New Page 3

Термопластичный полиуретан - эластомер с твердостью от 50 ед. по Шору А до 74 ед. по Шору Д;

Отличительные свойства материала:
- устойчивость к истиранию;
- эластичность и устойчивость к изгибу;
- устойчивость к разрыву и раздиру;
- морозоустойчивость;
- пониженная остаточная деформация после продолжительного действия нагрузки;
- устойчивость к маслам, жирам, алифатическим углеводородам, кислотам и озону;
- устойчивость к действию микроорганизмов и гидролизу.

Химическая формула термопластичного полиуретана:

Получение
Полиуретан синтезируется путем реакции между тремя компонентами:
1. Полиолы (длинноцепные диолы)
2. Диизоцианаты
3. Короткоцепные диолы

По реакции полиприсоединения полиолы и короткоцепные диолы реагируют с диизоцианатами,
образуя линейный полиуретан. Мягкая часть эластомера (эластичный сегмент) получается
при реакции полиола с диизоционатом. Комбинация диизоцианата и короткоцепного диола
образует жесткую часть (жесткий сегмент).
Молекулярная цепочка термопластичного полиуретана схематично представлена на рис. 1.

= Остаток длинноцепного диола

= Остаток короткоцепного диола

= Остаток диизоцианата

= Уретановая группа рис.1

Свойства конечного продукта определяются видом сырья, условиями реакции и соотношением
количества исходных материалов. Твердость конечного продукта - соотношением эластичного
и жесткого сегментов.

Свойства термопластичного полиуретана существенно зависят от
применяемых при его производстве полиолов и изоционатов.

Продукты отличаются следующими особенностями:

Сложный полиэфир-полиол:
• очень хорошие прочностные свойства;
• очень хорошая тепловая формоустойчивость;
• очень хорошая стойкость к минеральным маслам и гидравлическим жидкостям.

Простой полиэфир-полиол:
• повышенная устойчивость к гидролизу;
• повышенная морозостойкость;
• устойчивость к действию микробов.

Полиэфир угольной кислоты (карбонат):
• повышенная устойчивость к гидролизу;
• повышенная эластичность при отрицательных температурах;
• устойчивость к действию микробов.

Алифатический изоционат:
• повышенная устойчивость к УФ излучению;
• повышенная эластичность при отрицательных температурах;

Вспомогательные добавки
Кроме основных компонентов сорта полиуретана могут содержать вспомогательные вещества
для облегчения переработки и улучшения свойства конечного продукта:
• средства для облегчения выемки;
• огнезащитные средства;
• УФ-стабилизаторы;
• пластификаторы;
• противомикробные добавки;
• добавки отпугивающие грызунов;
• стекловолокно;

Механические свойства полиуретана базируются на результатах испытаний специально отлитых
для этой цели образцов. Перед переработкой гранулят высушивается. Все испытания проводятся
на образцах, которые предварительно подвергались тепловой обработке в течение 20 час.
при 100°С (отжиг), а затем выдерживались 24 час. при 23°С и относительной влажности
50% (кондиционирование).
Установленные таким образом свойства не всегда могут быть отнесены к свойствам готовых изделий.
В различной степени на физические свойства влияют следующие факторы: тип продукта; режимы
изготовления и переработки; ориентация макромолекул и наполнителей; внутренние напряжения;
содержание влаги.

Современная технология позволяет призводить полиуретан с широким интервалом модуля упругости.
Рис. 2 показывает область модуля упругости для ТПУ в сравнении с другими материалами.
Модуль упругости [МПа] является мерой жесткости материала. Он представляет собой постоянную
величину и определяется в интервале относительного удлинения от 0,05% до 0,25%.

Сравнение модуля упругости ТПУ с другими материалами

Твердость полиуретанов указывается целыми числами от О до 100 с буквами А или D.
Определение проводится по шкале Шор А и Шор D согласно ДИН 53505. Под твердостью по Шору
понимается сопротивление материала вдавливанию наконечника определенной формы
под действием силы давления пружины.
Чем больше число, тем выше твердость. Буква А определяет более мягкие значения,
буква Д -более твердые, причем области пересекаются.

На рис.3 представлена взаимозависимость шкал твердости по Шору А и D.

