પોલીયુરેથીન ઇલાસ્ટોમર્સની થર્મલ સ્થિરતા અને સુધારણાનાં પગલાં

કહેવાતાપોલીયુરેથીનપોલીયુરેથીનનું સંક્ષેપ છે, જે પોલીસોસાયનેટ્સ અને પોલીયોલ્સની પ્રતિક્રિયા દ્વારા રચાય છે, અને તે પરમાણુ સાંકળ પર પુનરાવર્તિત એમિનો એસ્ટર જૂથો (- NH-CO-O -) ધરાવે છે. વાસ્તવિક સંશ્લેષિત પોલીયુરેથીન રેઝિનમાં, એમિનો એસ્ટર જૂથ ઉપરાંત, યુરિયા અને બ્યુરેટ જેવા જૂથો પણ છે. પોલીયોલ્સ લાંબા-સાંકળ પરમાણુઓ સાથે સંબંધ ધરાવે છે જેમાં અંતે હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો હોય છે, જેને "સોફ્ટ ચેઇન સેગમેન્ટ્સ" કહેવામાં આવે છે, જ્યારે પોલિસોસાયનેટ્સને "હાર્ડ ચેઇન સેગમેન્ટ્સ" કહેવામાં આવે છે.
પોલીયુરેથીન રેઝિન સોફ્ટ અને હાર્ડ ચેઈન સેગમેન્ટ્સ દ્વારા પેદા કરવામાં આવે છે તેમાં, માત્ર થોડી ટકાવારી એમિનો એસિડ એસ્ટર્સ છે, તેથી તેને પોલીયુરેથીન કહેવું યોગ્ય નથી. વ્યાપક અર્થમાં, પોલીયુરેથીન એ આઇસોસાયનેટનું ઉમેરણ છે.
વિવિધ પ્રકારના આઇસોસાયનેટ્સ પોલીયુરેથીનની વિવિધ રચનાઓ પેદા કરવા માટે પોલીહાઈડ્રોક્સી સંયોજનો સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, જેનાથી પ્લાસ્ટિક, રબર, કોટિંગ્સ, ફાઈબર, એડહેસિવ્સ વગેરે જેવા વિવિધ ગુણધર્મો સાથે પોલિમર સામગ્રી પ્રાપ્ત થાય છે. પોલીયુરેથીન રબર.
પોલીયુરેથીન રબર એક ખાસ પ્રકારના રબરથી સંબંધિત છે, જે પોલિએથર અથવા પોલિએસ્ટરને આઇસોસાયનેટ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને બનાવવામાં આવે છે. વિવિધ પ્રકારના કાચા માલ, પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિ અને ક્રોસલિંકિંગ પદ્ધતિઓના કારણે ઘણી જાતો છે. રાસાયણિક બંધારણના પરિપ્રેક્ષ્યમાં, પોલિએસ્ટર અને પોલિથર પ્રકારો છે, અને પ્રક્રિયા પદ્ધતિના પરિપ્રેક્ષ્યમાં, ત્યાં ત્રણ પ્રકાર છે: મિશ્રણ પ્રકાર, કાસ્ટિંગ પ્રકાર અને થર્મોપ્લાસ્ટિક પ્રકાર.
કૃત્રિમ પોલીયુરેથીન રબર સામાન્ય રીતે નીચા પરમાણુ વજન પ્રીપોલિમર બનાવવા માટે રેખીય પોલિએસ્ટર અથવા પોલિએથરને ડાયસોસાયનેટ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે, જે પછી ઉચ્ચ પરમાણુ વજન પોલિમર બનાવવા માટે સાંકળ વિસ્તરણ પ્રતિક્રિયાને આધિન થાય છે. પછી, યોગ્ય ક્રોસલિંકિંગ એજન્ટો ઉમેરવામાં આવે છે અને તેને ઇલાજ કરવા માટે ગરમ કરવામાં આવે છે, જે વલ્કેનાઈઝ્ડ રબર બની જાય છે. આ પદ્ધતિને પ્રીપોલિમરાઇઝેશન અથવા બે-પગલાની પદ્ધતિ કહેવામાં આવે છે.
એક-પગલાની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવો પણ શક્ય છે - પ્રતિક્રિયા શરૂ કરવા અને પોલીયુરેથીન રબર બનાવવા માટે ડાયસોસાયનેટ્સ, ચેઇન એક્સ્ટેન્ડર્સ અને ક્રોસલિંકિંગ એજન્ટો સાથે સીધા લીનિયર પોલિએસ્ટર અથવા પોલિએથરને મિશ્રિત કરવું.
