Изоцианатуудыг HTPB болон CTBN резинүүдтэй уялдуулах нь

Гол дүгнэлтүүд

• Өндөр бат бэхтэй, хямд өртөгтэй, ус нэвтэрдэггүй материалыг бий болгохын тулд туйлшралгүй шингэн резинийг ароматик изоцианаттай хослуул.
• Нарны гэмтлийг тэсвэрлэх чадвартай, тунгалаг, цаг агаарын нөлөөнд тэсвэртэй чигжээс үүсгэхийн тулд алифатик изоцианатуудыг шингэн резинтэй хольж хэрэглэнэ.
• Өөрийнхийгөө хадгал NCO химийн бодис Бүрэн хатуурах, сайн гүйцэтгэлийг хангахын тулд индексийг 1.02-1.08 хооронд байлгана.

Хими ба Функциональ Зураглал

Терминал бүлгийн урвал ба кинетик

Та сонгосон изоцианатын урвалын хурдыг шингэн резинэн материалынхаа тодорхой терминалын бүлгүүдтэй харьцуулан зураглах ёстой. Гидроксилээр төгссөн полибутадиен (HTPB) диизоцианатуудтай жигд урвалд ордог бол аминаар төгсгөсөн резин (ATBN) хүчтэй полиуреа холбоо үүсгэхийн тулд шууд урвалд ордог. IPDI гэх мэт тэгш бус диизоцианатуудыг томъёолоход тодорхой катализаторууд нь бүлгийн урвалд орох чадварыг өөрчилдөг. Жишээлбэл, трифтор цууны хүчил нь хоёрдогч изоцианатын бүлгийг сонгомлоор идэвхжүүлдэг. Зэргэлдээ хажуугийн бүлгүүдийн химийн шинж чанар нь стерик саад тотгор биш харин энэхүү кинетик сонгомлоор нөлөөлдөг.

Туйлшрал ба уусах чадварын параметрийн тохируулга

Изоцианатыг урвалд орох шингэн резинтэй (HTPB vs. CTBN) уялдуулах нь уусах чанарын параметрийн үнэлгээг сайтар шаарддаг. Туйлшралгүй полибутадиен нуруу нь туйлын, ароматик изоцианаттай холилдоход тэсвэртэй байдаг. Нурууг эдгээх бодистой хослуулахын тулд та дараах гарын авлагыг ашиглаж болно.

Изоцианатын геометр ба хатуу сегментийн бүтэц

Изоцианатын молекулын тэгш хэм нь хатуу сегментийн талсжилт болон фазын тусгаарлалтыг тодорхойлдог. 4,4'-MDI зэрэг тэгш хэмтэй үнэрт бүтэц нь нягт давхарлаж, механик бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэг хатуу домэйн үүсгэдэг. TDI эсвэл IPDI зэрэг тэгш бус мономерууд нь нягт савлалтыг алдагдуулж, давирхайн зуурамтгай чанарыг бууруулж, бага температурт уян хатан чанарыг нэмэгдүүлдэг. Та тэгш хэмтэй ба тэгш бус геометрийг тэнцвэржүүлснээр полимерийн нийт хатуулгийг нарийн тохируулж болно.

Изоцианатуудыг реактив шингэн резинтэй тохируулах (HTPB системүүд)

Гидроксилээр төгссөн полибутадиен (HTPB) нь туйлшралгүй, гидрофобик нүүрсустөрөгчийн гол тулгууртай. Чийгийн эсэргүүцлийг хадгалах, бүтцийн бүрэн бүтэн байдлыг хадгалахын тулд та тохирох эдгээгч бодисыг сонгох ёстой. Изоцианатыг урвалд орох шингэн резинтэй (HTPB системүүд) тохируулах нь химийн урвалд орох чадвар болон эцсийн механик шаардлагыг хоёуланг нь шинжлэхийг шаарддаг.

Гидрофобик эластомеруудын MDI ба TDI

Ароматик диизоцианатууд шиг дифенилметан диизоцианат (MDI) ба толуол диизоцианат (TDI) HTPB гидроксил төгсгөлийн бүлгүүдтэй хурдан урвалд ордог. Эдгээр анхилуун үнэрт зүйл нь онцгой физик бат бөх чанар, хямд өртөгтэй байдаг. MDI нь эластомер сүлжээнд нягт, өндөр талст хатуу сегментүүдийг үүсгэдэг. Энэхүү нягт савлагаа нь суналтын бат бөх чанарыг нэмэгдүүлж, урагдах эсэргүүцлийг нэмэгдүүлдэг.

