如何提升聚氨酯抗拉强度泡沫的内聚力强度

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图解硬质聚氨酯泡沫塑料的压缩强度
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讯:  硬质聚氨酯泡沫塑料最重要的性能是压缩强度。当试样受到外部持续压力后会发生变形,最终导致泡孔完全破坏。如图7&54中曲线l的泡沫,当应力增大到一定值时,突然屈服,曲线上最高点即为泡沫的压缩强度odB。另外还有一种压缩过程,应力一应变曲线如图7&54中曲线2所示,它没有明显的屈服点,所以也无明显的最大值。此时,一般以压缩10%(到试样原厚度的90%)时的应力od10。为该试样压缩强度。
  压缩强度的大小与密度有密切的关系,两者的关系见图7&55。随着密度的增加,压缩强度也将提高。当温度变化时,泡孔内气体由于膨胀或收缩形成泡孔内压力与外界大气压问的压差。如果泡沫的压缩强度小于此压差,则会变形。假设泡孔内气体完全冷凝,此时最大压差值会超过0.1MPa。
  因此,对有使用价值的闭孔型硬质聚氨酯泡沫塑料来说,压缩强度最低值不宜小于0.1MPa,否则,温度变化时可能出现尺寸不稳定现象。实际上,由于测量压缩强度比测量密度更困难,经常规定最小密度而不规定压缩强度。
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浅析提高聚氨酯泡沫塑料表面涂层附着力的方法
来源于 :注塑塑胶网浅析提高聚氨酯泡沫塑料表面涂层附着力的方法含表皮的聚氨酯泡沫塑料(PUF)外观密实平整,但其上却难以形成良好润湿和牢固 附着的聚氨酯涂层,原因是其表面存在大量泡孔和缝隙,同时含有脱模剂。本文采用不了几 种不同的方法来改善涂层的润湿和附着。 PUF
块的制备 将南京塑料厂生产的聚醚型多元醇与重庆长风化工厂生产的 PAPI,在 一定的催化剂(二月桂酸二丁基锡、三乙醇胺以及蒸馏水)存在下混合搅拌,装入已经预热 好的板材模具内(模具内壁刷涂沈阳沈新公司产的 LK888 脱模剂),发泡时控制泡沫体密 度在 0.4~0.5 g/cm3 以内。30~60 min 后放入 100℃的烘箱中保温 4h 以上。1 周后将 试样取出并在铣床和车床上将 PUF 板材加工成数量尽可能多的 100 mm×100 mm×15 mm 的小方块, 每一小方块至少有一个 100 mm×100 mm 的 PUF 表皮面 (以下称表皮) , 用于进行各种实验。 表面不含脱模剂的 PUF 试样的制备 本过程基本上与上述制法相同, 不同的是模具内不 刷涂脱模剂,而是采用 PC 薄膜紧贴模具内壁,脱模后,只需将 PC 膜撕开即可。 溶剂擦拭实验 溶剂的擦拭 取两块表面含脱模剂的 100 mm×100 mm×15 mmPUF 小方块,首先 以烃类溶剂 75#航空汽油(脱模剂的溶剂为烃类化合物)擦拭表皮,待溶剂挥发后,再以 极性溶剂乙酸丁酯擦拭表皮。 取两块表皮不含脱 模剂的 100 mm×100 mm×15 mmPUF 小方块,只用乙酸丁酯进行擦拭。 涂装处理 待溶剂挥发后,对含脱模剂和不含脱模剂 PUF 表皮进行涂装处理。 喷涂时 控制涂层的厚度在 0.1~0.15 mm 以内,涂层太厚,易导致自身的脱落;涂层太薄,遮盖 力差,引起测试附着力产生误差。 测试涂层的附着力 待涂层自固化一周后,将涂有涂层的 PUF 加工成 φ20 mm×8 mm 的圆片, 采用 LY 12 铝柱和环氧胶粘剂对圆片的两端进行粘接, 以便拉伸机的装卡 (因 为对 PUF 进行装卡,其强度不够) 。胶粘剂自固化一周后,粘接试样在 WD-50KN 电子 万 能材料试验机上按 GB 8813-88 标准进行涂层附着力的测试,因为胶粘剂的粘接强度大于 20 Mpa,而 PUF 表面涂层的附着力远小于该值,因此小圆片与铝柱粘接后测试出的拉伸 破坏强度即是涂层的附着力。 