Polyurethane Elastomer کے نرم حصے کا اس کے مکینیکل خواص پر اثر
یوریتھین ایلسٹومر (پی یو ای) بنیادی طور پر اولیگومر پولیولز، پولی آئوسینیٹس اور چین ایکسٹینڈر سے خام مال کے طور پر ترکیب کیا جاتا ہے۔ اس کی مکینیکل خصوصیات کو ایک وسیع رینج میں ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔ ضروریات کو پورا کرنے والی مصنوعات تیار کرنے کے لیے ضروریات کے مطابق مناسب خام مال کا انتخاب کرکے اس کی ترکیب کی جا سکتی ہے۔ عام طور پر، oligomer polyol polyurethane کے نرم حصے کو تشکیل دیتا ہے، polyisocyanate اور چین ایکسٹینڈر سخت طبقہ کی تشکیل کرتا ہے، اور microphase علیحدگی نرم طبقہ اور سخت حصے کے درمیان ہوتا ہے، تاکہ PUE کی کارکردگی بہترین ہو۔ PUE کے لیے درجہ بندی کے بہت سے طریقے ہیں: اس کی پروسیسنگ ٹیکنالوجی کے مطابق، اسے تین اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: کاسٹنگ کی قسم، تھرمو پلاسٹک کی قسم اور مکسنگ کی قسم؛ کیمیائی رد عمل کے عمل کے مطابق، اسے ایک قدمی طریقہ اور دو قدمی طریقہ میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ الکحل کی اقسام کو پولیتھر کی قسم اور پالئیےسٹر کی قسم میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔
1 تجرباتی حصہ
1.1 خام مال اور آلات
Tetrahydrofuran homopolyether polyol (PTMG): Mn=1000 اور Mn=2000، جاپان متسوبشی کیمیکل کارپوریشن، صنعتی مصنوعات؛ Polycaprolactone polyol (PCL): Mn=2000, Japan Daicel Chemical Industry Co., Ltd., صنعتی مصنوعات; پولی بیوٹلین ایڈیپیٹ ڈائیول (PBA, Mn=1000, 2000)، polyethylene adipate diol (PEA, Mn=2000): Yantai Huada Chemical Co., Ltd.، صنعتی مصنوعات؛ پولی کاربونیٹ ڈائیول (PCDL): Mn=2000، Asahi Kasei Chemical Co., Ltd.، صنعتی مصنوعات؛ 4, 4' – Diphenylmethane diisocyanate (MDI): Yantai Wanhua Polyurethane Co., Ltd.، صنعتی مصنوعات؛ 1, 4 – Butanediol (BDO): بیجنگ کیمیکل پلانٹ، تجزیاتی درجہ؛ Dibutyltin dilaurate (T12): Tianjin Ruijinte Chemicals Co., Ltd.، ریجنٹ گریڈ۔
الیکٹرانک یونیورسل ٹیسٹنگ مشین: ماڈل CMT6104، Shenzhen Xinsansi Measurement Technology Co., Ltd.; ربڑ ڈورومیٹر: ماڈل LX-A، Yingkou تجرباتی مواد کی فیکٹری۔
1.2 PUE کی ترکیب
1.2.1 پری پولیمر کی تیاری
اولیگومر پولیول کو ویکیوم کے نیچے 2 گھنٹے کے لیے 100~110 ڈگری پر ڈی ہائیڈریٹ کریں، استعمال کے لیے 50~55 ڈگری پر ٹھنڈا کریں۔ پگھلی ہوئی MDI کو تین گردن والی بوتل میں ڈالیں، جب MDI کا درجہ حرارت 50~55 ڈگری تک گر جائے تو میٹرڈ شامل کریں اچھے اولیگومر پولیول کے لیے، پہلے قدرتی طور پر 30 منٹ تک گرم کیے بغیر رد عمل ظاہر کریں، اور پھر ہلائیں اور 2 گھنٹے 80 ~ پر گرم کریں۔ 85 ڈگری، NCO کے بڑے حصے کا تجزیہ کرنے کے لیے نمونے لیں، اور جب تجزیہ کی قدر ڈیزائن کی قدر کے قریب ہو تو ردعمل کو ختم کریں۔ پری پولیمر حاصل کیا جا سکتا ہے، جسے بعد میں استعمال کے لیے سیل کر کے محفوظ کیا جاتا ہے۔
1.2.2 ایلسٹومر کی تیاری
پری پولیمر کی مناسب مقدار کا وزن کریں، تناسب میں BDO اور T12 شامل کریں، جلدی اور یکساں طور پر ہلائیں، اسے پہلے سے گرم 120 ڈگری فلیٹ مولڈ میں ڈالیں، اور جیل پوائنٹ پر پہنچنے پر 30 منٹ تک دبائیں اور کیور کریں۔ مکینیکل خصوصیات کو 24 گھنٹے تک کمرے کے درجہ حرارت پر تندور میں 18 گھنٹے تک علاج کرنے کے بعد جانچا گیا۔
