч

20-24

0,2-0,4 —


Твердость по Шору А

55-96 70-95

65-80 75-85

75-95

Прочность, МПа

25-35 30-50

20-35 30-35

30-60

Относит, удлинение, %

300-800 300-700

400-650 350-450

350-500

Сопротивление раздиру, кН/м

25-130 30-50

25-40 30-40

90-130

Эластичность по отскоку, %

45-55 30-45

25-40 30-50

35-45

ОДС, %*

45-55 30-45

15-25 30-50

60-90

Истираемость, мм3

10-50


20-50

Температурный предел хрупкости, 0C

- (35-45)

— - (20-30)

- (20-30)

* Относит, остаточная деформация сжатия на 20% после старения на воздухе при 80 0C в течение 24 ч.

У. э.- блоксополимеры, гибкие блоки к-рых образованы олигомерными звеньями, а жесткие - ароматич. кольцами диизоцианатов и диаминов или уретан-уретановыми и моче-вино-уретановыми звеньями. При этом жесткие блоки, выделяющиеся в микрофазы, играют роль активного наполнителя.

Специфич. св-ва У. э. определяются гл. обр. хим. природой мономеров. Так, напр., У. э. на основе сложных олигоэфиров обладают тепло- и маслостойкостью, на основе простых олигоэфиров - морозостойкостью и гидролитич. стабильностью; использование алифатич. диизоцианатов в большей степени способствует увеличению эластичности, морозостойкости и теплостойкости У. э., чем применение ароматич. диизоцианатов.

В зависимости от соотношения исходных компонентов У. э. делятся на литьевые, вальцуемые и термоэластопласты.

Технология синтеза У. э. включает: 1) непрерывную сушку гидроксилсодержащего олигомера в вакууме при 150 0C в тонкой пленке; 2) смешение олигомера, изоцианата и катализатора для образования форполимера; 3) смешение форпо-лимера с агентом удлинения и структурирования цепи. Р-ции уретанообразования и удлинения цепи характерны для всех типов У. э., процесс структурирования - для литьевых и вальцуемых. Важнейшие условия синтеза - отсутствие в сырьевых материалах вредных для роста цепи примесей (гл. обр. K-T и щелочей), точность дозировки компонентов и строгое соблюдение температурных условий р-ции.

Осн. виды литьевых У.э. синтезируют из сложных олигоэфиров - адипинатов этилен-, диэтилен-, гексаметилен-·, этиленпропилен- и этиленбутиленгликолей; наиб, используемые простые олигоэфиры - полиокситетра-, полиокситриме-тиленгликоли и их сополимеры; мол. м. (1,8-3,2)·103, плотн. 1,2-1,3 г/см3. В качестве диизоцианатного компонента применяют гл.обр. 1,5-нафтилен-, 4,4'-дифенилметан- и 2,4-то-луилендиизоцианаты (часто также смесь последнего с 2,6-изо-мером).

Мех. св-ва литьевых У. э. определяются гл. обр. межмол. взаимод. полярных групп исходных соед., ван-дер-ваальсов-ским взаимод. и водородными связями. В присут. триолов (триметилолпропана, глицерина) или при взаимод. избытка концевых изоцианатных групп с уретановыми или мочевин-ными группами полимерной цепи происходит также образование поперечных уретановых связей и разветвлений, напр, аллофанатных http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/9/9/5/14995.jpeg и биуретовыхhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/9/9/6/14996.jpeg

Перерабатываются литьевые У. э. методом жидкого реакц. формования, при к-ром синтез сшитого эластомера происходит одновременно с формованием изделия.

Олигомеры для литьевых У. э. в пром-сги выпускают в виде вязкотекучих жидкостей или воскообразных продуктов, упакованных в герметичную тару с определенным сроком хранения: до 6 мес хранят форполимеры с концевыми изоцианат-ными группами, до 2 лет - олигоэфиры.

Основные пром. назв. литьевых У. э.: СКУ-7Л, СКУ-ПФЛ, СКУ-ПФЛ-ОП и СКУ-ППЛ (страны СНГ), вулколлан и гидрофит (Германия), адипрен, цианпрен и кастомер (США), майтек, санпрен и хайпрен (Япония). Применяют их для изготовления крупногабаритных материалоемких изделий и изделий сложной конфигурации: эластичные штампы, валы бумагоделательных машин, сита грохотов обогатит, агрегатов, ролики и валики разл. твердости для текстильной и полигра-фич. пром-сти, массивные шины для тихоходного транспорта, уплотнители и футеровки для продуктопроводов, кожухи гидроциклонов и др.; об использовании микроячеистых У. э. см. в ст. Пенополиуретаны.

