Прочность полиуретана при растяжении мпа

Полиуретановые изделия широко применяются в разных отраслях промышленности: штамповка, катки, колеса, покрытия валов, опорные элементы, манжеты, корпусные детали, уплотнительные кольца и т.д. , и их потребление постоянно возрастает.

Благодаря своим отличным эксплуатационным свойствам полиуретан используется как конструкционный материал во многих отраслях промышленности. Особенность уретановых эластомеров — исключительно высокие эксплуатационные свойства, превосходящие не только все типы каучуков, но и металлы.

На мировом рынке существует множество марок полиуретанов: адипрены, вулколаны, вулкопрены. Отечественные марки СКУ ПФЛ-100, НИЦ-ПУ 5 и другие, полученные на основе отечественных полиэфиров не уступают, а по некоторым характеристикам превосходят импортные аналоги.

Уретановые эластомеры можно получать с широким диапазоном свойств. Благодаря высокому модулю полиуретанов по сравнению с другими эластомерами изделия из них можно делать с более тонкими стенками.

В таких странах как США, Англия, Германия, Япония и др. вместо резины успешно используется полиуретан. Стойкость против старения у полиуретановых эластомеров выше, чем у натурального и синтетического каучуков.

Полиуретан обладает высоким сопротивлением разрыву, высокой износоустойчивостью и способностью выдерживать большое давление наряду с большой эластичностью, маслостойкостью и теплостойкостью. Полиуретан можно подвергать механической обработке различными способами.

Полиуретан с упехом заменяет резину различных марок (а, в некоторых случаях, и металлы), благодаря таким свойствам как износостойкость, кислотостойкость, маслобензостойкость, высокие диэлектрические свойства, а также возможность работы при высоких давлениях (до 750 атм) в широком температурном диапазоне (от -60 до 140 °С). При специальной обработке полиуретан создает прочные связи с металлом.

Сравнительные характеристики резины и полиуретана

Плотность резины 1,37; плотность полиуретана 1,259;

Наиболее распространенным типом полиуретанов в настоящее время являются литьевые полиуретаны типа СКУ ПФЛ-100, НИЦ ПУ-5, имеющие по отношению к другим видам, более высокие физико-механические характеристики и твердость по Шору А 85 — 90 ед.

Литьевые полиуретаны чаще применяют для изготовления деталей внутризаводского транспорта, различных валов, шестерен, вибростойких деталей, отбойных молотков и других изделий для машиностроения, горнодобывающей, авиационной, автомобильной, нефтегазодобывающей, строительной, полиграфической и других отраслей промышленности.

Особо успешно применяется полиуретан в производстве вибростойких деталей (например, устройство амортизации установок погружного электроцентробежного насоса, протектора центратора подвески НКТ), а также в уплотнительной технике и кузнечно-штамповом производстве.

Полиуретан твердость по Шору А от 50 до 98 единиц, полиуретан, изделия из полиуретана, полиуретановые стержни, полиуретан листовой, купить полиуретан 

Полиуретан: эксплуатационные свойства изделий

Полиуретан — это современный конструкционный материал.

Благодаря своим особенным эксплуатационным свойствам, полиуретаны широко используется в качестве замены резины различных марок, каучуков, металла, пластика во многих отраслях промышленности.

Примечательно, что готовый термостатированный полиуретан может быть, как мягким, так и очень твердым материалом. Степень твердости полиуретана определяется по шкале Шора и может варьироваться в диапазоне от 40 до 98 единиц. В первом случае (40 единиц по Шору) полиуретан будет обладать повышенной мягкостью и эластичностью, а во втором случае (98 единиц по Шору), мы получим материал твердый, как железо. При этом износостойкость полиуретана не меняется!

Изделия из полиуретана отлично переносят резкие атмосферные изменения, ударопрочны, долговечны в промышленной эксплуатации и обладают свойствами, которые недостижимы для обычных резин: • эластичность (относительное удлинение при разрыве в 2 раза больше, чем у резины) • низкая истираемость (условная износостойкость в 3 раза выше, чем у резины) • высокая прочность (превышает прочность резины в 2,5 раза) • высокое сопротивление раздиру и многократным деформациям • возможность работы при высоком давлении (до 105 МПа) • кислотостойкость и стойкость ко многим растворителям • повышенная твердость (до 98 единиц Шора) • температурный интервал от -50°С до +80°С (при введении специальных добавок верхний предел рабочей температуры может быть до +120°С) • стойкость к микроорганизмам и плесени • вибростойкость и маслобензостойкость • упругость при низких температурах • высокие диэлектрические свойства • озоностойкость • водостойкость.

Для полиуретанов не существует основных общих свойств. Говорить о свойствах полиуретана лучше в контексте конкретного продукта. В таблице 2 приведены свойства различных полиуретановых пен.

Табл.1. Свойства гибких интегральных пен

Гибкий пенополиуретан (PUR-F)

Гибкие пены с открытыми ячейками проявляют низкую стойкость к деформации под давлением (DIN 7726). Пеноблоки получают периодическим или непрерывным методами, с последующей обрезкой до нужного размера. Обычно удельный вес составляет порядка 20-40кг/м3. Повышенное содержание СО2 снижает плотность на 10-20%. На рис.1 приведены кривые деформации некоторых образцов. Основное применение — мягкая обитая тканью мебель (40%), матрацы (25%) и салоны автомобилей (20%).

Пены льют горячие либо холодные (без или с подведением тепла до окончательного отверждения) в зависимости от исходной системы. Плотность варьируется от 30 до 300 кг/м3 в зависимости от области применения.

