Santrauka:
Naudojant suskystintą MDI ir polikarbonato diolį (PCDL) kaip pagrindines žaliavas, vandenį kaip putojimą, trietilaminą ir dibutilalavą kaip katalizatorius, buvo susintetinta serija polikarbonato tipo formos atminties poliuretano putų (SMPUF). Vandens kiekio įtaka putų veikimui buvo tiriama atliekant tankio bandymus, suspaudimo charakteristikų bandymus, diferencinės nuskaitymo kalorimetrijos testus ir formos atminties veikimo testus. Rezultatai rodo, kad SMPUF formos atkūrimo ir formos fiksavimo greitis yra iki 100 procentų, o trumpiausias laikas, reikalingas formai atkurti, yra 9 s. Vis aukščiau ir aukščiau.
Formos atminties poliuretano putos (SMPUF) yra specialios formos medžiagų klasė. Palyginti su formos atminties poliuretano elastomeru [1], SMPUF turi mažo tankio, gero energijos sugėrimo, akivaizdaus formos atkūrimo efekto privalumus ir gali būti greitai suformuotas į konkrečią formą [2], todėl plačiai naudojamas aviacijos ir biomedicinoje. , nafta ir kt. Kasybos ir kitose srityse gali būti pritaikymo potencialas [3-4]. Nepaisant to, yra labai mažai tyrimų ataskaitų apie formos atminties poliuretano putas.
Kang ir kt.[5] susintetino daugiasienius anglies nanovamzdelius/poliuretano putas su polieterio polioliu ir 4,4'-difenilmetano diizocianatu (MDI) kaip žaliava ir vandeniu kaip putojančiu agentu. Daugiasienių anglies nanovamzdelių pridėjimas gali žymiai padidinti poliuretano putų mechaninį stiprumą ir formos atminties savybes. Chung ir kt. [6] naudojo MDI, polikaprolaktono diolį (PCL) ir 1,4-butandiolį (BDO), kad sintezuotų poliuretaną taikant vieno etapo metodą, o tada ištirpino poliuretaną tetrahidrofurane, kad gautų poliuretaną druskos išplovimo metodu. Putplastis, jo formos fiksavimo greitis ir regeneravimo greitis yra didesnis nei 98 proc. SMPUF turi platesnę plėtros erdvę nei poliuretano elastomerai, todėl būtina sustiprinti jo paruošimo proceso ir struktūros ir savybių santykio tyrimus, siekiant išplėsti jo taikymą įvairiose srityse.
Šiame tyrime SMPUF buvo ruošiamas naudojant polikarbonatinį diolį (PCDL) ir suskystintą MDI kaip pagrindines žaliavas, o kaip pučiamąją medžiagą – vandenį, tirta vandens kiekio įtaka formos atminties poliuretano putų savybėms.
Eksperimentinė dalis 1.1 Pagrindiniai reagentai ir prietaisai Polikarbonato diolis, prekės ženklas PD2000, pramoninė klasė, Beijing Beihua Engineering Technology Co., Ltd.; suskystintas MDI (MM103), BASF įmonė; 1,4-cikloheksandimetanolis (CHDM), analitinis grynumas, Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd.; Trietilaminas, analitinis, Tianjin Fuchen cheminių reagentų gamykla; Dibutilalo dilauratas, analitinis laipsnis, Tianjin Guangfu smulkiųjų cheminių medžiagų institutas.
XWW{0}}Universali medžiagų bandymo mašina, Chengde Jinjian Testing Equipment Co., Ltd.; DSC204 F1 diferencinės nuskaitymo kalorimetrijos (DSC) prietaisas, Vokietija Netzsch Company.
1.2 Eksperimentinis procesas
Įpilkite PCDL į sausą trijų kaklų kolbą su termometru, maišytuvu ir vakuuminiu antgaliu ir vakuuminiu būdu dehidratuokite 1,5–2 valandas 105 laipsnių ir -0 sąlygomis.1 MPa. Kai drėgmės kiekis yra mažesnis nei 0,1 proc., Nustokite siurbti, atvėsinkite iki 50 laipsnių ir iki naudojimo laikykite sandariame inde. MDI buvo šildomas elektrinėje džiovinimo aukštoje temperatūroje iki 50 laipsnių 1 valandą iki naudojimo.
