Gli elastomeri poliuretanici vengono utilizzati allo stato solido e le loro proprietà meccaniche sotto varie forze esterne sono gli indicatori più importanti delle loro prestazioni. In generale, gli elastomeri poliuretanici sono uguali agli altri polimeri e le loro proprietà sono legate al peso molecolare, alle forze intermolecolari, alla tenacità dei segmenti, alla tendenza alla cristallizzazione, alla ramificazione e alla reticolazione, nonché alla posizione, polarità e dimensione dei sostituenti. Tuttavia, gli elastomeri poliuretanici si differenziano dai polimeri a base idrocarburica (PP, PE, ecc.) in quanto la loro struttura molecolare è composta da segmenti molli (polioli oligomerici) e segmenti duri (poliisocianati, reticoli a catena estesa, ecc.). La forza elettrostatica tra le macromolecole, soprattutto tra i segmenti duri, è molto forte e spesso si formano numerosi legami idrogeno. Questa forte forza elettrostatica non influisce direttamente sulle proprietà meccaniche. Oltre alle proprietà meccaniche, può anche promuovere l'aggregazione di segmenti duri, produrre separazione di microfasi e migliorare le proprietà meccaniche e le proprietà ad alta e bassa temperatura degli elastomeri.
Le proprietà meccaniche dell'elastomero poliuretanico dipendono dalla tendenza alla cristallizzazione dell'elastomero poliuretanico, in particolare dalla tendenza alla cristallizzazione del segmento morbido. Tuttavia, l'elastomero poliuretanico viene utilizzato in uno stato altamente elastico e non è prevista la cristallizzazione. Pertanto, è necessario superare la formula e la progettazione del processo trova un equilibrio tra elasticità e resistenza, in modo che l'elastomero poliuretanico preparato non cristallizzi alla temperatura di utilizzo, abbia una buona elasticità e possa cristallizzare rapidamente quando è fortemente allungato e la temperatura di fusione di questa cristallizzazione è intorno alla temperatura ambiente, quando la forza esterna viene rimossa, il cristallo si scioglie rapidamente e questa struttura cristallina reversibile è molto vantaggiosa per migliorare la resistenza meccanica dell'elastomero poliuretanico.
Se l'elastomero poliuretanico possa avere una cristallizzazione reversibile dipende principalmente dalla polarità, dal peso molecolare, dalla forza intermolecolare e dalla regolarità della struttura del segmento morbido. La polarità molecolare e la forza intermolecolare del poliestere sono maggiori di quelle del polietere, quindi la resistenza meccanica dell'elastomero poliuretanico poliestere è maggiore di quella dell'elastomero poliuretanico polietere; i gruppi laterali nel segmento morbido ridurranno la cristallinità, con conseguente riduzione delle prestazioni del prodotto. proprietà meccaniche.
Anche la struttura del segmento duro di poliuretano ha un'influenza diretta e indiretta sulle proprietà meccaniche dell'elastomero di poliuretano. Generalmente, i diisocianati aromatici [come difenilmetano diisocianato (MDI), toluene diisocianato (TDI)] sono più grandi di quelli dei diisocianati alifatici. Isocianati [come esametilene diisocianato (HDI)]; i diisocianati con strutture simmetriche (come MDI) possono conferire maggiore durezza, resistenza alla trazione e resistenza allo strappo agli elastomeri poliuretanici; L'effetto delle proprietà fisiche e meccaniche è simile a quello dei diisocianati.
La relazione tra resistenza al calore e struttura
La stabilità termica dei polimeri può essere misurata mediante la temperatura di rammollimento e la temperatura di decomposizione termica. In generale, la temperatura di decomposizione termica degli elastomeri poliuretanici è inferiore alla temperatura di rammollimento. In generale, gli elastomeri poliuretanici poliestere hanno una migliore resistenza al calore rispetto agli elastomeri poliuretanici polietere; per i diisocianati aromatici, l'ordine di resistenza al calore è: p-fenilene diisocianato (PPDI)>1,5-naftalene diisocianato Isocianato (NDI)>MDI>TDI.
La relazione tra prestazioni a bassa temperatura e struttura
L'elasticità dei polimeri alle basse temperature viene solitamente misurata dalla temperatura di transizione vetrosa e dal coefficiente di resistenza al freddo (o temperatura di infragilimento). In generale, la flessibilità a bassa temperatura dell'elastomero poliuretanico polietere è migliore di quella del poliestere.
Il rapporto tra resistenza all'acqua e struttura
L'effetto dell'acqua sugli elastomeri poliuretanici: plastificazione dell'acqua (assorbimento d'acqua) e degradazione dell'acqua. Quando l'umidità relativa è del 100%: il tasso di assorbimento d'acqua dell'elastomero poliuretanico poliestere è di circa l'1,1% e il calo delle prestazioni è di circa il 10%; il tasso di assorbimento d'acqua dell'elastomero poliuretanico polietere è di circa l'1,4% e il calo delle prestazioni è di circa il 20%; Tuttavia, la stabilità idrolitica degli elastomeri poliuretanici polieteri è maggiore di quella degli elastomeri poliuretanici poliestere.
Resistenza agli oli e agli agenti chimici in funzione della struttura
Gli elastomeri poliuretanici hanno una buona resistenza ai grassi e ai solventi non polari. In generale, gli elastomeri poliuretanici poliestere hanno prestazioni migliori in termini di resistenza all'olio rispetto agli elastomeri poliuretanici polietere; maggiore è la durezza dell'elastomero poliuretanico, migliore è la resistenza all'olio; la resistenza chimica degli elastomeri poliuretanici policaprolattone (come acido solforico, acido nitrico, ecc.) è migliore rispetto ad altri tipi di poliuretano.
