Закономерности формирования термомеханических и усталостных свойств микроячеистых полиуретанов

• Автор: Тет Кхаинг Тун
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

1. Литературный обзор.

1.1. Особенности формирования структурномеханических и

усталостных свойств полиуретановых эластомеров

1.1.1. Общие требования к структуре эластомеров обеспечивающей высокую усталостную выносливость

1.1.2. Строение полиуретановых эластомеров

1.1.3.Влияние природы и молекулярной массы полиэфира

1.1.4. Влияние концентрации жестких сегментов.

1.1.5. Влияние природы изоцианата.

1.1.6. Влияние изоцианатного индекса

1.2. Особенности изменения структуры полиуретанов при

механическом воздействии

1.3. Модификация структуры и свойств полиуретанов при
термообработке
1.4. Особенности структуры и физикомеханических свойств
микроячеистых полиуретанов
1.5. Прогнозирование усталостных свойств полиуретановых
эластомеров.
1.5.1. Оценка усталостных свойств эластомеров.
1.5.2. Прогнозирование работоспособности эластомеров по изменению показателей физикомеханических свойств
при циклическом воздействии
1.5.3. Возможности предсказания работоспособности полиуретановых эластомеров на основании показателей термомеханических свойств
2. Методическая часть.
2.1. Объекты исследования
2.1.1. Исходные материалы.
2.1.2. Технология получения ФОЭ на основе МНУ.
2.1.3. Технология изготовления амортизаторов ЛПУ1 на основе СКУПФЛ
2.2. Методы исследования.
2.2.1. Методы исследования структурномеханических свойств полиуретанов
2.2.1.1. Определение показателей структурно
механических свойств на приборе СМИПРХТУ.
2.2.1.2. Методы оценки усталостных свойств полиуретанов.
2.2.2. Метод дифференциальносканирующей калориметрии
2.2.3. Оценка объемной степени набухания полиуретанов
2.2.4. Определение характеристической вязкости для оценки степени изменения структуры.
3. Экспериментальная часть.
3.1. Разработка ускоренного метода оценки длительной
работоспособности материала МПУ.
3.1.1. Влияние показателей физикомсханических свойств на работоспособность МПУ.
3.1.2. Разработка термомеханического метода оценки работоспособности МПУ.
3.2. Исследование влияния изоцианатного индекса на
термомеханические свойства МПУ
3.3. Исследование закономерностей усталостного разрушения
3.3.1. Исследование процесса роста трещин в МПУ при
циклическом воздействии
3.3.2. Закономерности изменения структурномеханических
свойств МГТУ при циклическом нагружении.
3.4. Исследование возможности модификации структурномеханических и усталостных свойств МПУ
3.4.1. Влияние термообработки
3.4.2. Влияние химической природы изоцианата.
3.5. Особенности разрушения формообразующих элементов
протезноортопедических изделий из МПУ.
3.6. Исследование термомеханических и усталостных свойств полиуретановых амортизаторов на основе СКУПФЛ
3.6.1. Влияние изоцианатного индекса на структурномеханические и усталостные свойства полиуретанов на основе СКУПФЛ 0
3.6.2. Влияние предварительного механического нагружения
на механические свойства ПУ на основе СКУПФЛ
4. Выводы
5. Литература
6. Приложение.
ВВЕДЕНИЕ


Однако единое представление о характере влияния плотности сетки на усталостные свойства эластомеров отсутствует. Известно что, с одной стороны, увеличение плотности сетки приводит к увеличению прочности, что может привести к повышению усталостной выносливости. Но при увеличении плотности сетки уменьшается способность эластомера к ориентации 4, 6, что должно отрицательно сказаться на его усталостном поведении. Повидимому, для каждого эластомера существует оптимальная величина плотности сетки, обеспечивающая максимальную усталостную выносливость. Исходя из вышеизложенного, представляется возможным сформулировать несколько общих требований к структуре эластомера, обеспечивающей улучшенную усталостную выносливость. В общем случае предпочтительно простое химическое строение эластомера без громоздких и сильно полярных групп. Пространственная сетка должка быть сравнительно редкой, регулярной и стабильной при механических воздействиях, обеспечивающей высокую подвижность и возможность ориентационного кристаллизационного упрочнения цепей эластомера при многократном нагружении. Главной особенностью строения линейных сегментированных полиуретановых эластомеров, которые могут служить аналогами полимеросновы микроячеистых полиуретанов МПУ, является чередование в их макромолекулах двух видов блоков гибких олигоэфирных и жестких, построенных из звеньев диизоцианата и удлинителя цепи диола, диамина 3,. В силу термодинамической несовместимости гибких и жестких блоков, последние выделяются в отдельную микрофазу, образуя агрегаты домены. При этом если гибкие блоки обеспечивают эластичность материала, то домены жестких блоков структурируют систему, играя роль полифункциональных узлов физической пространственной сетки, или частиц активного наполнителя 3, , . Благодаря наличию в полиуретанах полярных гругш , , СОС фазовое разделение вынуждено проявлять себя на фоне образования большого количества разнообразных водородных связей . Исследование методом количественной ИКспектроскопии полиуретанов различного химического строения показало, что практически все группы связаны водородными связями . Водородные связи двояко влияют на образование доменной структуры. С одной стороны водородные связи полиэфир жесткий сегмент препятствуют фазовому разделению. С другой стороны водородные связи между полиуретановыми группами являются дополнительным стабилизирующим фактором доменной структуры рис. Рис. Схематическое изображение расположения в сегментированных полиуретанах жестких блоков на основе МДИ, приводящее к образованию Нсвязей удлинитель цепи 1,4бутандиол . Поэтому узлы пространственной сетки полиуретанов, кроме доменов жестких блоков, образованы также единичными водородными связями как внутри полиэфирной матрицы, так и между полиэфиром и полярными группами жесткого блока. При избытке диизоцианата дополнительными узлами сетки являются поперечные химические связи биуретовые, аллофанатные 3,. Ведущую роль в формировании эксплуатационных свойств ПУ эластомеров играет степень сегрегации микрофазы жестких блоков, определяющая совершенство их структуры и стабильность при механическом воздействии . В свою очередь, степень сегрегации жестких блоков зависит от природы и молекулярной массы полиэфирного и изоцианатного компонентов, концентрации жестких блоков, числа связей между гибкими и жесткими блоками, которые препятствуют объединению последних в домены, плотности химических поперечных связей. Поэтому вопрос о структуре пространственной сетки и роли каждого, из перечисленных выше типов связей является весьма важным с точки, зрения прогнозирования и ре1улирования эксплуатационных свойств ПУ. Сложное строение пространственной сетки полиуретанов определяет многообразие температурных переходов, имеющих различную природу. Наиболее информативными методами изучения структуры ПУ являются методы ДСК , , термомеханического анализа ТМА , , релаксационной спектрометрии , . В общем случае, для анализа структуры сегментированных полиуретанов может быть использована схема рис. Рис.