TPU પરમાણુઓમાં A-સેગમેન્ટ મેક્રોમોલેક્યુલર સાંકળોને ફેરવવા માટે સરળ બનાવે છે, પોલીયુરેથીન રબરને સારી સ્થિતિસ્થાપકતા સાથે સંપન્ન કરે છે, પોલિમરના નરમ થવાના બિંદુ અને ગૌણ સંક્રમણ બિંદુને ઘટાડે છે અને તેની કઠિનતા અને યાંત્રિક શક્તિ ઘટાડે છે. બી-સેગમેન્ટ મેક્રોમોલેક્યુલર સાંકળોના પરિભ્રમણને બાંધશે, જેના કારણે પોલિમરના નરમ બિંદુ અને ગૌણ સંક્રમણ બિંદુમાં વધારો થશે, પરિણામે કઠિનતા અને યાંત્રિક શક્તિમાં વધારો થશે અને સ્થિતિસ્થાપકતામાં ઘટાડો થશે. A અને B વચ્ચે દાળના ગુણોત્તરને સમાયોજિત કરીને, વિવિધ યાંત્રિક ગુણધર્મો ધરાવતા TPUsનું ઉત્પાદન કરી શકાય છે. TPU નું ક્રોસ-લિંકિંગ માળખું માત્ર પ્રાથમિક ક્રોસ-લિંકિંગને જ નહીં, પણ પરમાણુઓ વચ્ચેના હાઇડ્રોજન બોન્ડ દ્વારા રચાયેલા ગૌણ ક્રોસ-લિંકિંગને પણ ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ. પોલીયુરેથીનનું પ્રાથમિક ક્રોસ-લિંકિંગ બોન્ડ હાઇડ્રોક્સિલ રબરના વલ્કેનાઇઝેશન માળખાથી અલગ છે. તેના એમિનો એસ્ટર જૂથ, બાય્યુરેટ જૂથ, યુરિયા ફોર્મેટ જૂથ અને અન્ય કાર્યાત્મક જૂથો નિયમિત અને અંતરવાળા સખત સાંકળના સેગમેન્ટમાં ગોઠવાયેલા છે, પરિણામે રબરનું નિયમિત નેટવર્ક માળખું છે, જે ઉત્તમ વસ્ત્રો પ્રતિકાર અને અન્ય ઉત્તમ ગુણધર્મો ધરાવે છે. બીજું, પોલીયુરેથીન રબરમાં યુરિયા અથવા કાર્બામેટ જૂથો જેવા ઘણા ઉચ્ચ સંયોજક કાર્યાત્મક જૂથોની હાજરીને કારણે, પરમાણુ સાંકળો વચ્ચે રચાયેલા હાઇડ્રોજન બોન્ડમાં ઊંચી શક્તિ હોય છે, અને હાઇડ્રોજન બોન્ડ દ્વારા રચાયેલા ગૌણ ક્રોસલિંકિંગ બોન્ડ્સ પણ ગુણધર્મો પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે. પોલીયુરેથીન રબર. સેકન્ડરી ક્રોસ-લિંકિંગ પોલીયુરેથીન રબરને એક તરફ થર્મોસેટિંગ ઇલાસ્ટોમર્સની લાક્ષણિકતાઓ ધરાવવા માટે સક્ષમ બનાવે છે, અને બીજી તરફ, આ ક્રોસ-લિંકિંગ ખરેખર ક્રોસ-લિંકિંગ નથી, જે તેને વર્ચ્યુઅલ ક્રોસ-લિંકિંગ બનાવે છે. ક્રોસ-લિંકિંગ સ્થિતિ તાપમાન પર આધાર રાખે છે. જેમ જેમ તાપમાન વધે છે, આ ક્રોસ-લિંકિંગ ધીમે ધીમે નબળું પડે છે અને અદૃશ્ય થઈ જાય છે. પોલિમરમાં ચોક્કસ પ્રવાહીતા હોય છે અને તે થર્મોપ્લાસ્ટિક પ્રક્રિયાને આધિન થઈ શકે છે. જ્યારે તાપમાન ઘટે છે, ત્યારે આ ક્રોસ-લિંકિંગ ધીમે ધીમે પુનઃપ્રાપ્ત થાય છે અને ફરીથી રચાય છે. ફિલરની થોડી માત્રા ઉમેરવાથી પરમાણુઓ વચ્ચેનું અંતર વધે છે, અણુઓ વચ્ચે હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવવાની ક્ષમતા નબળી પડે છે અને તાકાતમાં તીવ્ર ઘટાડો થાય છે. સંશોધન દર્શાવે છે કે પોલીયુરેથીન રબરમાં ઉચ્ચથી નીચા સુધીના વિવિધ કાર્યાત્મક જૂથોની સ્થિરતાનો ક્રમ છે: એસ્ટર, ઈથર, યુરિયા, કાર્બામેટ અને બ્યુરેટ. પોલીયુરેથીન રબરની વૃદ્ધત્વ પ્રક્રિયા દરમિયાન, પ્રથમ પગલું એ બાય્યુરેટ અને યુરિયા વચ્ચેના ક્રોસ-લિંકિંગ બોન્ડને તોડવાનું છે, ત્યારપછી કાર્બામેટ અને યુરિયા બોન્ડને તોડવામાં આવે છે, એટલે કે, મુખ્ય સાંકળ તોડવાનું.