HTPB нуруу (туйлшгүй) + MDI/TDI (үнэрт) ===> Гидрофобик бүтцийн эластомер 

TDI нь MDI-ээс бага анхны зуурамтгай чанартай. Та TDI дээр суурилсан найрлагыг нарийн төвөгтэй хэвэнд хялбархан цутгаж болно. Гэсэн хэдий ч TDI нь илүү өндөр уурын даралттай байдаг. Операторуудыг хамгаалахын тулд та TDI-г нэмэлт агааржуулалттай харьцах ёстой.

Хоёр үнэрт эмчилгээний бодис нь HTPB-ийн байгалийн ус няцаах шинж чанарыг хадгалдаг. Эдгээр нь таны эцсийн эластомерыг ус шингээх, шингэрүүлсэн хүчил болон усан шүлтээс хамгаалдаг.

Тэмдэглэл: Үнэрт хатуу хэсгүүд нь шууд хэт ягаан туяаны (Хэт ягаан туяа) нөлөөн дор задардаг. MDI болон TDI-г голчлон булшлагдсан, бүрсэн эсвэл доторх хэт ягаан туяанд хамгийн бага өртдөг газарт хэрэглэнэ.

Хөнгөнд тэсвэртэй найрлагад зориулсан IPDI болон HDI

Алифатик изоцианатууд нь дулааны хөгшрөлт болон гэрлийн задралын асуудлыг шийддэг. Изофорон диизоцианат (IPDI) болон гексаметилен диизоцианат (HDI) нь хэт ягаан туяанд бүрэн тэсвэртэй. Эдгээр нь удаан хугацааны гадаа өртөх үед гадаргуугийн шарлалт болон хагарлаас сэргийлдэг.

IPDI нь хоёр эквивалент бус NCO бүлгийг агуулдаг. Анхдагч NCO бүлэг нь удаан урвалд ордог бол хоёрдогч NCO бүлэг нь өндөр температурт илүү хурдан урвалд ордог. Та энэхүү кинетик зөрүүг ашиглан савны ашиглалтын хугацаа болон цутгах процессоо хянах боломжтой.

ХХИ нь шугаман уян хатан байдлыг хангадаг. Түүний тэгш хэмтэй алифатик бүтэц нь микрофазын тусгаарлах температурыг бууруулдаг бөгөөд энэ нь тэгээс доош нөхцөлд уян хатан чанарыг хадгалдаг.

• IPDI-ийн давуу талууд: Урт хугацааны хадгалах хугацаа, хянаж болох хатууралтын мөчлөг, өндөр дулааны тогтвортой байдал.
• ХХИ-ийн ашиг тус: Бага температурт маш сайн уян хатан чанар, хэт ягаан туяанд маш сайн тэсвэртэй, зуурамтгай чанар багатай.

Изоцианатыг урвалд орох шингэн резин (HTPB) болон алифатик эдгээх бодисуудтай хослуулснаар оптик тунгалаг байдал, өнгөний тогтвортой байдал, цаг агаарын нөлөөлөлд тэсвэртэй чигжээс үүсдэг.

Преполимер синтез ба стехиометрийн оновчлол

Шууд нэг удаагийн холилт нь хяналтгүй экзотермик урвал болон фазын салалтыг үүсгэж болзошгүй. Та эдгээр асуудлуудаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд нэгийг нь синтезлэх боломжтой. NCO-төгсгөлтэй преполимер нэгдүгээрт. Урьдчилсан полимерийн нийлэгжилт нь эцсийн хатууралтын үед нийт дулааны үүсэлтийг бууруулж, дэгдэмхий мономерийн ялгарлыг бууруулдаг.

1. Урвалын бэлтгэл: Реактороо хуурай HTPB давирхайгаар цэнэглэ.
2. Чийг арилгах: Үлдэгдэл чийгийг арилгахын тулд давирхайг 90°C-д вакуум хийгүйжүүлнэ. Ус нь NCO бүлгүүдтэй урвалд орж, нүүрстөрөгчийн давхар ислийн бөмбөлөг болон мочевины сул цэгүүдийг үүсгэдэг.
3. Изоцианатын нэмэлт: Хуурай азотын хөнжил дор сонгосон диизоцианатаа нэмнэ.
4. Хяналттай гинжин хэлхээний өргөтгөл: NCO-ийн агууламж тогтворжих хүртэл температурыг 70°C-80°C хооронд байлгана.