1.3 ٹیسٹ کا طریقہ
NCO مواد کا تعین HG/T2409-1992 کے مطابق کیا جاتا ہے؛ ساحل A سختی کا تعین GB/T531 کے مطابق کیا جاتا ہے۔{2}}; 300 فیصد تناؤ کا تناؤ، وقفے کے وقت لمبا ہونا اور تناؤ کی طاقت کا تعین GB/T کے مطابق کیا جاتا ہے528-2009؛ آنسو کی طاقت کا تعین GB/T531 کے مطابق کیا جاتا ہے۔{6}} GB/T529-2008 تعین۔
2.1 PUE کی مکینیکل خصوصیات پر oligomer polyols کا اثر
oligomer polyols کی مختلف اقسام اور سالماتی ڈھانچے کا PUE کی میکانکی خصوصیات پر براہ راست اثر پڑتا ہے۔ پولیتھر پولیول اور پولیسٹر پولیول کو ایک ہی رشتہ دار مالیکیولر ماس (دونوں 2000) کے ساتھ استعمال کریں، نرم طبقہ کے بڑے حصے کو 55 فیصد پر رکھیں، MDI کے ساتھ پری پولیمر کی ترکیب کریں، سسٹم میں چین ایکسٹینشن گتانک [n(OH): n(NCO)] 1 ہے، پری پولیمر BDO کے ساتھ چین سے بڑھا ہوا ہے، اور تیار شدہ PUE کی مکینیکل خصوصیات جدول 1 میں دکھائی گئی ہیں۔
یہ جدول 1 سے دیکھا جا سکتا ہے کہ جب پری پولیمر کا w(NCO) ایک جیسا ہوتا ہے، تو PUE کی مکینیکل خصوصیات جن کا نرم حصہ PCL، PBA، PEA اور PCDL ہے عام طور پر ان لوگوں سے بہتر ہوتا ہے جن کا نرم حصہ PTMG ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ پی سی ایل، پی بی اے پی ای اے اور پی سی ڈی ایل تمام پولیسٹر پولیولز ہیں جن کے اندر ایسٹر گروپس ہیں، جبکہ پی ٹی ایم جی ایک پولیتھر پولیول ہے جس کے اندر ایتھر گروپس ہیں، اور ایسٹر گروپس ایتھر گروپس سے زیادہ پولر ہیں، جس سے پولی یوریتھین کے اندرونی حصے کو آسان ہائیڈروجن بانڈز بنائے جاتے ہیں، اور میکانی خصوصیات بہتر ہیں. پالئیےسٹر PUE میں، کیونکہ PCDL کاربونیٹ گروپ پر مشتمل ہوتا ہے، قطبیت سب سے بڑی ہوتی ہے، اور حاصل کردہ PUE نرم حصے میں کرسٹالینٹی کی سب سے زیادہ ڈگری رکھتا ہے، اس لیے اس کی سختی اور تناؤ کی طاقت سب سے زیادہ ہوتی ہے، اور وقفے کے وقت لمبائی سب سے کم ہوتی ہے۔ پی سی ایل میں ایسٹر گروپ کا مواد سب سے کم ساحل A سختی اور تناؤ کی طاقت، اور وقفے پر سب سے زیادہ لمبا؛ پی بی اے اور پی ای اے میں پی ای اے ایسٹر گروپس زیادہ ہیں، لیکن چونکہ چین ایکسٹینڈر بی ڈی او استعمال کرتا ہے، اس لیے دو ہائیڈروکسیل گروپس کے درمیان کاربن ایٹموں کی تعداد 4 ہے، اور پی ای اے میں پی بی اے سے 2 کم کاربن ایٹم ہیں۔ پی بی اے اور بی ڈی او کی ساخت زیادہ مماثل ہے، نتیجے میں پولیوریتھین زیادہ باقاعدہ ہے، اور کرسٹلنیٹی زیادہ مضبوط ہے۔ لہذا، نرم طبقہ کے طور پر PBA کی طرف سے ترکیب کردہ PUE کی کارکردگی PEA کی کارکردگی سے بہتر ہے۔
2.2 PUE کی مکینیکل خصوصیات پر oligomer polyol کے رشتہ دار مالیکیولر وزن کا اثر
مختلف رشتہ دار مالیکیولر وزن کے ساتھ ایک ہی قسم کے oligomer polyols کو polyurethane کی ترکیب کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، کیونکہ نرم حصے کا سائز مختلف ہوتا ہے، اور PUE کی مکینیکل خصوصیات پر اثر بھی مختلف ہوتا ہے۔ پولیتھر پولیول اور پولیسٹر پولیول کو مختلف مالیکیولر وزن کے ساتھ استعمال کریں، ایک ہی w(NCO) کو رکھیں، MDI کے ساتھ پری پولیمر کی ترکیب کریں، BDO کو چین ایکسٹینڈر کے طور پر استعمال کریں، اور چین کی توسیع کا گتانک 1 ہے۔ تیار کردہ ایلسٹومر کی مکینیکل خصوصیات ٹیبل میں دکھائی گئی ہیں۔ 2.
