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烟台博尔化学工业有限公司总经理——唐建功空间
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聚氨酯产品损坏原因的简单分析(二)   (2021/7/14 9:56:50)  发表博文

本篇为聚义堂108将唐建功原创,转载必须与聚义堂取得联系,并标明文章出处!违者必究!

 

  磨损现象的分析:

  区分光滑表面还是粗糙表面?运行速度或工作频率的快慢?接触材料或环境的特性?

  首先,实验室里的测试数据--泰伯磨耗、阿克隆磨耗还有DIN磨耗等,都是接触一个相对粗糙的表面,施以固定的负荷,以固定的速度运行,然后看损失的体积,还有看磨痕的宽度的。这个指标是材料的固有特性,可以评价产品加工是否达标,或者说是提供一个最基本的使用参考,但绝不是使用寿命的表征指标。

  举例而言,一般来说的同等硬度下同样的多元醇TDI体系与MDI体系的磨耗测试结果相差不大。但实际使用中却很有趣,因为有的使用场合两者几乎相差不大,例如低速脚轮,低频大孔筛,洗煤筛,天轮衬块等;但有的应用场合二者的差异是巨大的,例如石油清管器,钢管测压堵头,凡尔胶皮,活塞头皮碗,驰张筛网等等。原因何在?

  影响磨损性能的还有以下几个因素:

  1、抗撕裂性能。当物料是坚硬且尖锐的时候,抗撕裂性能对使用寿命的影响是第一位的。抗撕裂性能MDI体系优于TDI体系。

  2、介质影响:油或水的增塑影响;还有水解等降解因素。所以要寻找合适的聚氨酯体系,是用TDI的还是MDI的?聚酯的还是聚醚的?聚己内酯的还是聚碳酸酯的?

  3、动态生热和耐疲劳性能,MDI体系的动态性能是比较好的;PPDI、NDI等更好。

  4、通过添加硅类、氟类或超高聚乙烯微粉等降低摩擦系数的方式会得到一个极好的磨耗测试结果,在某些实际使用中也是有一定作用的。

  以筛网为例:

  低频筛/大孔筛多使用TDI聚酯MOCA体系,在原料合格,配比准确,硫化充分的条件下产品性能是满足煤矿或金矿的使用的,MDI体系的并没有发现有太大的优势。

  洗煤筛,筛面使用聚醚体系的聚氨酯,使用寿命会明显提高。

  用于精细筛分的高频筛就必须考虑材料的耐介质性能和抗撕裂切割性能。

  用于高频驰张筛,那么材料的动态性能是排第一位的,国外使用的是动态性能优秀的NDI体系的聚氨酯材料。

 

  四、耐热性能对寿命的影响。(今天不讲高温环境的使用,只讲聚氨酯的生热)

  聚氨酯极性强,生热大,更关键的是聚氨酯散热太慢,当生热速度远大于放热速度时,温度就急剧上升,甚至短时间内产生熔融现象。以轮子为例,我们都知道MDI体系动态性能和抗撕裂性能都优于TDI体系,但是MDI/BG做的轮子生热反而比TDI/MOCA的还快,原因就是温度上升后硬度迅速下降,变形增大后生热更快了。

  聚氨酯受热首先硬度会下降(虽然TDI/MOCA体系硬度下降的不明显),同时其它机械性能也是下降的,尤其是模量和抗撕裂性能,因此我们不能以常温下获取的性能指标做为选材料的依据。例如,脚轮在低速下短时间工作时,TDI聚酯和TDI聚四氢呋喃醚几乎无差距,提速或长时间使用后聚酯生热明显快于聚醚,低游离聚醚体系动态性能好,生热明显优于普通PTMG,同样的工作条件下使用寿命明显提高;MDI/BG体系虽然动态性能比低游离略有优势,但存在升温硬度快速下降的现象,但是MDI体系选择HQEE扩链扩链做轮子时,动态性能好,同时刚性提高,所以其生热要远远小于TDI低游离体系做的轮子。

  高速摩擦(旋转)也会导致温度上升,典型的应用是纺织摩擦轮和导轮。

  高速的往复拉伸或压缩运动也会生热,例如驰张筛,减震块、密封件,这种应用条件下,生热还会产生更大的形变,甚至发生断裂,而且介质更容易损坏聚氨酯产品。尤其是高压高频工作状态下的密封圈,会短时间失效导致漏油。

  在这种高速/高频工作条件下,材料必须生热少或慢,材料本身必须在高温下保持一定的硬度或刚性,因此我们可以选择的原料体系不多,NDI、PPDI和TODI肯定是第一选择,MDI/HQEE体系也是一个比较好的选择,关于HQEE个人不建议添加HER混合使用。

  五: 在这里讲的几个影响因素有一个前提,即产品合成是完美的,但是我们合成过程中也会遇到各种问题

  1、原料:

  多元醇原料的影响:水分,反应活性--酸值/催化剂种类和含量,分子量分布等。

  异氰酸酯影响:水解氯含量,二聚体或多聚体含量,色数。

  2、NCO%配比失调,计量错误或NCO自聚(受热/催化剂过量)或吸潮导致NCO变化从而引起的固化剂实际用量与理论值产生巨大偏差,结果可能是过量的固化剂以增塑剂形式存在或固化剂量不足导致NCO过度交联,此时的物性手感基本正常,但实际性能是不达标的。以90A的聚氨酯弹性体为参照物,如果材料的强度超过20兆帕,那么3mm直径的料条是一般人拉不断的,但是90A的强度我们认为达到45兆帕才是合格的或者说是及格的,还称不上是优秀,所以用手扯一下判断强度意义不大,当然,用手可以拉断的肯定是不合格的。

  硫化和后硫化温度/时间不达标。可以通俗的认为是不熟吧。聚氨酯的合成虽然是放热反应,但是后期反应也是需要时间和热量的。尤其是厚制品,它熟化的时间更长。对于一些特殊体系,熟化时间和次数要求更严格,例如NDI体系聚氨酯

 

本文作者唐建功:1996年毕业于北京化工大学,从事聚氨酯弹性体TPU、CPU生产及后加工20多年,现任烟台博尔化学工业有限公司总经理。除自己生产弹性体产品外,他还为弹性体制品企业提供技术服务。

想找他为您解决生产中的应用难题吗?欢迎联系:13606451716

 

分类:弹性体应用 评论: 浏览:
关键词:聚氨酯 弹性体 损坏 
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