Плотность полиуретана обычно лежит в пределах 1,1 - 1,2 г/см³ для обычных сортов
и 1,27 - 1,38 г/см³для стеклонаполненных сортов.

Теплостойкость [Викат B50] ненаполненных сортов 60 - 90 ⁰С.,
стеклонаполненных 90 - 120 ⁰С.

Теплопроводность [Вт /м К] меняется взависимости от твердости, от 0,19 - для мягких сортов,

Износостойкость определяется как потери объёма при истирании [мм³].
30 - 35 мм³для мягких сортов и 20 - 30 мм³для твердых.

Усилие раздира [Н /мм] существенно зависит от температуры.

Ударная прочность [по Шарпи] зависит от температуры и наличия на надреза

	Твердость по Шору	Образец без надреза	Образец с надрезом
Сложный полиэфир	85А	до -60⁰С не разрушается	ломается при -50⁰С
-	95А	до -60⁰С не разрушается	ломается при -40⁰С
-	60D	до -60⁰С не разрушается	ломается при -20⁰С
Простой полиэфир	85А	до -60⁰С не разрушается	ломается при -60⁰С
-	95А	до -60⁰С не разрушается	ломается при -50⁰С
-	60D	до -60⁰С не разрушается	ломается при -30⁰С

Химическая устойчивость в большой степени зависит от вида, времени действия, температуры,
количества и концентрации действующего агента.
Кислоты и щелочи
Концентрированные кислоты и растворы щелочей воздействуют на полиуретан уже при комнатной
температуре. Контакт с этими реагентами не должен допускаться. К разбавленным кислотам
и растворам щелочей полиуретан при комнатной температуре устойчив.

Насыщенные углеводороды
При контакте полиуретана с насыщенными углеводородами, такими как дизельное топливо,
изооктан, петролейный эфир, керосин имеет место обратимое набухание, которое при комнатной
температуре составляет примерно 1-3% и связано со снижением предела прочности на разрыв
максимально на 20%. После испарения и исчезновения набухания исходные механические
свойства почти полностью восстанавливаются.
Ароматические углеводороды
В ароматических углеводородах, таких, как бензол и толуол, полиуретан не стоек даже при
комнатной температуре и набухает до 50% с ухудшением механических свойств.
Смазочные масла и жиры
Испытательные масла № 1, 2 и 3 по ASTM не приводят при комнатной температуре к потере
прочности. Снижение прочности не наблюдалось, так же, и после хранения в течение 5-ти
недель при 80°С в ASTM маслах № 2 и 3.
Испытания с ASTM маслом № 1 при 80°С показали после нескольких недель медленное
снижение прочности на разрыв. К смазочным жирам и моторным маслам полиуретан устойчив
даже при высоких температурах, причем набухание в них очень мало.
Растворители
Алифатические спирты, такие, как метанол,этанол и изопропанол, вызывают набухание полиуретана
и соответствующее снижение прочности на разрыв. Повышенные температуры усиливают этот эффект.
Кетоны, такие, как ацетон, метилэтилкетон и циклогексанон, являются растворителями
для термопластичных полиуретанов. Для продолжительного использования в среде этих
растворителей термопластичный полиуретан не годится.
Действие алифатических эфиров, таких, как этилацетат и бутилацетат, приводит к сильному
набуханию. Высокополярные органические растворители, как например Н-метилпирролидин
и тетрагидрофуран (ТГФ) растворяют термопластичные полиуретаны.

Термопластичные полиуретаны на основе сложных полиэфиров предполагают опасность
разложения под продолжительным действием микробов при высокой влажности в тепле.
В таком климате микроорганизмы быстро размножаются. Выделяемые ими при этом ферменты
приводят к разрыву эфирных связей и разрушению пластмассовой детали. При этом установлено
точечное поражение, в противоположность гидролитическому разложению, которое происходит
по всей наружной поверхности.
Полиуретаны на основе простых полиэфиров устойчивы к действию микробов.

Более подробную информацию о всех свойствах можно получить от сотрудников технического отдела.

Температура [⁰С]	- 40	0	+ 40
Усилие раздира [Н /мм]	170-300	90 - 240	50 - 150