01 નરમ પડવું
પોલીયુરેથીન ઈલાસ્ટોમર્સ, ઘણા પોલિમર પદાર્થોની જેમ, ઊંચા તાપમાને નરમ પડે છે અને સ્થિતિસ્થાપક સ્થિતિમાંથી ચીકણું પ્રવાહ સ્થિતિમાં સંક્રમણ થાય છે, પરિણામે યાંત્રિક શક્તિમાં ઝડપી ઘટાડો થાય છે. રાસાયણિક દ્રષ્ટિકોણથી, સ્થિતિસ્થાપકતાનું નરમ તાપમાન મુખ્યત્વે તેની રાસાયણિક રચના, સંબંધિત પરમાણુ વજન અને ક્રોસલિંકિંગ ઘનતા જેવા પરિબળો પર આધારિત છે.
સામાન્ય રીતે કહીએ તો, સાપેક્ષ પરમાણુ વજન વધારવું, સખત સેગમેન્ટની કઠોરતા વધારવી (જેમ કે પરમાણુમાં બેન્ઝીન રીંગ દાખલ કરવી) અને હાર્ડ સેગમેન્ટની સામગ્રી અને ક્રોસલિંકીંગ ડેન્સિટી વધારવી એ બધું નરમ પડતા તાપમાનને વધારવા માટે ફાયદાકારક છે. થર્મોપ્લાસ્ટિક ઇલાસ્ટોમર્સ માટે, મોલેક્યુલર માળખું મુખ્યત્વે રેખીય હોય છે, અને જ્યારે સંબંધિત પરમાણુ વજન વધે છે ત્યારે ઇલાસ્ટોમરનું નરમ તાપમાન પણ વધે છે.
ક્રોસ-લિંક્ડ પોલીયુરેથીન ઇલાસ્ટોમર્સ માટે, ક્રોસલિંકિંગ ઘનતા સંબંધિત પરમાણુ વજન કરતાં વધુ અસર કરે છે. તેથી, જ્યારે ઇલાસ્ટોમર્સનું ઉત્પાદન કરતી વખતે, આઇસોસાયનેટ્સ અથવા પોલિઓલ્સની કાર્યક્ષમતા વધારવાથી કેટલાક સ્થિતિસ્થાપક અણુઓમાં થર્મલી સ્થિર નેટવર્ક રાસાયણિક ક્રોસ-લિંકિંગ માળખું રચાય છે, અથવા સ્થિતિસ્થાપક શરીરમાં સ્થિર આઇસોસાયનેટ ક્રોસ-લિંકિંગ માળખું બનાવવા માટે વધુ પડતા આઇસોસાયનેટ રેશિયોનો ઉપયોગ કરી શકે છે. ગરમી પ્રતિકાર, દ્રાવક પ્રતિકાર અને ઇલાસ્ટોમરની યાંત્રિક શક્તિને સુધારવા માટેનું એક શક્તિશાળી માધ્યમ.
જ્યારે PPDI (p-phenyldiisocyanate) નો ઉપયોગ કાચા માલ તરીકે થાય છે, ત્યારે બેન્ઝીન રિંગ સાથે બે આઇસોસાયનેટ જૂથોના સીધા જોડાણને કારણે, રચાયેલા હાર્ડ સેગમેન્ટમાં બેન્ઝીન રિંગનું પ્રમાણ વધુ હોય છે, જે હાર્ડ સેગમેન્ટની કઠોરતાને સુધારે છે અને આમ તે વધારે છે. ઇલાસ્ટોમરની ગરમી પ્રતિકાર.
ભૌતિક દ્રષ્ટિકોણથી, ઇલાસ્ટોમરનું નરમ તાપમાન માઇક્રોફેસ વિભાજનની ડિગ્રી પર આધારિત છે. અહેવાલો અનુસાર, માઇક્રોફેસ વિભાજનમાંથી પસાર થતા નથી તેવા ઇલાસ્ટોમર્સનું નરમ પડતું તાપમાન ખૂબ જ ઓછું હોય છે, જેનું પ્રોસેસિંગ તાપમાન માત્ર 70 ℃ હોય છે, જ્યારે ઇલાસ્ટોમર્સ કે જે માઇક્રોફેસ વિભાજનમાંથી પસાર થાય છે તે 130-150 ℃ સુધી પહોંચી શકે છે. તેથી, ઇલાસ્ટોમર્સમાં માઇક્રોફેસ વિભાજનની ડિગ્રી વધારવી એ તેમના ગરમી પ્રતિકારને સુધારવા માટે અસરકારક પદ્ધતિઓમાંની એક છે.