Алхам 1: Илүүдэл изоцианат + HTPB ===> NCO-төгсгөсөн преполимер + Чөлөөт мономер Алхам 2: Преполимер + Гинжний өргөтгөл ===> Хатуурсан полиуретан сүлжээ 

Та стехиометрээ сайтар тооцоолох ёстой. NCO-ийн нийт индексийг (NCO-ийн OH бүлгүүдтэй тэнцэх харьцаа) 1.03-1.06 хооронд хатуу байлга.

$$\text{NCO индекс} = \frac{\text{NCO-ийн нийт эквивалентууд}}{\text{OH-ийн нийт эквивалентууд}}$$

NCO индекс 1.00-аас доош байх үед урвалд ороогүй HTPB гинж үлддэг. Эдгээр урвалд ороогүй шингэн молекулууд нь хүсээгүй хуванцаржуулагч болж үйлчилдэг бөгөөд энэ нь таны суналтын модулийг бууруулж, химийн эсэргүүцлийг бууруулдаг. Үүний эсрэгээр, NCO индекс 1.10-аас дээш байх үед хэт их хөндлөн холбоос үүсгэдэг. Хэт олон хөндлөн холбоос нь динамик цохилтын ачааллын дор хэврэг эвдрэлд хүргэдэг. Нарийвчлалтай стехиометр нь хамгийн их гүйцэтгэлийг баталгаажуулдаг.

CTBN, ATBN, болон HTBN сонголтын стратегиуд

Нитрил резинэн суурь дээрх карбоксил, амин, гидроксил терминалын бүлгүүд нь зорилтот сонголтын стратеги шаарддаг. Эдгээр функциональжуулсан резинийг зөв изоцианатуудтай хослуулснаар та хугарлын бат бөх чанар, химийн эсэргүүцэл, дулааны гүйцэтгэлийг эрс сайжруулж чадна.

CTBN болон MDI-тай эпокси-полиуретан эрлийзүүд

Карбоксилоор төгссөн бутадиен акрилонитрил (CTBN) нь терминал карбоксилын хүчлийн бүлгүүд (-COOH) болон туйлт нитрилийн нурууг агуулдаг. Карбоксилын хүчил ба диизоцианатын хоорондох шууд урвал нь тогтворгүй ангидридийн холбоог үүсгэж, нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хийг ялгаруулдаг. Үүний оронд эпокси-полиуретан эрлийз сүлжээг синтезлэх замаар хийн бөмбөлгийг арилгаж болно.

CTBN + Илүүдэл эпокси давирхай ===> Эпоксигоор төгсгөсөн резинэн урьдчилсан полимер Эпокси урьдчилсан полимер + 4,4'-MDI + Гинжний сунгагч ===> Бат бөх эрлийз матриц 

Эхлээд CTBN-ийг илүүдэл эпокси давирхайтай урвалд оруулж эпокси төгсгөлтэй резинэн завсрын бүтээгдэхүүн гаргана. Дараа нь 4,4'-MDI болон диол гинжин сунгагчийг нэмж резинэн домайнуудын эргэн тойронд хөндлөн холбогдсон полиуретан нурууг үүсгэнэ.

Мэргэжлийн зөвлөгөө: Акрилонитрилийн (AN) агууламжийг хадгалах CTBN нь 18% ба 26% хооронд байнаЭнэхүү AN цуврал нь хатуурах явцад фазын салалтыг дэмждэг. Жижиг микрон хэмжээтэй резинэн домэйнууд нь матрицаас тунадасжиж, хагарлын тархалтын эсрэг үр дүнтэй саад тотгор үүсгэдэг.

MDI нь туйлын матрицтай холбогддог хүчтэй ароматик хатуу сегментүүдийг өгдөг. Динамик стресс нь хатуурсан эрлийзэд хүрэхэд эдгээр тархсан CTBN домэйнууд цохилтын энергийг шингээдэг. Та дулааны механик тогтвортой байдал эсвэл суналтын модулийг золиослохгүйгээр өндөр хугарлын бат бөх чанарыг олж авдаг.

