شکل میموری پولیوریتھین فوم کی تیاری اور خصوصیات

خلاصہ:

لیکویفائیڈ ایم ڈی آئی اور پولی کاربونیٹ ڈائیول (پی سی ڈی ایل) کو مرکزی خام مال کے طور پر استعمال کرتے ہوئے، فومنگ ایجنٹ کے طور پر پانی، ٹرائیتھیلامین اور ڈبیوٹیلٹن ڈائیلورٹ کو کیٹالسٹ کے طور پر، پولی کاربونیٹ قسم کی شکل والی میموری پولی یوریتھین فومس (SMPUF) کی ایک سیریز کی ترکیب کی گئی۔ جھاگ کی کارکردگی پر پانی کے مواد کے اثر کی جانچ کثافت کی جانچ، کمپریشن پرفارمنس ٹیسٹنگ، ڈیفرینشل اسکیننگ کیلوری میٹری ٹیسٹنگ، اور شکل میموری کارکردگی کی جانچ کے ذریعے کی گئی۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ شکل کی بحالی کی شرح اور SMPUF کی شکل طے کرنے کی شرح 100 فیصد تک ہے، اور شکل کی بحالی کے لیے کم سے کم وقت 9 سیکنڈ ہے۔ اعلیٰ اور اعلیٰ۔

شیپ میموری پولیوریتھین فوم (SMPUF) شکل میموری مواد کی ایک خاص کلاس ہے۔ شکل میموری پولی یوریتھین ایلسٹومر [1] کے مقابلے میں، SMPUF میں کم کثافت، اچھی توانائی جذب کرنے کی کارکردگی، واضح شکل کی بحالی کا اثر ہے، اور اسے تیزی سے ایک مخصوص شکل میں ڈھالا جا سکتا ہے [2]، لہذا یہ ایرو اسپیس، بائیو میڈیسن میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ ، پیٹرولیم، وغیرہ۔ کان کنی اور دیگر شعبوں میں درخواست کی صلاحیت ہو سکتی ہے [3-4]۔ اس کے باوجود، شکل میموری پولیوریتھین فوم پر بہت کم تحقیقی رپورٹس موجود ہیں۔

کانگ ایٹ ال[5] نے کثیر دیواروں والی کاربن نانوٹوبس/پولی یوریتھین فومس کو پولیتھر پولیول کے ساتھ اور 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) کو خام مال کے طور پر اور پانی کو فومنگ ایجنٹ کے طور پر تیار کیا۔ کثیر دیواروں والی کاربن نانوٹوبس کا اضافہ پولی یوریتھین فومس کی میکانکی طاقت اور شکل یاداشت کی خصوصیات کو نمایاں طور پر بڑھا سکتا ہے۔ چنگ وغیرہ۔ [6] نے MDI، polycaprolactone diol (PCL) اور 1,4-butanediol (BDO) کو ایک قدمی طریقہ کے ذریعے پولیوریتھین کی ترکیب کے لیے استعمال کیا، اور پھر پولیوریتھین کو tetrahydrofuran میں تحلیل کر کے پولیوریتھین کو نمک کی رسی کے طریقہ سے تیار کیا۔ فوم، اس کی شکل طے کرنے کی شرح اور بحالی کی شرح 98 فیصد سے زیادہ ہے۔ SMPUF کے پاس پولی یوریتھین ایلسٹومرز کی نسبت وسیع تر ترقی کی جگہ ہے، اور اس کی تیاری کے عمل اور ساخت اور جائیداد کے تعلق پر تحقیق کو مضبوط کرنا ضروری ہے تاکہ مختلف شعبوں میں اس کے اطلاق کو وسعت دی جا سکے۔

اس تحقیق میں، SMPUF کو پولی کاربونیٹ ڈائیول (PCDL) اور لیکویفائیڈ MDI کو بنیادی خام مال کے طور پر اور پانی کو اڑانے والے ایجنٹ کے طور پر استعمال کرکے تیار کیا گیا تھا، اور شکل میموری پولی یوریتھین فوم کی خصوصیات پر پانی کی مقدار کے اثر کی تحقیق کی گئی تھی۔