સાંકળના ભાગોના સાપેક્ષ પરમાણુ વજન વિતરણ અને કઠોર સાંકળના ભાગોની સામગ્રીને બદલીને ઇલાસ્ટોમર્સના માઇક્રોફેઝ વિભાજનની ડિગ્રીને સુધારી શકાય છે, જેનાથી તેમના ગરમી પ્રતિકારમાં વધારો થાય છે. મોટાભાગના સંશોધકો માને છે કે પોલીયુરેથીનમાં માઇક્રોફેસ અલગ થવાનું કારણ નરમ અને સખત ભાગો વચ્ચે થર્મોડાયનેમિક અસંગતતા છે. સાંકળ એક્સ્ટેન્ડરનો પ્રકાર, સખત સેગમેન્ટ અને તેની સામગ્રી, સોફ્ટ સેગમેન્ટનો પ્રકાર અને હાઇડ્રોજન બોન્ડિંગ આ બધાની તેના પર નોંધપાત્ર અસર પડે છે.
ડાયોલ ચેઇન એક્સટેન્ડર્સ સાથે સરખામણી કરીએ તો, MOCA (3,3-dichloro-4,4-diaminodiphenylmethane) અને DCB (3,3-dichloro-biphenylenediamine) જેવા ડાયમિન ચેઇન એક્સટેન્ડર્સ ઇલાસ્ટોમર્સમાં વધુ ધ્રુવીય એમિનો એસ્ટર જૂથો બનાવે છે, અને વધુ હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવી શકે છે. હાર્ડ સેગમેન્ટ્સ વચ્ચે રચાય છે, સખત સેગમેન્ટ્સ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં વધારો કરે છે અને ડિગ્રીમાં સુધારો કરે છે ઇલાસ્ટોમર્સમાં માઇક્રોફેસ વિભાજન; p, p-dihydroquinone અને hydroquinone જેવા સપ્રમાણ સુગંધિત સાંકળના વિસ્તરણકર્તાઓ સખત ભાગોના સામાન્યકરણ અને ચુસ્ત પેકિંગ માટે ફાયદાકારક છે, જેનાથી ઉત્પાદનોના માઇક્રોફેસ વિભાજનમાં સુધારો થાય છે.
એલિફેટિક આઇસોસાયનેટ્સ દ્વારા રચાયેલા એમિનો એસ્ટર સેગમેન્ટ્સ સોફ્ટ સેગમેન્ટ્સ સાથે સારી સુસંગતતા ધરાવે છે, પરિણામે વધુ કઠણ સેગમેન્ટ્સ સોફ્ટ સેગમેન્ટ્સમાં ઓગળી જાય છે, માઇક્રોફેઝ અલગ થવાની ડિગ્રી ઘટાડે છે. સુગંધિત આઇસોસાયનેટ્સ દ્વારા રચાયેલ એમિનો એસ્ટર સેગમેન્ટ્સ નરમ ભાગો સાથે નબળી સુસંગતતા ધરાવે છે, જ્યારે માઇક્રોફેસ વિભાજનની ડિગ્રી વધારે છે. પોલીઓલેફિન પોલીયુરેથીન લગભગ સંપૂર્ણ માઇક્રોફેસ વિભાજન માળખું ધરાવે છે કારણ કે સોફ્ટ સેગમેન્ટ હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવતું નથી અને હાઇડ્રોજન બોન્ડ માત્ર સખત સેગમેન્ટમાં જ બની શકે છે.
ઇલાસ્ટોમર્સના નરમ બિંદુ પર હાઇડ્રોજન બંધનની અસર પણ નોંધપાત્ર છે. જોકે નરમ સેગમેન્ટમાં પોલિએથર્સ અને કાર્બોનિલ્સ હાર્ડ સેગમેન્ટમાં NH સાથે મોટી સંખ્યામાં હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવી શકે છે, તે ઇલાસ્ટોમર્સના નરમ તાપમાનમાં પણ વધારો કરે છે. તે પુષ્ટિ થયેલ છે કે હાઇડ્રોજન બોન્ડ હજુ પણ 200 ℃ પર 40% જાળવી રાખે છે.
02 થર્મલ વિઘટન
એમિનો એસ્ટર જૂથો ઊંચા તાપમાને નીચેના વિઘટનમાંથી પસાર થાય છે:
- RNHCOOR – RNC0 HO-R
- RNHCOOR – RNH2 CO2 ene
- RNHCOOR – RNHR CO2 ene
પોલીયુરેથીન આધારિત સામગ્રીના થર્મલ વિઘટનના ત્રણ મુખ્ય સ્વરૂપો છે:
① મૂળ આઇસોસાયનેટ્સ અને પોલીયોલ્સની રચના;
② α— CH2 બેઝ પરનો ઓક્સિજન બોન્ડ તૂટી જાય છે અને બીજા CH2 પર એક હાઇડ્રોજન બોન્ડ સાથે મળીને એમિનો એસિડ અને એલ્કેન્સ બનાવે છે. એમિનો એસિડ એક પ્રાથમિક એમાઇન અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડમાં વિઘટિત થાય છે:
③ ફોર્મ 1 ગૌણ એમાઈન અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ.
