^l3.20.2. Kauczuki poliuretanowe

Elastomery poliuretanowe stanowią następną obok pianek grupę tworzyw poliuretanowych* Stosowane są one przede wszystkim w przemyśle gumowym, zastępując w wielu przypadkach kauczuki ćienowe*

Elastomery poliuretanowe otrzymuje się podobnie jak inne poliureta­ny przez reakcję addycji dwuizocyjanianów z wielkocząsteczkowymi alko­holami lub innymi związkami zawierającymi czynne atomy wodoru. Proces otrzymywania elastomerów poliuretanowych prowadzony jest w ten sposób, aby zapewnić uzyskanie odpowiednio długich jL usieciowanych łańcuchów. Surowcami wyjściowymi w procesie wytwarzania elastomerów poliuretano­wych są oligomeryczne poliestry lub polietery zakończone grupami wo­dorotlenowymi oraz dwuizo cyjaniany* Obecność pierścieni aromatycznych, a także zwiększenie liczby wiązań uretanowych w cząsteczce poliuretanu wpływa na usztywnienie jej łańcucha, a więc zwiększenie wytrzymałości przy równoczesnym zmniejszeniu elastyczności, natomiast obecności wią-zania eterowego oraz rozgałęzienie łańcucha zwiększają elastyczność po­liuretanu, a obniżają jego wytrzymałość*

154

Elastyczności sprężystość poliuretanu zależą od siły wiązań między-cząsteczkowych, od stopnia uporządkowania łańcuchów oraz od ewentualnej obecności krystalitów.

Tworzenie się elastomerów poliuretanowych zachodzi zwykle w trzech etapach:

1/ tworzenie prepolimeru,

2/ przedłużenie łańcucha prepolimeru,

3/ sieciowanie.

Prepolimer otrzymuje się w reakcji dwuizocyjanianu z poliestrem lub polieterem. Ilość dwuizocyjanianu musi być tak dobrana, aby uzyskać pro­dukt z izocyjanianowymi grupami końcowymi. W dalszym etapie następuje wzrost łańcucha podczas reakcji prepolimeru ze związkami zawierającymi przynajmniej dwie grupy reaktywne z czynnymi atomami wodoru_ftakimi jak woda, glikole, dwuaminy, aminoalkohole, siarkowodór i kwasy dwukarboksy-lowe.

Trzecim etapem wytwarzania elastomerów poliuretanowych jest proces sieciowania. Długie cząsteczki polimeru wiążą się wówczas w siatkę prze­strzenną, tworząc trójwymiarowe makrocząsteczki. Tak utworzony elasto­mer wykazuje odpowiednie właściwości mechaniczne. Sieciowanie polimerów uretanowych przeprowadza się, następującymi sposobami:

1/ przez dodatek trójfunkcyjnych alkoholi lub izocyjanianów,

2/ przez reakcję siarki lub nadtlenków z wiązaniami podwójnymi nie­nasyconych poliestrów,

3/ przez trimeryzację grup izocyjanianowych, którymi zakończone są - łańcuchy polimeru.

W zależności od sposobu wytwarzania kauczuki poliuretanowe dzieli się na elastomery lane, walcowane i termoplastyczne.

Elastomery lane wytwarzane są przez zmieszanie komponentów w stanie ciekłym i wlewanie ich do odpowiednich form. W formach zachodzą procesy sieciowania, prowadząc do zestalenia się polimerów, które przybierają postać kauczukopodobnego ciała stałego. Po wyjęciu z formy ukształtowa­ne elastomery są poddawane dodatkowym procesom utwardzania.

Elastomery walcowane wytwarzane są w procesach podobnych do stosowa­nych w przemyśle gumowym. W procesie tym rozróżnia się dwa etapy: otrzy­mywania polimeru i sieciowania na walcach. Polimer wytwarzany może być metodą jednoetapową lub prepolimerową. Zwykle stosuje się mały nadmiar grup wodorotlenowych, a czynnikiem sieciującym jest trójizocyjanian. Gdy poliuretan zawiera grupy nienasycone lub grupę metylenową można przeprowadzać jego utwardzanie, sieciując go nadtlenkami lub siarką.