Pasverkite PCDL, CHDM, vandenį, trietilaminą ir dibutilalo dilauratą, išmaišykite ir sumaišykite dideliu greičiu, tada dozuokite suskystintus MDI komponentus, dideliu greičiu tolygiai išmaišykite, supilkite į formą, putojimo reakcija įvyks per 15 s. mėginiai buvo brandinami 7 dienas prieš tyrimą. Eksperimente buvo pakeistas tik izocianato ir vandens kiekis (palyginus su PCDL kiekiu 100 g), R reikšmė buvo 1,05, o putos su vandens kiekiu ag užfiksuotos kaip SMPUF-a, pvz., SMPUF-0. 5 reiškia, kad vandens kiekis yra 0 ,5 g.
1.3 Testavimas ir apibūdinimas
Putų tankis tikrinamas pagal GB/T 6343-2009; Stipris gniuždant bandomas 20 laipsnių kampu pagal GB/T 8813-2008 metodą.
DSC bandymo sąlygos: N2 atmosfera, temperatūros diapazonas 25 ~ 125 laipsniai, šildymo greitis 20 laipsnių /min.
Ląstelių morfologijos tyrimas: šviesos mikroskopas, 40x, skerspjūvis, dažymas sulfonilrodaminu B.
Formos atminties testas: visi pavyzdžiai yra 25 mm × 25 mm × 25 mm kubeliai, o atstumas tarp žymėjimo linijų yra L0; pašildykite mėginius iki 60 laipsnių (arba 80 laipsnių , 100 laipsnių), išorinę jėgą suspauskite iki 20 procentų ir pažymėkite tikrąjį aukštį. Atvėsinkite iki 0 laipsnių, palaikykite formą 10 min., pastatykite kambario temperatūroje 30 min., išmatuokite aukštį, fiksuokite kaip L2; pašildykite mėginį iki 60 laipsnių (arba 80 laipsnių, 100 laipsnių), užregistruokite atkurtą aukštį kaip L3 ir užregistruokite regeneraciją iki didžiausio laiko t, reikalingo aukščiui. Apskaičiuojama pagal šią formulę:
Formos fiksavimo koeficientas Rf=[( L0-L2 ) /( L0-L1) ] × 100 proc.
Deformacijos atkūrimo greitis Rr=[( L3 - L2 ) / ( L0 - L2 ) ] × 100 proc.
2 Rezultatai ir diskusija
2.1 Vandens dozės įtaka putų gniuždymo stipriui
Šiame eksperimente buvo tiriamas vandens dozės poveikis SMPUF gniuždymo stipriui, o rezultatai pateikti 1 lentelėje.
Iš 1 lentelės matyti, kad padidėjus vandens kiekiui nuo 0,5 g iki 3.0 g, SMPUF tankis palaipsniui mažėja, o gniuždymo stipris iš pradžių didėja, o vėliau mažėja. Taip yra todėl, kad vanduo reaguoja su izocianatu, sudarydamas karbamido grupes, o kai kurios karbamido grupės gali toliau reaguoti sudarydamos biureto grupes. Karbamido grupių ir biureto grupių kohezijos energija yra didesnė nei uretano grupių, todėl didėjant vandens suvartojimui, tačiau padidėjus vandens kiekiui SMPUF viduje atsiras ir daugiau tuštumų, padidės putų skersmuo, sumažės. medžiagos tankį, ir taip sumažinti medžiagos stiprumą. Todėl, didėjant vandens sąnaudoms, SMPUF gniuždymo stipris iš pradžių didėja, o paskui mažėja, o didžiausia vertė yra 0,49 MPa.
Be to, mikroskopu buvo stebima mėginio ląstelių struktūra. Didėjant vandens kiekiui, ląstelės skersmuo tampa didesnis ir nevienodesnis. Taip yra todėl, kad dujos ląstelėse daugiausia susideda iš anglies dioksido, susidarančio cheminės vandens ir izocianato reakcijos metu [7]. Didėjant vandens kiekiui, didėja dujų kiekis ir mažėja tankis.