تجرباتی حصہ 1.1 مین ری ایجنٹس اور آلات پولی کاربونیٹ ڈائیول، برانڈ PD2000، صنعتی گریڈ، بیجنگ Beihua انجینئرنگ ٹیکنالوجی کمپنی، لمیٹڈ؛ مائع MDI (MM103)، BASF کمپنی؛ 1,4-cyclohexanedimethanol (CHDM)، تجزیاتی درجہ، شنگھائی علاءالدین بائیو کیمیکل ٹیکنالوجی کمپنی، لمیٹڈ؛ Triethylamine، تجزیاتی گریڈ، Tianjin Fuchen کیمیائی ریجنٹ فیکٹری؛ Dibutyltin dilaurate، تجزیاتی گریڈ، Tianjin Guangfu Institute of Fine کیمیکل۔

XWW-20ایک یونیورسل میٹریل ٹیسٹنگ مشین، Chengde Jinjian Testing Equipment Co., Ltd.; DSC204 F1 تفریق سکیننگ کیلوری میٹری (DSC) آلہ، جرمنی نیٹزش کمپنی۔

1.2 تجرباتی عمل

پی سی ڈی ایل کو تھرمامیٹر، ایجیٹیٹر، اور ویکیوم ٹیل پیس سے لیس تین گردن والے خشک فلاسک میں شامل کریں، اور اسے 105 ڈگری اور -0.1 کی شرائط کے تحت 1.5 سے 2 گھنٹے کے لیے ویکیوم ڈی ہائیڈریٹ کریں۔ ایم پی اے جب نمی کا تناسب 0.1 فیصد سے کم ہو تو ویکیومنگ بند کریں، 50 ڈگری تک ٹھنڈا کریں اور استعمال ہونے تک سیل بند کنٹینر میں محفوظ کریں۔ MDI کو برقی دھماکے سے خشک کرنے والے تندور میں 50 ڈگری پر 1 گھنٹے تک استعمال ہونے تک پہلے سے گرم کیا گیا تھا۔

PCDL، CHDM، پانی، triethylamine اور dibutyltin dilaurate کا وزن کریں، انہیں ہلائیں اور تیز رفتاری سے مکس کریں، پھر مائع MDI اجزاء میں میٹر کریں، تیز رفتاری سے یکساں طور پر ہلائیں، مولڈ میں ڈالیں، فومنگ ری ایکشن 15 سیکنڈ کے اندر مکمل ہونے کے بعد ہوگا، جانچ سے پہلے نمونوں کی عمر 7 دن تھی۔ تجربے میں، صرف isocyanate اور پانی کی مقدار کو تبدیل کیا گیا تھا (PCDL 100 g کی مقدار کے نسبت)، R کی قیمت 1. 05 تھی، اور ag کی پانی کی مقدار کے ساتھ جھاگ کو ریکارڈ کیا گیا تھا۔ SMPUF-a، جیسے SMPUF-0۔ 5 کا مطلب ہے کہ پانی کی مقدار 0.5 گرام ہے۔

1.3 جانچ اور خصوصیات

فوم کی کثافت GB/T 6343-2009 کے مطابق جانچی جاتی ہے۔ GB/T 8813-2008 طریقہ کے مطابق 20 ڈگری پر دبانے والی طاقت کی جانچ کی جاتی ہے۔

DSC ٹیسٹ کے حالات: N2 ماحول، درجہ حرارت کی حد 25 ~ 125 ڈگری، حرارتی شرح 20 ڈگری / منٹ۔

سیل مورفولوجی ٹیسٹ: لائٹ مائکروسکوپ، 40x، کراس سیکشن، سلفونیلروڈامین بی سٹیننگ۔

شکل میموری ٹیسٹ: نمونے 25 ملی میٹر × 25 ملی میٹر × 25 ملی میٹر کے تمام کیوبز ہیں، اور نشان زد لائنوں کے درمیان فاصلہ L0 ہے؛ نمونوں کو 60 ڈگری (یا 80 ڈگری، 100 ڈگری) پر گرم کریں، 20 فیصد تک کمپریس کرنے کے لیے بیرونی قوت کا اطلاق کریں، اور اصل اونچائی کو نشان زد کیا جاتا ہے۔ 0 ڈگری پر ٹھنڈا کریں، شکل کو 10 منٹ کے لیے رکھیں، اسے کمرے کے درجہ حرارت پر 30 منٹ کے لیے رکھیں، اونچائی کی پیمائش کریں، اسے L2 کے طور پر ریکارڈ کریں۔ نمونے کو 60 ڈگری (یا 80 ڈگری، 100 ڈگری) پر گرم کریں، بازیافت کی اونچائی کو L3 کے طور پر ریکارڈ کریں، اور اونچائی کے لیے مطلوبہ سب سے زیادہ وقت تک بازیافت کو ریکارڈ کریں۔ مندرجہ ذیل فارمولے کے مطابق شمار کیا جاتا ہے:

شکل طے کرنے کی شرح Rf=[( L0-L2 ) /( L0-L1) ]×100 فیصد

ڈیفارمیشن ریکوری ریٹ Rr=[( L3 - L2 ) / ( L0 - L2 ) ] × 100 فیصد

2 نتائج اور بحث

2.1 فوم کی دبانے والی طاقت پر پانی کی خوراک کا اثر

اس تجربے میں، SMPUF کی کمپریسیو طاقت پر پانی کی خوراک کے اثر کی چھان بین کی گئی، اور نتائج ٹیبل 1 میں دکھائے گئے ہیں۔

یہ جدول 1 سے دیکھا جا سکتا ہے کہ پانی کی مقدار میں 0.5 جی سے 3۔{4}} جی تک اضافے کے ساتھ، ایس ایم پی یو ایف کی کثافت آہستہ آہستہ کم ہوتی جاتی ہے، اور دبانے والی طاقت پہلے بڑھ جاتی ہے اور پھر کم ہوتی ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ پانی یوریا گروپس بنانے کے لیے آئوسیانیٹ کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے، اور کچھ یوریا گروپ مزید ردعمل کا اظہار کر کے بائیوریٹ گروپ بنا سکتے ہیں۔ یوریا گروپس اور بائیوریٹ گروپس کی مربوط توانائی یوریتھین گروپس سے زیادہ ہوتی ہے، اس لیے پانی کی کھپت میں اضافے کے ساتھ، تاہم، پانی کی مقدار میں اضافے سے ایس ایم پی یو ایف کے اندر مزید خالی جگہیں پیدا ہوں گی، جھاگ کے قطر میں اضافہ، کم مواد کی کثافت، اور اس طرح مواد کی طاقت کو کم. لہذا، پانی کی کھپت میں اضافے کے ساتھ، SMPUF کی کمپریشن طاقت پہلے بڑھتی ہے اور پھر کم ہوتی ہے، اور زیادہ سے زیادہ قدر 0.49 MPa ہے۔

اس کے علاوہ، نمونے کے سیل کی ساخت کو ایک خوردبین کے ساتھ دیکھا گیا تھا. جیسے جیسے پانی کی مقدار بڑھتی ہے، خلیے کا قطر بڑا اور غیر یکساں ہوتا جاتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ خلیوں میں گیس بنیادی طور پر کاربن ڈائی آکسائیڈ پر مشتمل ہوتی ہے جو پانی اور isocyanate کے کیمیائی عمل سے پیدا ہوتی ہے [7]۔ جیسے جیسے پانی کی مقدار بڑھتی ہے، گیس بڑھ جاتی ہے اور کثافت کم ہوتی جاتی ہے۔

2.2 فوم کی تھرمل خصوصیات پر پانی کی خوراک کا اثر

شکل 1 SMPUF نمونے کا DSC سپیکٹرم دکھاتا ہے۔

شکل 1 سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ پانی کی مقدار میں اضافے کے ساتھ، SMPUF کا نرم طبقہ پگھلنے والا درجہ حرارت (Tm) بتدریج بڑھتا ہے (بالترتیب 37 ڈگری، 43 ڈگری، 47 ڈگری، 50 ڈگری اور 54 ڈگری)۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ یوریا گروپ یوریتھین گروپ سے زیادہ قطبی ہے [8]، اور پانی کی مقدار میں اضافہ ایس ایم پی یو ایف میں زیادہ یوریا گروپس کی تشکیل کا باعث بنے گا، جو پولیمر مالیکیولر کی نقل و حرکت میں رکاوٹ کو بڑھا دے گا۔ زنجیر ٹی ایم بڑھتا ہے۔

2.3 جھاگ کی شکل میموری خصوصیات پر پانی کے مواد کا اثر

جدول 2 مختلف درجہ حرارت پر پانی کی مختلف مقدار کے ساتھ تیار کردہ SMPUF نمونوں کی شکل کی یادداشت کی خصوصیات کو ظاہر کرتا ہے۔