Вальцуемые У. э. по набору исходных компонентов аналогичны литьевым, но значительно отличаются по их соотношению; мол. м. ок. 30 000. Ненаполненными вальцуемые У. э. практически не используются, за исключением получения материалов малой твердости. Повышение твердости У. э. на основе насыщенных олигоэфиров происходит в результате структурирования полимера димером диизоциана-та или при его вулканизации пероксидами, гл. обр. кумилпе-роксидом. В случае эластомеров на основе ненасыщенных олигоэфиров (гл. обр. производных моноаллилового эфира) вулканизация протекает по двойным связям; осн. агенты вулканизации - S или серно-ускорительная система, содержащая комплекс ZnCl2 или ZnBr2 с гетероциклич. аминами (напр., хинолином). Для получения твердых, прочных и гидролитически стабильных вальцуемых У. э. используют смешанные системы вулканизации - кумилпероксид с диизо-цианатами или кумилпероксид с диизоцианатами и серой.

Перерабатывают их аналогично переработке резиновых смесей. Рецептуры таких смесей помимо вулканизующих агентов включают техн. углерод, стеариновую к-ту, антиозо-нанты. Осн. пром. назв. вальцуемых У. э.: СКУ-8ТБ, СКУ-НВ, СКУ-ПФ и СКУ-ПФ-ОПн (страны СНГ), урепан (Германия), эластолан, миллатан, адипрены С и CM и хеммигум (США). Применяют их для изготовления уплотнит, деталей при работе в разл. средах, кольцевых прокладок, шестерен с низким вращающим моментом, роликов и пассиков звукозаписывающей аппаратуры, а также искусственных кож для верха и низа обуви.

Уретановые термоэластопласты получают чаще всего взаимод. полибутиленадипината, полиокситетрамети-ленгликоля и 4,4'-дифенилметандиизоцианата с низкомол. гликолями (напр., 1,2-бугандиолом, этиленгликолем). В них жесткие диолуретановые блоки (кристаллич. или аморфная фаза) образуют домены, распределенные в матрице гибких олигомерных блоков (аморфная фаза). Локализация уретановых групп в доменах приводит к высокой концентрации водородных связей и др. сильным межмол. взаимод., выполняющим роль физ. сшивок, что обусловливает их хорошие мех. св-ва при умеренных т-рах. Термоэластопласты с концевыми группами ОН - линейные полимеры с мол. м. 15 000-20 000, с мол. м. 30 000-40 000 - слабосшитые полимеры, р-римые в ТГФ, ДМФА, ДМСО.

Выпускают уретановые термоэластопласты в гранулах, срок хранения к-рых в условиях отсутствия влаги 6 мес.

Перерабатывают литьем под давлением и экструзией, иногда - формованием из р-ров в ДМФА. В первом случае при т-ре переработки (165-215 0C) разветвленный полимер разрушается, становится линейным и превращается в низковязкую жидкость. Отходы произ-ва изделий используют снова, добавляя их в кол-ве до 50% при переработке к новым порциям гранулята.

Выпускают под назв. витур (СНГ), десмопан и диуренат (Германия), оптан, тексин, эстан, элластолен и ройлар (США). Применяют в автомобильной пром-сти для произ-ва топливостойких клапанов, эластичных элементов передних подвесок автомобиля, рычагов переключения передач, шлангов; используют также для дублирования тканей, изготовления искусственной кожи, как пластификатор ПВХ, компонент клеев.

Лит.: Райт П., Камминг А., Полиуретановые эластомеры, пер. с англ., Л., 1973; Состояние, перспективы производства и применения вальцуемых уретановых каучуков, Л., 1990; Kiik-Othmer encyclopedia, 3 ed., v. 23, N. Y., 1983, p. 576-608. E. С. Юрцева.


Уайт-спирит Убихиноны Угарный газ Уги реакция Углеводороды Углеводы Углеграфитовые материалы Углекислый газ Углемасляные смеси Углепластики Углерод Углерод технический Углерод-углеродные материалы Углерода оксид Углерода сульфоксид Углеродные волокна Углеродопласты Углехимия Угольная кислота Ударная волна, Ударных труб метод Удобрения Уксусная кислота Уксусный альдегид Ульмана реакции Ультразвук Ультразвуковые аппараты Ультрамарин Ультрамикроскопия Ультрамикрохимический анализ Ультрафильтрация Ультрафиолетовая спектроскопия Ультрафосфаты Ультрацентрифугирование Умбеллиферон Умбра Ундекалактон Ундеканаль Ундеканол Уплотнительные смазки Уравнения состояния Уралкидные смолы Уран Урана сплавы Уранаты Уранорганические соединения Урацил Уреаза Уреиды Уретановые эластомеры Уретаны Уридин Уровнемеры Уроновые кислоты Урри-караша реакция Ускорители вулканизации