કાર્બામેટ રચનાનું થર્મલ વિઘટન:
Aryl NHCO Aryl,~120 ℃;
N-alkyl-NHCO-aryl,~180 ℃;
Aryl NHCO n-alkyl,~200 ℃;
N-alkyl-NHCO-n-alkyl,~250 ℃.
એમિનો એસિડ એસ્ટર્સની થર્મલ સ્થિરતા આઇસોસાયનેટ્સ અને પોલિઓલ્સ જેવી પ્રારંભિક સામગ્રીના પ્રકારો સાથે સંબંધિત છે. એલિફેટિક આઇસોસાયનેટ્સ એરોમેટિક આઇસોસાયનેટ્સ કરતાં વધારે છે, જ્યારે ફેટી આલ્કોહોલ એરોમેટિક આલ્કોહોલ કરતાં વધારે છે. જો કે, સાહિત્ય અહેવાલ આપે છે કે એલિફેટિક એમિનો એસિડ એસ્ટર્સનું થર્મલ વિઘટન તાપમાન 160-180 ℃ વચ્ચે છે, અને સુગંધિત એમિનો એસિડ એસ્ટરનું તાપમાન 180-200 ℃ વચ્ચે છે, જે ઉપરોક્ત ડેટા સાથે અસંગત છે. કારણ પરીક્ષણ પદ્ધતિ સાથે સંબંધિત હોઈ શકે છે.
વાસ્તવમાં, એલિફેટિક CHDI (1,4-સાયક્લોહેક્સેન ડાયસોસાયનેટ) અને HDI (હેક્સામેથિલિન ડાયસોસાયનેટ) સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા સુગંધિત MDI અને TDI કરતાં વધુ સારી ગરમી પ્રતિકાર ધરાવે છે. ખાસ કરીને સપ્રમાણતાવાળા ટ્રાંસ CHDI ને સૌથી વધુ ગરમી-પ્રતિરોધક આઇસોસાયનેટ તરીકે ઓળખવામાં આવી છે. તેમાંથી તૈયાર કરવામાં આવેલા પોલીયુરેથીન ઈલાસ્ટોમર્સમાં સારી પ્રક્રિયાક્ષમતા, ઉત્કૃષ્ટ હાઇડ્રોલિસિસ પ્રતિકાર, ઉચ્ચ નરમ તાપમાન, નીચું કાચ સંક્રમણ તાપમાન, નીચું થર્મલ હિસ્ટેરેસિસ અને ઉચ્ચ યુવી પ્રતિકાર હોય છે.
એમિનો એસ્ટર જૂથ ઉપરાંત, પોલીયુરેથીન ઇલાસ્ટોમર્સમાં અન્ય કાર્યાત્મક જૂથો પણ હોય છે જેમ કે યુરિયા ફોર્મેટ, બ્યુરેટ, યુરિયા, વગેરે. આ જૂથો ઊંચા તાપમાને થર્મલ વિઘટનમાંથી પસાર થઈ શકે છે:
NHCONCOO - (એલિફેટિક યુરિયા ફોર્મેટ), 85-105 ℃;
- NHCONCOO - (સુગંધિત યુરિયા ફોર્મેટ), 1-120 ℃ ની તાપમાન શ્રેણીમાં;
- NHCONCONH - (એલિફેટિક બાયરેટ), 10 ° સે થી 110 ° સે સુધીના તાપમાને;
NHCONCONH - (સુગંધિત બાયરેટ), 115-125 ℃;
NHCONH - (એલિફેટિક યુરિયા), 140-180 ℃;
- NHCONH – (સુગંધિત યુરિયા), 160-200 ℃;
આઇસોસાયન્યુરેટ રિંગ>270 ℃.
બાય્યુરેટ અને યુરિયા આધારિત ફોર્મેટનું થર્મલ વિઘટન તાપમાન એમિનોફોર્મેટ અને યુરિયા કરતા ઘણું ઓછું છે, જ્યારે આઇસોસાયન્યુરેટ શ્રેષ્ઠ થર્મલ સ્થિરતા ધરાવે છે. ઇલાસ્ટોમર્સના ઉત્પાદનમાં, વધુ પડતા આઇસોસાયનેટ્સ યુરિયા આધારિત ફોર્મેટ અને બ્યુરેટ ક્રોસ-લિંક્ડ સ્ટ્રક્ચર્સ બનાવવા માટે રચાયેલા એમિનોફોર્મેટ અને યુરિયા સાથે વધુ પ્રતિક્રિયા આપી શકે છે. તેમ છતાં તેઓ ઇલાસ્ટોમર્સના યાંત્રિક ગુણધર્મોને સુધારી શકે છે, તેઓ ગરમી માટે અત્યંત અસ્થિર છે.