ATBN-тэй шууд амин-изоцианатын мочевин үүсэх

Аминаар төгссөн бутадиен акрилонитрил (ATBN) нь анхдагч эсвэл хоёрдогч амин төгсгөлийн бүлгүүд (-NH2 эсвэл -NHR)-д идэвхтэй оролцдог. Аминууд нь өрөөний температурт диизоцианатуудтай шууд урвалд ордог. Тэд синтетик катализатор шаардахгүйгээр бат бөх полимочевины холбоо үүсгэдэг.

Изоцианатуудыг реактив шингэн резинтэй хослуулах үед (HTPB системүүд эсвэл ATBN системүүд), та эдгээр кинетик ялгааг зохицуулахын тулд холих төхөөрөмжөө тохируулах ёстой. ATBN нь маш хурдан урвалд ордог тул та тусгай өндөр даралттай цохилтот холих толгой ашиглах ёстой.

ATBN (Амины төгсгөлүүд) + Изоцианат (NCO) ===> Полиуреаны хатуу сегментүүд (Бидентат холбоо) 

Үүссэн полиуреаны хатуу домэйнууд нь хүчтэй хоёр туйлт устөрөгчийн холбоо үүсгэдэг. Эдгээр физик хөндлөн холбоосууд нь таны эластомерын дулааны задралын цэгийг 150°C-аас дээш нэмэгдүүлдэг. Та мөн боловсруулалтын явцад чийгийн мэдрэмтгий байдлын асуудлыг арилгадаг. Амин төгсгөлийн бүлгүүд нь орчны уснаас хамаагүй хурдан NCO-той урвалд ордог.

Түлшний тэсвэртэй систем дэх HTBN нийцтэй байдал

Гидроксилээр төгсгөсөн бутадиен акрилонитрил (HTBN) Гидроксил функцийг (-OH) туйлын нитрилийн нуруутай хослуулдаг. Туйлгүй резин нь туйлгүй түлш, үнэрт уусгагч эсвэл гидравлик шингэнд өртөхөд хурдан задардаг. HTBN дахь туйлын акрилонитрилийн бүлгүүд нь нүүрсустөрөгчийг түлхэж, эластомерыг уусгагч хавагнахаас хамгаалдаг.

HTBN (Туйлын нуруу) + IPDI/MDI ===> Түлшэнд тэсвэртэй нүүрсустөрөгчийн хаалт 

Бат бөх битүүмжлэл, жийргэвч болон түлшний савны доторлогоо хийхийн тулд та HTBN-ийг тохирох диизоцианатуудтай тохируулах ёстой.

• HTBN-г MDI-тэй хослуул: Та үйлдвэрлэлийн жийргэвчний хамгийн дээд зэргийн механик бат бөх чанар, өндөр урагдах эсэргүүцэл, хурдан ногоон бат бөх чанарыг бий болгоно.
• HTBN-г IPDI-тэй хослуулах: Та динамик температурын өөрчлөлтийн үед хагаралд тэсвэртэй уян хатан, хэт ягаан туяанд тэсвэртэй түлшний савны бүрхүүлийг олж авна.

Та уусгагчийн эсэргүүцлийг тохируулахын тулд HTBN дахь нитрилийн агууламжийг тохируулж болно. Акрилонитрилийн өндөр түвшин нь туйлшралыг нэмэгдүүлж, түлшний эсэргүүцлийг нэмэгдүүлдэг. Гэсэн хэдий ч өндөр туйлшрал нь давирхайн анхны зуурамтгай чанарыг нэмэгдүүлдэг. Сонгосон диизоцианатыг оруулахаасаа өмнө боловсруулалтын зуурамтгай чанарыг бууруулахын тулд хийгүйжүүлэх явцад HTBN-ийг 50°C хүртэл халаана.

Чухал томъёолол ба боловсруулалтын параметрүүд

Стохиометрийн харьцаа ба NCO индексийн хяналт

Та идэвхтэй изоцианатын бүлгүүд болон резинэн төгсгөлийн бүлгүүдийн хоорондох стехиометрийн харьцааг хатуу хянах ёстой. Бүрэн химийн хөндлөн холбоосыг хангахын тулд NCO индексийг 1.02-1.08 хооронд байлгахыг зорь. 1.00-аас доош индекс нь урвалд ороогүй олигомеруудыг үлдээдэг. Эдгээр чөлөөт молекулууд нь хүсээгүй хуванцаржуулагч болж, бүтцийн бүрэн бүтэн байдлыг бууруулдаг. Үүний эсрэгээр, 1.10-аас дээш индекс нь хэт их хөндлөн холбоос үүсгэдэг бөгөөд энэ нь таны хатуурсан эластомерыг хэврэг болгодог.