جیسا کہ جدول 2 سے دیکھا جا سکتا ہے، چاہے یہ پولیسٹر PUE PBA کے ذریعے ترکیب کیا گیا ہو یا PTMG کے ذریعے ترکیب کردہ پولیتھر PUE ہو، جب پری پولیمر کا w(NCO) ایک جیسا ہو، اولیگومر پولیول کے رشتہ دار مالیکیولر وزن میں اضافے کے ساتھ، PUE کم ہو جائے گا۔ سختی، 300 فیصد تناؤ، تناؤ کی طاقت اور آنسو کی طاقت میں کمی واقع ہوئی، جب کہ وقفے کے وقت لمبا ہونا بڑھ گیا۔ جب اولیگومر پولیول کا رشتہ دار مالیکیولر ماس بڑھتا ہے، تیار شدہ PUE کی قطبیت کم ہو جاتی ہے، جو ہائیڈروجن بانڈز کی تشکیل کے لیے سازگار نہیں ہوتی، نرم اور سخت حصوں کے درمیان مائیکرو فیز علیحدگی کی ڈگری کمزور ہو جاتی ہے، اور متعلقہ سختی، ماڈیولس اور طاقت کم ہو جاتی ہے؛ اولیگومر پولیولز کا رشتہ دار مالیکیولر ماس بڑھتا ہے، جو ہائیڈروجن بانڈز کے درمیان تعامل کو کمزور کرتا ہے، نرم حصوں کے کرسٹلائزیشن کے رجحان کو کم کرتا ہے، PUE کی اعلی لچک کو برقرار رکھتا ہے، اور وقفے کے وقت طوالت کو بڑھاتا ہے۔
2.3 پولی یوریتھین ایلسٹومر کی مکینیکل خصوصیات پر NCO مواد کا اثر
پری پولیمر کا مختلف NCO مواد مصنوعی PUE کے نرم حصے کے مختلف مواد کی طرف لے جائے گا، اس طرح ایلسٹومر کی مکینیکل خصوصیات کو متاثر کرے گا۔ سب سے پہلے، پولیتھر پولیول اور ایک ہی رشتہ دار مالیکیولر ماس کے پولیسٹر پولیول کو MDI کے ساتھ مختلف NCO اقدار کے ساتھ پری پولیمر کی ترکیب کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ جسمانی اور مکینیکل خصوصیات کو جدول 3 میں دکھایا گیا ہے۔
جدول 3 سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ چاہے یہ پولیسٹر PUE PBA کے ذریعے ترکیب کیا گیا ہو یا PTMG کے ذریعے ترکیب شدہ پولیتھر PUE، پری پولیمر ڈبلیو (NCO) کے اضافے کے ساتھ، سختی، 300 فیصد تناؤ، تناؤ کی طاقت اور PUE میں اضافہ کی طاقت۔ توڑنے کی طاقت بڑھ جاتی ہے، جب کہ وقفے کے وقت لمبا ہونا کم ہوتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ پری پولیمر میں w(NCO) جتنا زیادہ ہوگا، پولی سوسینیٹ کا مواد اتنا ہی زیادہ ہوگا، اور اسی وقت، چین ایکسٹینڈر کی مقدار میں اضافہ ہوگا، جس سے PUE کے سخت حصے کے مواد میں اضافہ ہوگا اور سختی میں اضافہ ہوگا۔ پری پولیمر میں w(NCO) بڑھے گا۔ )، یوریتھین گروپس بڑھتے ہیں، پولی یوریتھین کی قطبیت بڑی ہو جاتی ہے، اور ماڈیولس اور طاقت کو بڑھانے کے لیے مائکرو فیز علیحدگی کی ڈگری بڑھ جاتی ہے۔ ڈبلیو(این سی او) کا اضافہ پولیوریتھین کے اندر ہائیڈروجن بانڈز بنانا آسان بناتا ہے، اور ہائیڈروجن بانڈ کا تعامل بڑھ جاتا ہے۔ بڑا ہے، تو بڑھاو کم ہو جاتا ہے.