ઇલાસ્ટોમર્સમાં બાય્યુરેટ અને યુરિયા ફોર્મેટ જેવા થર્મલ અસ્થિર જૂથોને ઘટાડવા માટે, તેમના કાચા માલના ગુણોત્તર અને ઉત્પાદન પ્રક્રિયાને ધ્યાનમાં લેવી જરૂરી છે. અતિશય આઇસોસાયનેટ ગુણોત્તરનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ, અને અન્ય પદ્ધતિઓનો શક્ય તેટલો ઉપયોગ કરવો જોઈએ જેથી પહેલા કાચા માલમાં આંશિક આઈસોસાયનેટ રિંગ્સ (મુખ્યત્વે આઈસોસાયનેટ, પોલિઓલ્સ અને ચેઈન એક્સટેન્ડર્સ) બનાવવામાં આવે અને પછી સામાન્ય પ્રક્રિયાઓ અનુસાર તેમને ઈલાસ્ટોમરમાં દાખલ કરવામાં આવે. ગરમી-પ્રતિરોધક અને જ્યોત પ્રતિરોધક પોલીયુરેથીન ઇલાસ્ટોમર્સ બનાવવા માટે આ સૌથી સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિ બની ગઈ છે.
03 હાઇડ્રોલિસિસ અને થર્મલ ઓક્સિડેશન
પોલીયુરેથીન ઇલાસ્ટોમર્સ તેમના સખત ભાગોમાં થર્મલ વિઘટન અને ઊંચા તાપમાને તેમના નરમ ભાગોમાં અનુરૂપ રાસાયણિક ફેરફારોની સંભાવના ધરાવે છે. પોલિએસ્ટર ઇલાસ્ટોમરમાં પાણીનો નબળો પ્રતિકાર હોય છે અને ઊંચા તાપમાને હાઇડ્રોલાઈઝ કરવાની વધુ તીવ્ર વૃત્તિ હોય છે. પોલિએસ્ટર/TDI/ડાયામીનની સર્વિસ લાઇફ 50 ℃ પર 4-5 મહિના, 70 ℃ પર માત્ર બે અઠવાડિયા અને 100 ℃ ઉપર માત્ર થોડા દિવસો સુધી પહોંચી શકે છે. ગરમ પાણી અને વરાળના સંપર્કમાં આવે ત્યારે એસ્ટર બોન્ડ્સ અનુરૂપ એસિડ અને આલ્કોહોલમાં વિઘટિત થઈ શકે છે, અને ઇલાસ્ટોમર્સમાં યુરિયા અને એમિનો એસ્ટર જૂથો પણ હાઇડ્રોલિસિસ પ્રતિક્રિયાઓમાંથી પસાર થઈ શકે છે:
RCOOR H20- → RCOOH HOR
એસ્ટર આલ્કોહોલ
એક RNHCONHR એક H20- → RXHCOOH H2NR -
યુરેમાઇડ
વન RNHCOOR-H20- → RNCOOH HOR -
એમિનો ફોર્મેટ એસ્ટર એમિનો ફોર્મેટ આલ્કોહોલ
પોલિથર આધારિત ઇલાસ્ટોમર્સમાં નબળી થર્મલ ઓક્સિડેશન સ્થિરતા હોય છે, અને ઇથર આધારિત ઇલાસ્ટોમર્સ α- કાર્બન અણુ પર હાઇડ્રોજન સરળતાથી ઓક્સિડાઇઝ થાય છે, જે હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ બનાવે છે. વધુ વિઘટન અને ક્લીવેજ પછી, તે ઓક્સાઇડ રેડિકલ અને હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલ ઉત્પન્ન કરે છે, જે આખરે ફોર્મેટ અથવા એલ્ડીહાઇડ્સમાં વિઘટિત થાય છે.
ઇલાસ્ટોમર્સના ગરમી પ્રતિકાર પર વિવિધ પોલિએસ્ટરની ઓછી અસર હોય છે, જ્યારે વિવિધ પોલિએથર્સનો ચોક્કસ પ્રભાવ હોય છે. TDI-MOCA-PTMEG ની તુલનામાં, TDI-MOCA-PTMEG 7 દિવસ માટે 121 ℃ પર વયના હોય ત્યારે અનુક્રમે 44% અને 60% નો તાણ શક્તિ જાળવી રાખવાનો દર ધરાવે છે, જ્યારે બાદમાં પહેલા કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધુ સારો છે. તેનું કારણ એ હોઈ શકે છે કે PPG પરમાણુઓમાં ડાળીઓવાળી સાંકળો હોય છે, જે સ્થિતિસ્થાપક અણુઓની નિયમિત ગોઠવણ માટે અનુકૂળ નથી અને સ્થિતિસ્થાપક શરીરની ગરમી પ્રતિકાર ઘટાડે છે. પોલિઇથર્સનો થર્મલ સ્ટેબિલિટી ક્રમ છે: PTMEG>PEG>PPG.