刮涂腻子实验 将两块 PUF 小方块进行溶剂擦拭处理,然后再刮涂四川省简阳县生产 的&99&牌不饱和聚酯腻子,腻子质量配比为树脂主体 100 份,固化剂 2~4 份。刮涂两 遍 腻子,注意腻子不得有明显的凸起,凸出的腻子使用 400#水磨砂纸打磨平整。每一道腻子 刮涂完毕后,需在 50~60℃烘箱中保温 1 h 以上方可进行打磨。 对刮涂腻子后的 PUF 小 方块,进行涂装处理、粘接处理和涂层附着力测试。 氩直流等离子体处理实验 Ar+直流等离子体处理 将块 PUF 小方块进行溶剂擦拭处理, 然后入德国莱宝公司生产 的 PLASMA SAUCE VACUUM 1400 镀膜机内进行 Ar+的轰击实验,轰击时注意 PUF 的表皮正对离子源。 离子轰击参数如下: 放电电压: 61.5 V 偏压: 64.7 V 放电电流: 10.5 A Ar+流量:12.0 ml/min 放电功率:0.5 kW 轰击时间:120 min 真空室气压: 1×10-3Pa。 涂装、粘接及附着力测试 从真空室里取出一块试样,马上喷涂聚氨酯涂料,将 Ar+轰 击处理的 PUF 表皮迅速覆盖。另取一块试样,24 h 后再喷涂聚氨酯涂料,然后再进行粘接 和涂层附着力测试。 50%Ar/50% O2 射频等离子体处理实验 将两块 PUF 小方块进行溶剂擦拭处理,然 后将其放入吉林农安广播局电子仪器厂生产的 JGB-300 型晶控高频等离子体发生器内, 进 行混合气体 50%Ar/50%O2 射频等离子体处理。 处理参数如下: 进气量: 100 ml/min 反 应器真空度: 150~300 Pa 射频频率: 13.56 MHz 处理功率: 400 W 处理时间: min 10 处理后的试样马上进行涂装处理、粘接处理和涂层附着力测试。 附着力计算公式为: σ=F/S 式中:σ--PUF 表面涂层附着力(Mpa); F--涂层总的 破坏力(kN); S--试样有效面积(m2)。 脱模剂对于 PUF 表面涂层附着力的影响是明 显的。溶剂的擦试并不能完全消除脱模剂的影响,因为采用特殊方法制得的不含脱模剂的 PUF 上涂层附着力明显高于 溶剂擦拭后含脱模剂 PUF 上涂层附着力明显高于溶剂擦拭后 含脱模剂 PUF 上涂层的附着力。为了更进一步表明脱模剂对 PUF 表面涂层附着力的影响, 我们对不 进行溶剂擦拭的含脱模剂 PUF 表面进行喷涂聚氨酯涂料处理, 同时也进行了粘接 和附着力测试,结果在拉伸机上测不出数据(因为强度太小),使用不干胶带拉 剥,一次 即可剥离全部涂层。 刮涂腻子后,涂层的附着力得到一定程度的提高。这种提高的原因不仅是因为不饱和 聚酯腻子与聚氨酯涂层之间有较好的亲和性,而且刮涂腻子时,刮刀对半固体状 腻子较强 的剪切力, 使得腻子牢牢地固定在 PUF 基材内部。 因为 PUF 表面存在着不少的泡孔和缝隙, 而不刮涂腻子,只采用溶剂擦拭,PUF 表面上的脱模剂难 以清理干净,同时,聚氨酯涂料 对泡孔和缝隙的渗透难以达到理想化,故涂层的附着力不高。 发现涂层附着力没有提高,反而有所下降,下降原因是在制作 φ25 mm×8 mm 小圆 片时车床对涂层产生了较大的损伤,局部涂层有被剥离现象。令人费解的是状态 2 的结果, 在 24 h 后再进行涂装,附着力却得到了相当大的提高。文献中有报道直接采用 Ar+轰击基 片,几乎对涂层附着力的提高没有多大帮助,这眼状态 1 中的结果吻合,而与 状态 2 中的 结果不相吻合。对状态 2 结果的分析应当考虑表皮被轰击后的活性碎片是否需要一定的时 间与空气中的氧产生化学反应,生成对涂层结合有利的基团。这 需要采用一定的表面分析 手段,但当时在进行实验时不具备相应条件。 50%Ar/50% O2 射频等离子体处理 50%Ar/50% O2 射频等离子体处理。 在提高 PUF 表面附着力的途径方面,射频等离子体处理的效果最好。将射频等离体处理过的 PUF 表皮采用英国 Kratos 公司的 XSAM 800 型 X 射线能谱仪(XPS)进行测试,发现表面含 氧量有一定程度的增加, 由此可以断定表面有新生的含氧基团, 可以推测正是这种含氧基团 使涂层在 PUF 表面上的附着力从 4.6 Mpa 上升到了 8.6 Mpa。 