جدول 2 سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ مختلف درجہ حرارت پر پانی کی مختلف خوراکوں کے ساتھ تیار کردہ SMPUF نمونوں کی شکل طے کرنے کی شرح Rf تمام 100 فیصد ہے۔ اسی درجہ حرارت پر، پانی کی مقدار میں اضافے کے ساتھ، شکل کی وصولی کی شرح Rr اور جھاگ کی شکل کی وصولی کا وقت t میں اضافہ ہوتا ہے۔ دونوں آہستہ آہستہ کم ہوتے گئے۔ درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ، جھاگ کی شکل کی وصولی کی شرح آہستہ آہستہ بڑھ گئی، اور شکل کی وصولی کا وقت آہستہ آہستہ کم ہوتا گیا.

PCDL جو SMPUF کا نرم طبقہ بناتا ہے اس میں کرسٹل پن ہوتا ہے۔ SMPUF کا درجہ حرارت بڑھنے اور درجہ حرارت کم ہونے کے بعد، PCDL کے نرم حصے کی مالیکیولر چین درجہ حرارت میں کمی کے ساتھ "منجمد" ہو جاتی ہے۔ لہذا، اس SMPUF میں ایک اچھی شکل طے کرنے کی شرح ہے [9]۔ SMPUF کی شکل کی وصولی کی شرح جھاگ کی کثافت سے متاثر ہوتی ہے۔ کثافت جتنی کم ہوگی، فی یونٹ حجم میں رال کا تناسب اتنا ہی کم ہوگا، اور سخت طبقہ کا مواد اتنا ہی چھوٹا ہوگا۔ لہذا، جب درجہ حرارت مستقل رہتا ہے، تو پانی کی کھپت میں اضافے کے ساتھ جھاگ کی شکل کی بحالی کا اثر بدتر ہو جاتا ہے، 60 SMPUF کی شکل کی بحالی کی شرح-3۔{9}} ڈگری پر، 80 ڈگری اور 100 ڈگری بالترتیب 93.2 فیصد، 96.0 فیصد اور 98.0 فیصد تھے۔ SMPUF خلیوں کا تاکنا سائز جتنا بڑا ہوگا، فوم کنکال کی خرابی اتنی ہی زیادہ ہوگی، ذخیرہ شدہ توانائی اتنی ہی زیادہ ہوگی، اور مالیکیولر چین کی بحالی کا دباؤ اتنا ہی زیادہ ہوگا [10]۔ لہذا، جب درجہ حرارت طے ہوجاتا ہے، جھاگ کی شکل کی وصولی کا وقت پانی کی کھپت میں اضافہ کے ساتھ آہستہ آہستہ کم ہوتا ہے. 60 ڈگری، 80 ڈگری اور 100 ڈگری پر SMPUF-3.0 کی شکل بازیابی کے اوقات بالترتیب 26 s، 18 s اور 9 s ہیں۔

جدول 2 سے یہ بھی دیکھا جا سکتا ہے کہ SMPUF کی بازیابی کی شرح-3۔{2}} بڑھ جاتی ہے اور درجہ حرارت بڑھنے کے ساتھ ہی شکل کی بحالی کا وقت کم ہو جاتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ درجہ حرارت جتنا زیادہ ہوگا، مالیکیولر طبقہ جتنی زیادہ توانائی حاصل کرے گا، اس حصے کی حرکت اتنی ہی مضبوط ہوگی، اور نرم طبقہ اور سخت طبقہ کی حرکت اتنی ہی مکمل ہوگی۔

3 نتیجہ

(1) شکل میموری پولی یوریتھین فوم کو کامیابی کے ساتھ تیار کیا گیا تھا، شکل کی بحالی کی شرح اور شکل طے کرنے کی شرح 100 فیصد تک تھی (پانی کی مقدار 0.5 گرام اور 1 جی کے ساتھ)، اور شکل بحالی کا وقت 9 سیکنڈ تک کم تھا (پانی کی خوراک 3.0 سیکنڈ تھی)۔ g، درجہ حرارت 100 ڈگری ہے)۔

(2) پانی کے مواد میں اضافہ کے ساتھ، شکل میموری polyurethane جھاگ کی کثافت آہستہ آہستہ کم ہوئی، کمپریشن طاقت پہلے بڑھی اور پھر کم ہوئی، اور Tm آہستہ آہستہ بڑھ گیا۔