лаба 3

Полиуретан – это целый класс синтезируемых полимеров, в молекулах которых присутствуют группы уретанов. В связи с тем, что молекулярная структура их может отличаться, технические характеристики и свойства полиуретанов могут быть различными. Но общее для всей группы полимеров является вязкость и высокая эластичность. По этой причине их относят к эластомерам. Эластомерами называют упругие материалы, которые могут растягиваться и принимать исходное положение, то есть ведут себя как резина. Полиуретаны – это полимерные соединения, содержание помимо других химических группировок повторяющуюся уретановую группу

Уретановая связь может быть получена либо реакцией полиприсоединения, либо реакцией поликонденсации, но для промышленного использования перспективна лишь реакция полиприсоединения между диизоцианатом и диолом [3].

Метод получения полиуретанов разработан в Германии и США одновременно и основан на взаимодействии диизоцианатов с гликолями, в результате которого происходит образование линейного полиуретана по общей схеме:

Химические заводы выпускают этот материал в трех формах: твердый (листовой, прутковый, гранулированный), текучий и пенистый.

Первый используется для выпуска прокладок, защитных манжет, втулок, сайлентблоков и уплотнителей прессов.

Жидкий используется для герметичного антикоррозийного покрытия самых разнообразных конструкций: бетонных перекрытий, кровли, поверхности грохотов, транспортерных лент. Он применяется как компонент в составе герметика, клея, лака, краски.

Пенистый применяется для утепления зданий, технологических устройств. Из него получаются легкие и эластичные подошвы для спортивной обуви, малонагруженные шины. 

Многообразие рецептур и способов вспенивания полиуретановых композиций позволяет изготавливать из них практически все типы материалов, изделий и конструкций, которые могут быть получены из газонаполненных пластмасс. В зависимости от модуля упругости полимерной матрицы пенополиуретаны (ППУ) подразделяются на эластичные, полужесткие и жесткие. Эластичные пенопласты в основном используются как амортизирующие материалы. Комфортность материала можно определить и количественно оценить по результатам измерения таких характеристик пеноматериала, как гистерезис, коэффициент прогиба, воздухопроницаемость и эластичность.

Структура пор – замкнутые или открытые поры – в большей степени определяет способность к сорбции воды. Формирование физико-механических характеристик: прочности на сжатие и изгиб осуществляется в результате сочетания двух основных характеристик – прочности полимера и ячеистой структуры пор.

Время гелеобразования – время от начала перемешивания смеси компонентов А и В до момента потери эластичности, когда из поднимающейся реакционной смеси при прикосновении стеклянной палочкой перестанут тянуться тонкие нити полимера.

Цель работы - получение ЭППУ различных плотностей методом заливки в открытой форме.

Таблица 1 - Реактивы, необходимые для лабораторной работы

Реактивы
Название	Количество	Химическая формула
Полиэфир	10 г
Гексаметилендиизоцианат (Ткип 127 0С при 1.3 кПа, Тпл - 67 0С, плотность 1046 кг/м3)	3,9 г
Глицерин	0,33 мл

Таблица 2 - Оборудование, необходимое для лабораторной работы

Оборудование

Полипропиленовые стаканчики

Стеклянная палочка

Схема установки

Рисунок 1 - Схема установки

Ход работы по стадиям с химическими реакциями

1. В пластиковом стаканчике к компоненту В добавили компонент А в соотношении 1:1. Затем активно начали перемешивать смесь (как можно быстрее). При этом засекли одновременно на двух секундомерах время в момент начала смешивания.

2. Как только началось вспенивание отключили 1 секундомер и получили время старта. Затем после поднятия пены с помощью стеклянной палочки проверили на потерю эластичности, то есть когда перестанут тянуться тонкие нити. В этот момент отключили 2 секундомер, получили время гелеобразования. Измерения проводились 3 раза.

Таблица 3 - Время до начала активного пенообразования

№ образца	Время, сек
1	60.5
2	55
3	60.3

Рисунок 2 - Получение полиуретана

Цель работы - определение кажущейся плотности и водопоглощения пенополиуретанов

Приборы и реактивы: штангенциркуль, нож, аналитические весы, пенополиуретан

Ход работы по стадиям

1. Для выполнения работы использовались два вида пенополиуретана: жёсткий и эластичный.

2. Вырезали из пенополиуретана кубики с помощью ножа и определили их размеры с помощью штангенциркуля и массы с помощью аналитических весов.

3. После определения кажущейся плотности образцов погрузили их в воду на 24 часа, после чего повторно взвесили их на аналитических весах.

Таблица 4 - Результаты измерений образцов пены

№	Длина, мм	Ширина, мм	Высота, мм	Масса, г	Кажущаяся плотность, кг/м3	Масса с водой, г	Водопоглощение, %
1	49.3	47.5	44.4	4.99	50.2
2	48.1	48.0	46.2	4.94	46.3
3	48.5	49.3	47.5	4.99	43.9
ср					46.8	-

Объем определили по формуле:

V = abc,

Где V – объем образца;

a, b, c – стороны образца, мм.

Кажущуюся плотность определили по формуле:

,

Где ρ – плотность образца, кг/м3;

m– масса образца, кг.

Водопоглощение определили по формуле:

где m – масса образца после погружения в воду;

– масса образца после погружения в воду;

– объём образца;

– плотность воды при 20 °С.

Исследования под микроскопом

Рассмотрели 3 образца: 2 сделанных в ходе лабораторной работы и промышленный. Рассмотрим данные полученные под микроскопом.

Рисунок 3

Рисунок 4

Рисунок 5

На рисунке 3 представлен промышленный образец, сделанный в процессе лабораторной работы. Мы видим закрытые поры в форме ровных и аккуратных многоугольников.

На рисунках 4 и 5 представлены лабораторные образцы. Один из которых был признан браком. Поры неаккуратные, разных размеров, отличаются друг от друга. Из этого следует, что образцы плохого качества. Это может быть связано со скоростью перемешивания, поскольку скорость перемешивания в аппарате значительно выше скорости перемешивания компонентов у человека.

Результаты работы

Мы получили двухкомпонентные жесткие ППУ. С помощью микроскопа рассмотрели полученные образцы и сравнили с промышленным образцом. ППУ с закрытыми ячейками имеет низкий коэффициент теплопроводности, а также хорошие показатели ветрозащиты и гидро-, пароизоляционных свойств. Гигроскопичность закрыто ячеистого ППУ низкая, показатели водопоглощения не превышают 1–2%. Материал почти не набирает влагу из воздуха или при погружении в воду и не требует нанесения слоя гидроизоляции. При значительном отсыревании вспененный ПУ со временем полностью высыхает.