带表皮的聚氨酯泡沫塑料不经溶剂擦拭而直接进行涂装处理,涂层附着力非常差,不 干胶带可一次剥离全部涂层。溶剂对表皮的擦拭可以将涂层的附着力提高到 4.6 Mpa。刮 涂腻子后,涂层的附着力提高到 6.3 MPa 以上。直流 Ar+等离子体处理后马上进行涂装, 涂层的附着力几乎得不到改善,但 24 h 后再进行涂层喷涂,涂层的附着力却得到一定程度 的提高。 改善涂层附着力最为有效的途径是射频等离子体处理, 该方法可以使涂层的附着力 达到 8.2 MPa 以上。扫二维码下载作业帮
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硬质聚酯型聚氨酯泡沫塑料(Rigid Polyester Polyurethane Foams)
密度:0.0368g/cm3,拉伸强度:0.414MPa,压缩强度(10% 处变形):0.323MPa,导热系数:0.035W/(m.K) 。该材料与聚醚型同一密度的硬泡相比,有较高的拉伸强度和较好的耐油、耐溶剂和耐氧化性能,但聚酯粘度大,操作较困难。 ...
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聚氨酯分子结构与性能的关系[楼主]作者:青春留言发表时间:2008111318:11收藏修改加精置顶锁定标题来源删除点击:265次聚氨酯由长链段原料与短链段原料聚合而成,是一种嵌段聚合物。一般长链二元醇构成软段,而硬段则是由多异氰酸酯和扩链剂构成。软段和硬段种类影响着材料的软硬程度、强度等性能。2.3.1影响性能的基本因素聚氨酯制品品种繁多、形态各异,影响各种聚氨酯制品性能的因素很多,这些因素之间相互有一定的联系。对于聚氨酯弹性体材料、泡沫塑料,性能的决定因素各不相同,但有一些共性。2.3.1.1基团的内聚能聚氨酯材料大多由聚酯、聚醚等长链多元醇与多异氰酸酯、扩链剂或交联剂反应而制成。聚氨酯的性能与其分子结构有关,而基团是分子的基本组成成分。通常,聚合物的各种性能,如力学强度、结晶度等与基团的内聚能大小有关。聚氨酯分子中,除含有氨基甲酸酯基团外,不同的聚氨酯制品中还有酯基、醚基、脲基、脲基甲酸酯基、缩二脲、芳环及脂链等基团中的一种或多种。各基团对分子内引力的影响可用组分中各不同基团的内聚能表示,有关基团的内聚能(摩尔内能)见表2-11。表2-11基团的内聚能(kJmol)基团内聚能基团内聚能-CH2-亚甲基2.84-COOH酯基23.4-O-醚基4.18-OH24.2-CH3乙基7.11-NHCO-35.5-CO-11.12-NHCOO氨基甲酸酯36.4基-COO-12.1-NHCONH-尿基>36.5苯基16.3由表2-11可见,酯基的内聚能比脂肪烃和醚基的内聚能高;脲基和氨基甲酸酯基的内聚能高,极性强。因此聚酯型聚氨酯的强度高于聚醚型和聚烯烃型,聚氨酯-脲的内聚力、粘附性及软化点比聚氨酯的高。聚氨酯材料的结晶性、相分离程度等与大分子之间和分子内的吸引力有关,这些与组成聚氨酯的软段及硬段种类有关,也即与基团种类及密集程度有关。2.3.1.2氢键氢键存在于含电负性较强的氮原子、氧原子的基团和含H原子的基团之间,与基团内聚能大小有关,硬段的氨基甲酸酯或脲基的极性强,氢键多存在于硬段之间。据报道,聚氨酯中的多种基团的亚胺基(NH)大部分能形成氢键,而其中大部分是NH与硬段中的羰基形成的,小部分与软段中的醚氧基或酯羰基之间形成的。与分子内化学键的键合力相比,氢键是一种物理吸引力,极性链段的紧密排列促使氢键形成;在较高温度时,链段接受能量而活动,氢键消失。氢键起物理交联作用,它可使聚氨酯弹性体具有较高的强度、耐磨性。氢键越多,分子间作用力越强,材料的强度越高。2.3.1.3结晶性
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