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          聚氨酯彈性體的主要性能

          2022/5/10 16:14:39??????點擊:

          1.1硬度

          普通橡膠的硬度范圍為邵A20至邵A90,塑料的硬度范圍約為邵A95至邵D100,而聚氨酯彈性體的硬度范圍低至邵A10,高至邵D80,并且不需要填料的幫助。尤其可貴的是彈性體在塑料硬度下仍具有良好的橡膠彈性和伸長率,而普通橡膠只有靠添加大量填料,并以大幅度降低彈性和延伸率作為代價才能獲得較高的硬度。據報道,當硬度高于75D時,其彈性將嚴重損失,當硬度高于85D時,就不成彈性材料了。

          1.2機械強度

          聚氨酯彈性體的機械強度高,表現在楊氏模量、撕裂強度和承載力等方面。

          1.2.1  楊氏模量和拉伸強度在彈性限度內,拉伸應力與形變之比叫做楊氏模量(E)或者成為彈性模量。

          聚氨酯彈性體和其他彈性體一樣,只有在低伸長時(約2.5%)才遵循胡克定理。但是它的楊氏模量要比其他彈性體高得多。而且聚氨酯彈性體的楊氏模量范圍遍及橡膠和塑料,范圍之寬,其他材料無可比擬。

          1.2.2      撕裂強度

          聚氨酯彈性體的撕裂強度很高,尤其是聚酯型,約為天然橡膠的2倍以上。

          1.2.3      承載能力

          雖然在低硬度下聚氨酯彈性體的壓縮強度也不高,但是聚氨酯彈性體可以在保持橡膠彈性的前提下提高硬度,從而達到很高的承載能力。而其他橡膠的硬度受到很大的局限,所以承載能力無法大幅度的提高。

          1.3耐磨性能

          聚氨酯彈性體的耐磨性能非常突出,測試結果一般在0.03~0.20mm3/m范圍內,約為天然橡膠的3~5倍。實際使用中,由于潤滑劑等因素的影響,其效果往往更好。耐磨性與材料的撕裂強度和表面狀況等關系很大。聚氨酯彈性體的撕裂強度比其他橡膠高得多,但是他本身的摩擦系數并不低,一般在0.5以上,這就需要在實際使用中注意添加油類潤滑劑,或加少量二硫化鉬或石墨、硅油、四***乙烯粉等,以降低摩擦系數,減少摩擦生熱。此外,摩擦系數還與材料硬度和表面溫度等因素有關。在所有情況下,摩擦系數都隨硬度的降低而提高,隨表面溫度的升高而上升。約60℃達到最大值。

          1.4耐油和耐藥品性能

          聚氨酯彈性體,特別是聚酯型聚氨酯彈性體,是一種強極性高分子材料。和非極性礦物油的親和性小,在燃料油(如煤油、汽油)和機械油(如液壓油、機油、潤滑油等)中幾乎不受侵蝕,比通用橡膠好的多,可以與丁***橡膠媲美。但是,在醇、酯、***類及芳烴中溶脹較大,高溫下逐漸破壞。在鹵代烴中溶脹顯著,有時還發生降解。聚氨酯彈性體浸在無機物溶液中,如果沒有催化劑的作用,和浸在水中相似。在弱酸、弱堿溶液中降解比在水中快, 強酸強堿對聚氨酯的浸蝕作用更大。

          聚氨酯彈性體在油中的使用溫度為110℃以下,比空氣中的使用溫度高。但是,在多工程應用中,油總是被水污染的。試驗表明,只要油中含有0.02%的水,水幾乎可全部轉移到彈性體中,這時,使用效果就會發生顯著差異。

          1.5耐水性能

          聚氨酯彈性體在常溫下的耐水性能是好的,一二年內不會發生明顯水解作用,尤其是 聚丁二烯型、聚醚型和聚碳酸酯型。通過強化耐水試驗,用外推法得出,在25℃的常溫水中,拉伸強度損失一半所需要的時間,聚酯型彈性體(聚己二酸乙二醇丙二醇酯-TDI-MOCA)為10年,聚醚型彈性體(PTMG-TDI-MOCA)為50年,即聚醚型為聚酯型的5倍。