155

Elastomery termoplastyczne otrzymywane są podobnie jak elastomery walcowane metodą jednoetapową lub prepolimerową. Po przedłużeniu^ łańcu­cha otrzymuje się elastomery rozpuszczalne z tym, że wybitny charakter termcplastyczny mają produkty liniowe nie zawierające wolnych grup izo-cyjanianowycłu Do drugiej grupy poliuretanów termoplastycznych należą polimery mające nadmiar grup izocyjanianowych, a które w temperaturze poniżej 375° K /100°C/ zachowują się jak elastomery usieciowane. Upla­stycznienie ich-następuje dopiero w temperaturze, w której zachodzi dy-socjacja wiązań alofanianowych lub biuretowych, powodujących sieciowa­nie.

Elastomery termoplastyczna najczęściej przerabiane są metodą formo­wania wtryskowego lub przez wytłaczanie* Metodą wtryskową wytwarza się podeszwy i obcasy, a także koła zębate*

Właściwości elastomerów poliuretanowych

Kauczuki poliuretanowe charakteryzują się dobrą wytrzymałością, ela­stycznością, dostateczną twardością, dobrymi własnościami izolacyjnymi oraz odpornością na działanie różnych czynników chemicznych* Niemniej jednak są mało odporne termicznie, co ogranicza zastosowanie tam* gdzie występuje tarcie np. do produkcji opon*

Przeciętne ich właściwości zależnie od budowy poliuretanu są następu­jące:

!Vardość w skali B wg Shorre'a 59-85

7 Wytrzymałość na rozciąganie, Pa 2₉8 i 4,5* 10

Wydłużenie maksymalne, % 170 - 640

Dobre właściwości elastomerów poliuretanowych powodują cora£ to wię­ksze zastosowanie kauczuku poliuretanowego, który wypiera kauczuk na­turalny, syntetyczny i- inne tworzywa*

/

3«20.4. Kleje poliuretanowe

Kleje poliuretanowe można podzielić na trzy ogólne grupy;

- kleje połiizocyjanianowe,

^m prepolimerowe jednokomponentowe,

m prepolimerowe dwukomponentowe•

i

Kleje połiizocyjanianowe oparte są na trójizocyjanianach, które rea­gują z wodą zawartą w powietrzu lub z aktywnymi ugrupowaniami /np« gru­pami wodorotlenowymi włókien celulozowych/*

Kleje jednokomponentowe są sporządzone podobnie dak powłoki jednokom-ponentowe w reakcji izocyjanianów ze związkami z czynnym wodorem, pro­wadzonej z nadmiarem izocyjanianu. Jako składniki wyjściowe do otrzymy-

■ " ,-' • ■ ^:.-%' • ■ " ' > .. ''.'..'.'•■■- v.-;- ';• ^:' ; ' '■?']'

158

wania klejów prepo lime rowy eh stosowane są polietery, poliestry,olej ry­cynowy, glikole i dwuaminy oraz reagujące z nimi dwuizocyjaniany. Czą­steczki powstałego prepolimeru zakończone są wolnymi grupami izocyjanian nowymi, które w reakcji z parą wodną znajdującą się w powietrzu powodu­ją sieciowanie prepolimeru i utwardzanie warstewki kleju.

Kleje dwukomponentowe składają się z dwóch podstawowych składników: polioli i dwizocyjanianów, które w chwili zmieszania reagują ze sobą z równoczesnym usieciowaniem spoiny klejowej,' w analogiczny sposób jak w przypadku dwukomponentowych powłok poliuretanowych. Jako komponenty poliolowe stosuje się alkohole wielowodorotlenowe, polialkohol winylowy, poliestry, polietery, olej rycynowy i elastomery, posiadające łańcuchy zakończone grupami wodorotlenowymi.

Spoiny wytworzone z klejów dwukomponentowych charakteryzują się naj­lepszą wytrzymałością ze wszystkich typów klejów poliuretanowych.

Kleje poliuretanowe znalazły zastosowanie do łączenia metali z me­talami i tworzywami sztucznymi, do sklejenia gumy z włókninami, tkani* nami i metalami, do klejenia drewna, porcelany, skóry oraz dla przykle­jenia pianki poliuretanowej do tkanin, betonu i metali.

---