© Химия и компьютерное моделирование. Бутлеровские сообщения.  1999, № 1 (код po1v1)
© InformCrossScience 1999

Тематическое направление: Полиуретановые эластомеры. Часть I. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ПОЛИУРЕТАНОВ.
© Петр А. Кирпичников, Любовь А. Зенитова и Индира Н. Бакирова

Обзор
I. Литьевые полиуретановые эластомеры.
Развитие промышленности спецкаучуков в целом и полиуретановых (ПУ) в частности связана с Казанским заводом синтетического каучука. Первые исследования и разработки в этой области были начаты в лаборатории Всесоюзного научно-исследовательского института синтетического каучука им. С.В. Лебедева (г. Ленинград) под руководством Н.П.Апухтиной в 1958 году [1].

Логично, что кафедра технологии синтетического каучука Казанского химико-технологического института (ныне Казанский государственный технологический университет) не могла остаться в стороне от этого направления. Решая задачу синтеза ПУ каучуков, отверждаемых серой в условиях обычного резинового производства, было решено вводить двойные связи в исходный полиэфир через оксид бутадиена. Однако технологические трудности не позволили продолжить эти работы. В настоящее время к ним, но на более высоком уровне, вернулись профессор Лиакумович А.Г. и Ахмедьянова Р.А. [2]

В то время вальцуемые ПУ были наиболее распространенным видом ПУ эластомеров. Одним из их существенных недостатков являлась кристаллизация в процессе хранения, не исчезающая при переработке в изделия. Этого удалось успешно избежать путем разработки синтеза сложного олигоэфирдиола адипиновой кислоты и смеси диэтилен - и этиленгликолей в различных соотношениях. Было показано, что при содержании этиленовых и диэтиленовых фрагментов в соотношении 50:50 в исходном олигоэфирдиоле вальцуемые ПУ на их основе не подвержены кристаллизации [3,4]. На Казанском заводе СК им. С.М.Кирова был налажен выпуск этого олигоэфирдиола под торговой маркой ЭДА-50, который в основном использовался для изготовления эластичных валов в текстильной промышленности.

Однако ПУ каучуки, полученные методом вальцевания, постепенно стали вытесняться литьевыми. Технология их производства выгодно отличается отсутствием стадий введения инградиентов и вулканизующего агента в резиносмесителях или на вальцах, а также самим процессом вулканизации, что технологически наиболее выгодно.

Поэтому начались интенсивные исследования в области синтеза ПУ каучуков методом свободного литья. Необходимо отметить, что до 1970 года в арсенале российских специалистов в области синтеза ПУ был один лишь 2,4-толуилендиизоцианат (ТДИ). В то же время, в мировой практике уже применялся 1,5-нафтилендиизоцианат (НДИ), 4,4'-дифенилметандиизоцианат (МДИ) и ряд других.

Исследования, проведенные Зенитовой Л.А., были направлены на выявление влияния природы диизоцианатной (ДИ) составляющей на общий комплекс физико-механических показателей литьевых ПУ и в частности на стойкость к действию повышенных температур. Последнее особенно важно для всех ПУ, поскольку верхний температурный предел их эксплуатации не превышает 80-100° С [5-7].

Объектами исследования служили литьевые ПУ на основе полиэтиленгликольадипината (ПЭА), а также полидиэтиленгликольадипината (ПДА) и различных ДИ, сшитые 1,1,1-триметилолпропаном (ТМП). Термостойкость оценивалась методами ДТА, ТГ, химической релаксации напряжения, изучением динамического механического поведения и теплостойкости по коэффициенту сохранения прочности (табл. 1).
 

Таблица 1. Влияние природы диизоционатов (ДИ) на термическое поведение литьевых полиуретанов (ПУ).
 
 
ДИ
Тмакс. окисл.,°С1)
Тнач.пот.масс.,°С2)
Тмин.,°С3)
Т2, час
140°С4)
Е2, кДж/моль 5)
к 100°C 6)
МДИ
283
320
-18
28.9
111.4
0.54
НДИ
236 (ПЭА)
218 (ПЭА)
-6
8.3
107.2
0.30
ClМДИ
235
301
2
7.3
84.5
0.69
ТДИ
234
264
-22
6.5
120.0
0.72
КДИ
217
260
-
3.6
105.9
0.92
ТОДИ
212
279
0
6.1
108.9
0.39
BrТДИ
212
260
-8
4.5
101.7
0.76
ГМДИ
208
256
-35
3.1
67.0
0.52
CH3ГМДИ
200
250
-30
1.5
108.9
-
ИФДИ
199
248
-
1.2
-
-
 
МДИ - 4,4` дифенилметандиизоцианат, НДИ - 1,5-нафтилендиизоцианат, ClМДИ - 3,3'-дихлор-4,4'-дифенилметандиизоцианат, ТДИ - 2,4-толуилендиизоцианат, КДИ - 1,4-ксилилендиизоцианат, ТОДИ - 3,3'-диметил-4,4'-дифенилметандиизоцианат, BrТДИ - 1-метил-3,5-дибромфенил-2,4-толуилендиизоцианат, ГМДИ - 1,6-гексаметилендиизоцианат, CH3ГМДИ - диметил-1,6-гексаметилендиизоцианат, ИФДИ - изофорондиизоцианат.
Было показано, что по стойкости к термической деструкции исследуемые поперечные связи располагаются в ряд: уретановые > биуретовые > аллофанатные. Однако, несмотря на тип изоцианатной связи, образующей пространственную сетку ПУ, природа ДИ накладывает свой существенный отпечаток на стойкость к действию повышенных температур. Было выявлено, что с целью повышения термо- и теплостойкости ПУ наиболее целесообразно применять ароматические ДИ, сетка которых должна быть образована уретановыми связями.

Вместе с тем, такие ДИ, как ТДИ, МДИ и НДИ, рекомендуются как увеличивающие прочность, ГМДИ, КДИ и ИФДИ - повышающие свето- и морозостойкость.


[титульная страница] [следующий раздел]