          1.6耐熱和耐氧化性能

          聚氨酯彈性體在惰性氣體(如氮氣)中的耐熱性能尚好,常溫下耐氧和耐臭氧性能也很好,尤其是聚酯型。但是高溫和氧的同時作用就會加快聚氨酯的老化進程。一般的聚氨酯彈性體在空氣中長時間連續使用的溫度上限是80-90℃,短時間使用可達到120℃,對熱氧化變現出現顯著影響的溫度約為130℃。按品種來說,聚酯型的耐熱氧化性能比聚醚型的好。在聚酯型中,聚己二酸己二醇酯型的好于一般聚酯型。在聚醚型中,PTMG又好于PPG型,并且均隨彈性體硬度提高而改善。此外一般的聚氨酯彈性體在高溫環境下強度下降顯著。

          1.7低溫性能

          聚氨酯彈性體有良好的低溫性能,主要表現在脆性溫度一般都很低(-50~-70℃),有的配方(如PCL-TDI-MOCA)甚至更低的溫度也不脆化。同時小數品種(如PTMG-TDI-MOCA)的低溫彈性也很好。-45℃的壓縮耐寒系數可達到0.2-0.5的水平,但是多數品種,特別是一些大宗品種,如一般的聚酯型彈性體,低溫結晶傾向比較大,低溫彈性不好,作為密封件使用,在-20℃一下容易初相漏油的現象。

          隨著溫度的下降,聚氨酯彈性體的硬度、拉伸強度、撕裂強度和扭轉剛性顯著增大,回彈和伸長率下降。

          1.8吸振性能

          聚氨酯彈性體對交變應力的作用表現出明顯的滯后現象。在這一過程中外力作用的一部分能量消耗于彈性體的分子的內摩擦,轉變成為熱能。這種特性叫做材料的吸振性能,也稱為能量吸收性能或阻尼性能。吸振性能通常用衰減系數表示。衰減系數表示發生形變的材料能吸收施加給它的能量的百分數。它除了與材料的性質有關外,還與環境溫度、振動頻率有關。溫度越高,衰減系數越低,振動頻率越高,吸收能量越大。當頻率與大分子的松弛時間相近時,吸收的能量最大。室溫下的聚氨酯彈性體可吸收振動能量的10%-20%,比丁***橡膠還好。適于在形變幅度小時吸收大的沖擊力,而在形變幅度大的吸收小的沖擊力。

          此外,滯后現象產生內生熱,使彈性體溫度升高。由于彈性體溫度上升,其回彈性提高,減震性能下降,所以,在設計減振件時一定要考慮諸性能的平衡。

          1.9電性能

          聚氨酯彈性體的電絕緣性能在一般工作溫度下是比較好的,大體相當于***丁橡膠和酚醛樹脂的水平。由于它既可以澆注成型,又可熱塑成型,故常用作電器元件灌封和電纜護套等材料。聚氨酯彈性體由于其分子極性比較大,對水有親和性,所以其電性能隨環境溫度變化比較大,同時也不適用于高頻電器材料使用。此外,聚氨酯彈性體的電性能隨溫度的上升而下降,隨材料的硬度上升而提高。

          1.10耐輻射性能

          在合成高分子材料中,聚氨酯彈性體的耐高能射線的性能是很好的。在105-106Gy輻射劑量下仍具有滿意的使用性能。但是對于淺色或者透明的彈性體在射線的作用下會出現變色現象,與在熱空氣或大氣老化試驗時觀察到的現象相似。

          1.11耐霉菌性能

           聚醚型聚氨酯的耐霉菌性能還好,測試等級為0-1級,即基本不長霉菌。但聚酯型聚氨酯不耐霉菌,測試結果為嚴重長霉,不適于熱帶、亞熱帶野外使用和在濕熱的條件下存放。在野外和濕熱環境中使用的聚酯型聚氨酯彈性體,在配方中都要添加防霉劑(如八羥基喹啉銅、BCM等,一般用量在0.1%-0.5%)一改善其耐霉菌性能。

          1.12生物醫學性

          聚氨酯材料具有極好的生物相容性,急慢性毒理試驗和動物試驗證實,醫用聚氨酯材料無毒,無至畸變作用,無過敏反應,無局部激性,無知熱源性,是最具有價值的合成醫用高分子材料之一。

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