Как молекулярная формула полиуретана влияет на разработку продукта

Полиуретаны — невероятно универсальные пластиковые материалы, которые стали играть важную роль в продуктах, которые люди используют каждый день. Полиуретаны были изобретены в 1937 году доктором Отто Байером и в основном использовались в качестве заменителей каучука во время Второй мировой войны. К 1950-м и 60-м годам полиуретаны использовались в эластомерах, клеях и гибких амортизирующих пенах.

Сегодня этот материал настолько распространен, что его можно найти практически в любом продукте в любой крупной отрасли. Общие области применения включают кожаную одежду, системы теплоизоляции, спойлеры в автомобилях, хирургические простыни и многое другое.

Как возможно, что полиуретаны могут принимать так много совершенно разных форм? Все сводится к химической формуле полиуретана. Вот что должны знать инженеры и команды разработчиков о различных типах полиуретанов, почему состав полиуретана имеет значение и как состав может повлиять на их конечные детали.

Полиэфир и полиэстер — в чем разница?

Чаще всего полиуретаны получают из полиэфиров и полиэфиров. Оба обладают эластичными свойствами, оба могут иметь любую твердость, и оба имеют множество применений в различных отраслях. Однако полиэфир и полиэстер не взаимозаменяемы. Инженеры должны ознакомиться с основными различиями между этими двумя материалами, чтобы убедиться, что они выбирают наиболее подходящий полиуретановый пластик для своего применения.

Полиэфирные полиуретаны используются в более мягких уретанах (твердость ниже 90А) и известны своей высокой устойчивостью к порезам, истиранию, разрыву и растворителям. Они могут выдерживать более высокие температуры дольше, чем полиэфир-полиуретаны, и имеют более высокую прочность на растяжение. Полиэстер также является отличным выбором для поглощения ударов и широко используется в приложениях, требующих гашения вибрации. К популярным областям применения относятся ролики для банковского оборудования, бамперы и автоматические зажимы.

Однако у полиэстера есть свои недостатки. Материал, как правило, имеет плохую влагостойкость и не рекомендуется для деталей, которые будут подвергаться воздействию воды или среды с высокой влажностью. Гидролиз нарушит физические свойства материала.

Полиэфир-полиуретаны, с другой стороны, используются в более твердых уретанах (твердость выше 90А) и, как правило, обладают большей влагостойкостью и более динамическими свойствами, чем полиэфир-полиуретаны. Этот материал также имеет лучший отскок, лучшую низкотемпературную гибкость и лучше работает в высокоскоростных приложениях. Его превосходные механические свойства также делают его подходящим для деталей, которые будут подвергаться нагрузкам от средних до высоких.

Популярные области применения полиэфира включают колеса коньков, колеса лифта, ролики для формования листового металла и различные безопасные для пищевых продуктов изделия. Несмотря на то, что полиэфир используется в более твердых уретанах, этот материал на самом деле обладает меньшей устойчивостью к истиранию, чем полиэстер, и с большей вероятностью рвется. Кроме того, обычно он стоит дороже.

Почему важна рецептура полиуретана

Чтобы понять, почему состав полиуретана так важен, полезно понять основы химии полиуретанов. Полиуретаны создаются в результате химической реакции между полиолом и изоцианатом, которая создает форполимер. Затем этот форполимер сшивается с отвердителем с образованием полиуретана. Эта химическая формула полиуретана может показаться простой, но есть много возможностей для сложности и вариативности.

В качестве примера возьмем термореактивные полиуретаны. Как правило, эти виды полиуретанов состоят из основных цепей TDI или MDI, которые соответственно обеспечивают хорошие механические свойства при высоких и низких температурах, в сочетании с химическими связями на основе эфира или сложного эфира. Полиуретаны на основе сложного эфира включают два атома кислорода и два атома углерода, в то время как полиуретаны на основе простого эфира включают только один атом кислорода и два атома углерода.

Каждая уникальная комбинация этих основ и химических связей придает полученному материалу различные физические свойства. Существуют также десятки химических веществ, которые можно использовать для отверждения полиуретанов, а также возможность смешивания отвердителей и добавок для создания чего-то совершенно нового.

Учитывая все эти факторы, можно создавать, казалось бы, бесконечное разнообразие составов, внося небольшие коррективы в химическую формулу полиуретана. Вот почему инженеры и группы разработчиков должны оценивать все аспекты будущего полиуретанового пластика и избегать выбора материала на основе одного или двух критериев.

Если два полиуретановых надувных мяча имеют одинаковую твердость, но разный химический состав, один может упасть на пол, а другой подпрыгнуть. Чтобы окончательная деталь работала точно так, как должна, инженеры и группы разработчиков должны тщательно учитывать состав полиуретана в процессе разработки продукта.

Позвольте Fast Radius стать вашим гидом по рецептуре полиуретана

Подводя итог, можно сказать, что полиэфирные полиуретаны лучше подходят для составов с меньшей твердостью, высокотемпературных применений и деталей, требующих поглощения ударов или вибрации. Полиэфирные полиуретаны лучше подходят для составов с более высокой твердостью, высокоскоростных или высоконагруженных применений, а также деталей, которые будут подвергаться воздействию воды.

Группы разработчиков и инженеры должны оценить уникальные химические составы любого перспективного полиуретана, чтобы убедиться, что их конечные детали обладают желаемыми свойствами и отвечают всем критическим требованиям. Может помочь сотрудничество с опытным партнером-производителем.

Fast Radius может помочь командам разработчиков разобраться во всех сложностях состава полиуретана, чтобы они могли выбрать правильный полиуретановый пластик для своего конкретного случая использования. Наша талантливая команда дизайнеров, консультантов и инженеров знает, насколько важен выбор материалов, и может помочь правильно начать проект. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать работу и узнать больше о предлагаемых нами услугах.

Для ознакомления с обзорами других материалов и другими отраслевыми ценностями ознакомьтесь с нашими недавними статьями в учебном центре Fast Radius.

Готовы создавать детали с помощью Fast Radius?

Начать цитату