2.2 Vandens dozavimo įtaka putų šiluminėms savybėms
1 paveiksle parodytas SMPUF mėginio DSC spektras.
Iš 1 paveikslo matyti, kad didėjant vandens kiekiui, SMPUF minkštojo segmento lydymosi temperatūra (Tm) palaipsniui didėja (atitinkamai 37 laipsniai , 43 laipsniai , 47 laipsniai , 50 laipsniai ir 54 laipsniai ). Taip yra todėl, kad karbamido grupė yra poliškesnė nei uretano grupė [8], o padidėjus vandens kiekiui SMPUF susidarys daugiau karbamido grupių, o tai padidins sterinį polimero molekulės judėjimo trukdymą. grandine. Tm didėja.
2.3 Vandens kiekio įtaka putų formos atminties savybėms
2 lentelėje parodytos SMPUF mėginių, paruoštų naudojant skirtingus vandens kiekius skirtingomis temperatūromis, formos atminties savybės.
Iš 2 lentelės matyti, kad SMPUF mėginių, paruoštų su skirtingomis vandens dozėmis skirtingomis temperatūromis, formos fiksavimo koeficientas Rf yra 100 procentų; esant tokiai pačiai temperatūrai, didėjant vandens dozei, didėja putų formos atkūrimo greitis Rr ir formos atkūrimo laikas t. Abu palaipsniui mažėjo; kylant temperatūrai, putų formos atkūrimo greitis palaipsniui didėjo, o formos atkūrimo laikas palaipsniui mažėjo.
PCDL, kuris sudaro minkštąjį SMPUF segmentą, turi kristališkumą. Padidėjus SMPUF temperatūrai ir nuleidus temperatūrą, PCDL minkštojo segmento molekulinė grandinė „užšaldoma“ mažėjant temperatūrai. Todėl šis SMPUF turi gerą formos fiksavimo greitį [9]. SMPUF formos atkūrimo greitį įtakoja putų tankis. Kuo mažesnis tankis, tuo mažesnė dervos dalis tūrio vienete ir tuo mažesnis kietojo segmento kiekis. Todėl, esant pastoviai temperatūrai, putų formos atkūrimo efektas blogėja didėjant vandens suvartojimui, 60 SMPUF-3 formos atkūrimo rodikliai.0 laipsnyje , 80 laipsnis ir 100 laipsnis buvo atitinkamai 93,2 proc., 96,0 proc. ir 98,0 proc. Kuo didesnis SMPUF ląstelių porų dydis, tuo didesnė putplasčio karkaso deformacija, tuo didesnė sukaupta energija ir didesnis molekulinės grandinės atkūrimo įtempis [10]. Todėl, kai temperatūra yra fiksuota, putų formos atkūrimo laikas palaipsniui mažėja, didėjant vandens suvartojimui. , SMPUF-3.0 formos atkūrimo laikas 60 laipsnių , 80 laipsnių ir 100 laipsnių kampu yra atitinkamai 26 s, 18 s ir 9 s.
Taip pat iš 2 lentelės matyti, kad SMPUF-3.0 atkūrimo greitis didėja, o formos atkūrimo laikas mažėja, kai temperatūra didėja. Taip yra todėl, kad kuo aukštesnė temperatūra, tuo daugiau energijos įgauna molekulinis segmentas, tuo segmento judėjimas stipresnis ir tuo pilnesnis minkštojo ir kietojo segmento judėjimas.
3 Išvada
(1) Sėkmingai paruoštos formos atminties poliuretano putos, formos atkūrimo greitis ir formos fiksavimo greitis buvo iki 100 procentų (su vandens dozėmis 0,5 g ir 1 g), o forma atsigavimo laikas buvo net 9 s (vandens dozė buvo 3,0 s). g, temperatūra yra 100 laipsnių).
(2) Didėjant vandens kiekiui, formos atminties poliuretano putų tankis palaipsniui mažėjo, gniuždymo stipris iš pradžių padidėjo, o po to sumažėjo, o Tm palaipsniui didėjo.