પોલીયુરેથીન ઇલાસ્ટોમર્સમાં અન્ય કાર્યાત્મક જૂથો, જેમ કે યુરિયા અને કાર્બામેટ, પણ ઓક્સિડેશન અને હાઇડ્રોલિસિસ પ્રતિક્રિયાઓમાંથી પસાર થાય છે. જો કે, ઈથર જૂથ સૌથી સરળતાથી ઓક્સિડાઇઝ્ડ છે, જ્યારે એસ્ટર જૂથ સૌથી સરળતાથી હાઇડ્રોલાઇઝ્ડ છે. તેમના એન્ટીઑકિસડન્ટ અને હાઇડ્રોલિસિસ પ્રતિકારનો ક્રમ છે:
એન્ટીઑકિસડન્ટ પ્રવૃત્તિ: એસ્ટર્સ>યુરિયા>કાર્બામેટ>ઈથર;
હાઇડ્રોલિસિસ પ્રતિકાર: એસ્ટર
પોલિએથર પોલીયુરેથીનના ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર અને પોલિએસ્ટર પોલીયુરેથીનના હાઇડ્રોલિસિસ પ્રતિકારને સુધારવા માટે, ઉમેરણો પણ ઉમેરવામાં આવે છે, જેમ કે PTMEG પોલિથર ઇલાસ્ટોમરમાં 1% ફિનોલિક એન્ટીઑકિસડન્ટ Irganox1010 ઉમેરવા. આ ઇલાસ્ટોમરની તાણ શક્તિ એન્ટીઑકિસડન્ટ વિનાની સરખામણીમાં 3-5 ગણી વધારી શકાય છે (168 કલાક માટે 1500C પર વૃદ્ધ થયા પછી પરીક્ષણ પરિણામો). પરંતુ દરેક એન્ટીઑકિસડન્ટની પોલીયુરેથીન ઈલાસ્ટોમર્સ પર અસર હોતી નથી, માત્ર phenolic 1rganox 1010 અને TopanOl051 (ફેનોલિક એન્ટીઑકિસડન્ટ, અવરોધિત એમાઈન લાઈટ સ્ટેબિલાઈઝર, બેન્ઝોટ્રિઆઝોલ કૉમ્પ્લેક્સ) નોંધપાત્ર અસર ધરાવે છે, અને ભૂતપૂર્વ શ્રેષ્ઠ છે, સંભવતઃ કારણ કે ફેનોલિક એન્ટીઑકિસડન્ટો સારી રીતે સારી છે. જો કે, ફિનોલિક એન્ટીઑકિસડન્ટોના સ્થિરીકરણ પદ્ધતિમાં ફિનોલિક હાઇડ્રોક્સિલ જૂથોની મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકાને કારણે, સિસ્ટમમાં આઇસોસાયનેટ જૂથો સાથે આ ફિનોલિક હાઇડ્રોક્સિલ જૂથની પ્રતિક્રિયા અને "નિષ્ફળતા" ટાળવા માટે, આઇસોસાયનેટ્સ અને પોલિઓલ્સનો ગુણોત્તર ન હોવો જોઈએ. ખૂબ મોટી છે, અને પ્રીપોલિમર્સ અને ચેઇન એક્સટેન્ડર્સમાં એન્ટીઑકિસડન્ટો ઉમેરવામાં આવશ્યક છે. જો પ્રીપોલિમર્સના ઉત્પાદન દરમિયાન ઉમેરવામાં આવે છે, તો તે સ્થિરીકરણ અસરને મોટા પ્રમાણમાં અસર કરશે.
પોલિએસ્ટર પોલીયુરેથીન ઇલાસ્ટોમર્સના હાઇડ્રોલિસિસને રોકવા માટે વપરાતા ઉમેરણો મુખ્યત્વે કાર્બોડીમાઇડ સંયોજનો છે, જે પોલીયુરેથીન ઇલાસ્ટોમર પરમાણુઓમાં એસ્ટર હાઇડ્રોલિસિસ દ્વારા પેદા થતા કાર્બોક્સિલિક એસિડ્સ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે જેથી એસિલ યુરિયા ડેરિવેટિવ્સ ઉત્પન્ન થાય, જે વધુ હાઇડ્રોલિસિસને અટકાવે છે. 2% થી 5% ના સામૂહિક અપૂર્ણાંકમાં કાર્બોડીમાઈડ ઉમેરવાથી પોલીયુરેથીનની પાણીની સ્થિરતા 2-4 ગણી વધી શકે છે. આ ઉપરાંત, ટર્ટ બ્યુટીલ કેટેકોલ, હેક્સામેથાઈલનેટેટ્રામાઈન, એઝોડીકાર્બોનામાઈડ વગેરેમાં પણ ચોક્કસ હાઈડ્રોલિસિસ વિરોધી અસરો હોય છે.