Домэйн Морфологи ба Микрофазын Салгалт

Микрофазын тусгаарлалт нь таны хатуурсан полимер матрицын механик гүйцэтгэлийг шууд удирддаг. Туйлшгүй резинэн суурь нь туйлын уретан эсвэл мочевин хатуу хэсгүүдийг байгалийн жамаар түлхдэг. Та энэхүү химийн үл нийцлийг хатууралтын үед өөрөө угсрах ажиллагааг хангахын тулд тохируулж болно. Тархсан хатуу домэйнууд нь суналтын бат бэхийг нэмэгдүүлэхийн тулд физик хөндлөн холбоос болж ажилладаг. Үүний зэрэгцээ тасралтгүй резинэн зөөлөн домэйнууд нь бага температурын уян хатан байдлыг хадгалж, динамик цохилтын энергийг шингээдэг.

Боловсруулалтын зуурамтгай чанар ба ашиглалтын хугацааг оновчтой болгох

Изоцианатуудыг урвалд орох шингэн резинтэй (HTPB найрлагатай, өндөр анхны зуурамтгай чанар нь ихэвчлэн) хослуулах үед хэвийг үр дүнтэй дүүргэх, хийгүйжүүлэхэд саад болдогУрвалд ордоггүй уусгагч нь зуурамтгай чанарыг бууруулдаг боловч ууршилтын үед сул хоосон зай үүсгэдэг. Үүний оронд хэт бага молекул жинтэй HTPB нь полимер найрлагад урвалд ордог шингэлэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд материалын гол механик болон физик шинж чанарыг хадгалахын зэрэгцээ зуурамтгай чанарыг үр дүнтэй бууруулах боломжийг олгодог.

Зөвлөгөө: Хадгалах хугацааг уртасгаж, бөмбөлөг ялгаралтыг хурдасгахын тулд эдгээх бодис нэмэхээсээ өмнө шингэн резинээ 50°C хүртэл халаана.

---

• Гидрофобик чанар болон бага температурын уян хатан чанарыг хамгийн их байлгахын тулд туйлшралгүй HTPB-г MDI эсвэл TDI-тэй тохируулна.
• Хэт ягаан туяанд илүү тэсвэртэй, удаан эдэлгээтэй байхын тулд HTPB-г алифатик IPDI эсвэл HDI-тэй хослуулна.
• Хугарлын бат бөх чанар болон тосны эсэргүүцлийг нэмэгдүүлэхийн тулд туйлын системд нитрил резин (CTBN, ATBN, HTBN) ашиглана.
• NCO стехиометрийг чанд хянана уу. Зөв харьцаа нь урвалд ороогүй олигомерууд таны эластомерыг сулруулахаас сэргийлнэ.

Түгээмэл асуултууд

HTPB системүүдэд зориулсан MDI болон IPDI-г хэрхэн сонгох вэ?

Түргэн зөвлөгөө: Өөрийн сургалтын хөтөлбөрийг хэрэглээний орчинтойгоо тохируулна уу.

Дотор хэрэглээнд өндөр суналтын бат бэх, хямд өртөг шаардлагатай бол MDI-г сонгоно уу. Хэт ягаан туяаны тогтвортой байдал, удаан хадгалах хугацаа шаарддаг гадаа хэрэглээнд IPDI-г сонгоно уу.

Яагаад NCO индексийг 1.02-1.08 хооронд байлгах ёстой вэ?

Энэхүү тодорхой харьцаа нь химийн бүрэн хөндлөн холбоосыг баталгаажуулдаг. Энэ нь урвалд ороогүй шингэн резинийг таны матрицыг зөөлрүүлэхээс сэргийлж, хэт их хөндлөн холбоос нь хэврэг эластомер үүсгэхээс сэргийлдэг.

CTBN нь эпокси-полиуретан эрлийз дэх хугарлын бат бөх чанарыг хэрхэн сайжруулдаг вэ?

CTBN нь хатуурах явцад жижиг резинэн домэйнүүдэд тунадасждаг. Эдгээр микроскопийн резинэн хэсгүүд нь цохилтын энергийг шингээж, хатуурсан полимер матриц даяар ан цав тархалтыг зогсоодог.