2.4 PUE کی مکینیکل خصوصیات پر چین ایکسٹینشن گتانک کا اثر
اگر چین ایکسٹینشن گتانک مختلف ہے تو، استعمال شدہ چین ایکسٹینڈر کی مقدار مختلف ہوگی، جو مصنوعی PUE نرم حصے کے مختلف مواد کی طرف لے جائے گی، اس طرح PUE کی میکانکی خصوصیات کو متاثر کرے گا۔ ایک ہی رشتہ دار مالیکیولر ماس کے پولیتھر پولیول اور پولیسٹر پولیول کا استعمال کرتے ہوئے، ایک ہی w(NCO) کو برقرار رکھتے ہوئے، ایک پری پولیمر کو MDI کے ساتھ ترکیب کرنا، پھر چین کے توسیعی گتانک کو تبدیل کرنا، اور پری پولیمر کی زنجیر کو بڑھانے کے لیے BDO کا استعمال، تیار کردہ PUE میکانکس۔ کارکردگی ٹیبل 4 میں دکھائی گئی ہے۔
جدول 4 سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ چاہے یہ پولیسٹر PUE PBA کے ذریعے ترکیب کیا گیا ہو یا PTMG کے ذریعے ترکیب کردہ پولیتھر PUE ہو، جب پری پولیمر کا w(NCO) ایک جیسا ہو، چین کے توسیعی گتانک میں اضافے کے ساتھ، PUE کی سختی، 300 فیصد تناؤ کا تناؤ، وقفے کے وقت لمبا ہونا، تناؤ کی طاقت اور آنسو کی طاقت پہلے بڑھی اور پھر کم ہوئی، اور میکانی خصوصیات بہترین تھیں جب چین کی توسیع کا گتانک 1 تھا۔{5}}۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ جب زنجیر کی توسیع کا گتانک 100 ہے، تو پولی یوریتھین ایلسٹومر سب سے زیادہ درجے کی لکیریٹی کے ساتھ ایک لمبی زنجیر کا مالیکیول بناتا ہے، اور PUE اس وقت بہترین میکانکی خصوصیات رکھتا ہے۔ جب زنجیر کی توسیع کا گتانک 1 سے کم ہوتا ہے۔ جب زنجیر کی توسیع کا گتانک 1.00 سے زیادہ ہو، ضرورت سے زیادہ چین ایکسٹینشن ایجنٹ کی وجہ سے، یہ چین کی توسیع کی ضروریات کو پورا کر سکتا ہے۔ باقیات ہیں، اور یہ باقیات PUE کی میکانکی خصوصیات کو کم کرنے کے لیے پلاسٹائزرز کے طور پر کام کرتے ہیں۔
نتیجہ
① جب پری پولیمر ڈبلیو (NCO) ایک جیسا ہو: PUE کی مکینیکل خصوصیات جن کا نرم حصہ PCL، PBA، PEA، اور PCDL ہے عام طور پر ان لوگوں سے بہتر ہیں جن کا نرم حصہ PTMG ہے؛ سختی، 300 فیصد تناؤ کا تناؤ، تناؤ کی طاقت اور آنسو کی طاقت میں کمی واقع ہوئی، جبکہ وقفے کے وقت لمبا ہونا بڑھ گیا۔ زنجیر کی توسیع کے گتانک میں اضافے کے ساتھ، سختی، 300 فیصد تناؤ کا تناؤ، وقفے کے وقت طول، PUE کی تناؤ کی طاقت نے پہلے بڑھنے اور پھر کم ہونے کا رجحان ظاہر کیا، اور جب چین کی توسیع کا گتانک 1.00 تھا، مکینیکل خصوصیات سب سے بہتر تھے.
② پری پولیمر w(NCO) کے اضافے کے ساتھ، PUE کی سختی، 300 فیصد تناؤ، تناؤ کی طاقت اور آنسو کی طاقت میں اضافہ ہوا، جب کہ وقفے کے وقت لمبا ہونا کم ہوا۔