04 મુખ્ય પ્રદર્શન લાક્ષણિકતાઓ
પોલીયુરેથીન ઈલાસ્ટોમર્સ લાક્ષણિક મલ્ટી બ્લોક કોપોલિમર્સ છે, જેમાં ઓરડાના તાપમાને કાચના સંક્રમણ તાપમાન કરતાં નીચું અને કાચના સંક્રમણનું તાપમાન ઓરડાના તાપમાન કરતાં વધુ હોય તેવા કઠોર વિભાગો સાથે લવચીક સેગમેન્ટની બનેલી મોલેક્યુલર સાંકળો હોય છે. તેમાંથી, ઓલિગોમેરિક પોલિઓલ્સ લવચીક સેગમેન્ટ્સ બનાવે છે, જ્યારે ડાયસોસાયનેટ્સ અને નાના પરમાણુ સાંકળ એક્સ્ટેન્ડર્સ સખત ભાગો બનાવે છે. લવચીક અને કઠોર સાંકળ સેગમેન્ટની એમ્બેડેડ માળખું તેમના અનન્ય પ્રદર્શનને નિર્ધારિત કરે છે:
(1) સામાન્ય રબરની કઠિનતા શ્રેણી સામાન્ય રીતે Shaoer A20-A90 ની વચ્ચે હોય છે, જ્યારે પ્લાસ્ટિકની કઠિનતા શ્રેણી Shaoer A95 Shaoer D100 ની વચ્ચે હોય છે. પોલીયુરેથીન ઇલાસ્ટોમર્સ ફિલર સહાયની જરૂર વગર, શાઓર એ10 જેટલા નીચા અને શાઓર ડી85 જેટલા ઊંચા સુધી પહોંચી શકે છે;
(2) ઉચ્ચ તાકાત અને સ્થિતિસ્થાપકતા હજુ પણ કઠિનતાની વિશાળ શ્રેણીમાં જાળવી શકાય છે;
(3) ઉત્તમ વસ્ત્રો પ્રતિકાર, કુદરતી રબર કરતા 2-10 ગણો;
(4) પાણી, તેલ અને રસાયણો માટે ઉત્તમ પ્રતિકાર;
(5) ઉચ્ચ અસર પ્રતિકાર, થાક પ્રતિકાર અને કંપન પ્રતિકાર, ઉચ્ચ-આવર્તન બેન્ડિંગ એપ્લિકેશન્સ માટે યોગ્ય;
(6) સારી નીચા-તાપમાન પ્રતિકાર, નીચા-તાપમાનની બરડપણું -30 ℃ અથવા -70 ℃ ની નીચે;
(7) તે ઉત્કૃષ્ટ ઇન્સ્યુલેશન પ્રદર્શન ધરાવે છે, અને તેની ઓછી થર્મલ વાહકતાને કારણે, તે રબર અને પ્લાસ્ટિકની તુલનામાં વધુ સારી ઇન્સ્યુલેશન અસર ધરાવે છે;
(8) સારી જૈવ સુસંગતતા અને એન્ટીકોએગ્યુલન્ટ ગુણધર્મો;
(9) ઉત્તમ ઇલેક્ટ્રિકલ ઇન્સ્યુલેશન, મોલ્ડ પ્રતિકાર અને યુવી સ્થિરતા.
પોલીયુરેથીન ઇલાસ્ટોમર્સ સામાન્ય રબર જેવી જ પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ કરીને રચના કરી શકાય છે, જેમ કે પ્લાસ્ટિસાઇઝેશન, મિશ્રણ અને વલ્કેનાઇઝેશન. તેમને રેડતા, કેન્દ્રત્યાગી મોલ્ડિંગ અથવા છંટકાવ દ્વારા પ્રવાહી રબરના સ્વરૂપમાં પણ મોલ્ડ કરી શકાય છે. તેઓ દાણાદાર સામગ્રીમાં પણ બનાવી શકાય છે અને ઈન્જેક્શન, એક્સટ્રુઝન, રોલિંગ, બ્લો મોલ્ડિંગ અને અન્ય પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ કરીને રચના કરી શકાય છે. આ રીતે, તે માત્ર કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરતું નથી, પરંતુ તે ઉત્પાદનની પરિમાણીય ચોકસાઈ અને દેખાવમાં પણ સુધારો કરે છે.