Табл. 2. Сравнение свойств полиуретановых пен

Рис. 1. Петли гистерезиса; кривая нагрузки; кривая релаксации

Рис. 2. Влияние плотности на свойства гибкого ПУ

Рис. 3. Поведение пенополиуретана при сжатии

Гибкие литые ПУ пены в основном используются для сидений в автомобилях и самолетах, в мягкой мебели и в технических изделиях, например шумоизоляция. Гибкие наполненные пены с плотностью 150-200кг/м3 используют в салонах автомобилей и для обивки приборной панели. Их получают обратным вспениванием ПВХ или АБС в закрытой форме. Влиять на поведение ПУ при сжатии можно механически, изменяя плотность, либо химически, изменяя систему. Смотри рис 3.

Свойства различных энергопоглощающих ПУ пен при сжатии. Ячеистые ПУ эластомеры представляют собой промежуточное состояние в сравнении с жестким ПУ. Водосодержащей реакционной смесью заполняют форму, а затем вспенивают выделяющимся СО2.

Жесткие ПУ пены (PUR-R)

Жесткие пены проявляют относительно высокую устойчивость к деформации сжатия. Их наибольшим преимуществом является теплоизолирующие свойства, благодаря наличию газа в порах, и образование твердых композитов с любыми поверхностными слоями(и гибкими и жесткими). Плотность жестких пеноблоков составляет 30-90кг/м3. Сравнение свойств смотри табл.2.

Рис. 4. Диаграммы напряжения сжатия полиуретановых эластомеров различной плотности.

Вспененные панели с защитным слоем получают как непрерывным, так и периодическим методом. Материалом подложки может быть алюминий, рулонная сталь, листовой метал, покрытые стекловолоконные маты. Область применения: в строительстве и конструкциях как изоляционное покрытие, сэндвич-панели для промышленных зданий и охладительных установок, сухая штукатурка. Плотность пены составляет 30-40 кг/м3. Пену заливают в форму в виде жидкой реакционной смеси, которая при вспенивании заполняет все пустоты. С плотностью 30-60 кг/м3 пены выступают как теплоизоляторы в охлаждающих установках любых типов, для испарителей и труб теплоснабжения. Плотность распыляемой пены для уплотнения крыши достигает 55кг/м3.

Интегральный пенополиуретан (PUR-I)

В то время как гибкие и жесткие пены значительно отличаются по своей структуре (низкая степень сшивки/высокая степень сшивки), интегральные полиуретановые пены представляют собой их сочетание. Активную реакционную смесь заливают в форму, где с помощью регулирования температур и пенообразования получают изделия со вспененной сердцевиной и жесткой коркой. Структура пены плавно изменяется от сердцевины к внешней поверхности. Техника вспенивания высокореакционных ПУ систем называется реакционное литье под давлением (reaction injection molding (RIM)), она используется для получения как крупных изделий, так и изделий с малыми размерами и отношением пути течения к толщине стенки до 1:1000.

Рис. 5. Интегральные пены: (слева) структура, (справа) распределение плотности по образцу. Гибкие интегральные пены с плотностью 200-1100 кг/м3 используются для автомобильных изделий, велосипедных седел, обувных подошв.

Жесткие интегральные пены со сравнимыми плотностями используются в технических изделиях, конструкциях, мебели и спортивных изделиях различных конструкций. Интегральные пены армированные стекловолокном (R-RIM) с плотностью 1,0-1,4г/см3 используют для автомобильных частей и корпусов. PUR-R-RIM используют для получения жестких, слоистых изделий, например, боковые автомобильные панели. Волокна, ткани, нетканые материалы или волоконные маты, био материалы, такие как лен, пенька или кокосовое волокно пропитывают ПУ смесью и укладываются в форму, где затем прессуются. В таблице 3 приведен обзор свойств различных систем интегральных пен, а в табл.1 приведены зависимости определенных свойств от плотности. В табл.4 приведен пример свойств гибкой интегральной пены, применяемой в автомобильных целях.

Табл. 3. Сравнение свойств ПУ интегральных пен, армированных ПУ пен

LFI — введение длинных волокон (long fiber injection).

* — модуль прочности на изгиб

Табл.4. Сравнение свойств гибких и интегральных пенополиуретановых автомобильных изделий (RIM)

A: сиденья мотоциклов, внутреннее защитное оборудование

B: покрытие автомобильных бамперов

C: бамперы, внешние детали автомобиля

D: автомобильные детали

Применение

Армированные пенополиуретановые изделия (R-RIM с содержанием воластонита 20-25%) могут быть покрыты на линии, например, для внешних частей автомобилей. Пластиковые изделия укрепляют на основание автомобиля до электро-иммерсионного покрытия. Усадка составляет 0,8 или 0,57% соответственно для двукратной тепловой нагрузки по 45 минут при 200оС. Такие системы также подходят для тонкостенных технологий: автомобильные пороги с толщиной стенки 2 мм и длинной 2 м.

Жесткий полиуретан (PUR’S)

Из жесткого полиуретана получают литьевые изделия, листы, пленки и толстые покрытия (>1мм). Жидкое или расплавленное сырье заливают в открытую форму, где она отверждается при комнатной температуре (холодные системы) или при нагревании до 60-130оС (горячие системы). ПУ эластомеры доступны с твердостью по Шору от 10А до 70D. Они используются как для литых шин, подшипников ротора, герметизации корпусов, так и для покрытий в судостроительной и автомобильной промышленности и строительстве. В табл.5. приведены свойства некоторых систем.

Табл. 5. Сравнение свойств А: просто эфира полиуретана и В: сложного эфира-полиуретана.