Tính chất của cao su urethane ở nhiệt độ thấp

Vietrubber - Ống cao su giữ cuộn

Tính chất của vật liệu đàn hồi urethane phụ thuộc vào tỷ số của 3 thành phần: polyol khối lượng phân tử cao, diisocyanate và chất kéo dài mạch. Hai đoạn mềm và cứng xen kẽ nhau trong chuỗi phân tử polyurethane. Sự thay đổi về hàm lượng và bản chất của các đoạn mềm và cứng trong các giới hạn rộng dẫn đến nhiệt độ chuyển thủy tinh polyurethane thay đổi từ -60^oC tới -20^oC.

Phụ thuộc vào cấu trúc hóa học, khối lượng phân tử, mức độ phân tách vi pha và các yếu tố khác, sự kết tinh có thể quan sát được cả trong các khối mềm và cứng. Sự kết tinh của các đoạn cứng từ hexamethylene diisocyanate hoặc diphenylmethane diisocyanate hỗ trợ sự phân tách vi pha. Sự kết tinh của các đoạn mềm làm giảm sút tính đàn hồi, tăng mô-đun của polyurethane và độ cứng của chúng. Vì sự kết tinh xảy ra ở nhiệt độ thấp nhưng nhìn chung cao hơn Tg, nó quyết định tính kháng nhiệt độ thấp của polyurethane. Phụ thuộc vào loại, hàm lượng và khối lượng phân tử của đoạn mềm, nhiệt độ mà vận tốc kết tinh cao nhất T₁ có thể thay đổi từ –10°C tới +5°C.

Các đoạn mềm từ polyester của adipic acid và glycol loại polymethylene kết tinh do có cấu trúc thẳng. Khối lượng phân tử của đoạn polymethylene tăng làm tăng khuynh hướng kết tinh. Sự kết tinh có thể được ngăn chặn bằng cách biến tính polydiol hoặc làm rối sự đều đặn cấu trúc của nó. Polyurethane chứa các đoạn mềm từ polytetrahydrofurane có tính kháng nhiệt độ thấp trong thời gian ngắn và sự ổn định thủy phân tốt. Người ta thấy rằng sự kết tinh của polyurethane từ copolymer của tetrahydrofurane và ethylene oxide (ở –30°C) chỉ xảy ra khi M_n của oligomer lớn hơn 1700. Ngoài ra, khi giảm tính đều đặn của polyester, nhưng không thay đổi khối lượng phân tử của nó, khuynh hướng polyurethane kết tinh có thể được giảm đáng kể khi có cùng Tg. Vì vậy, tính kháng nhiệt độ thấp trong thời gian dài của polyurethane phụ thuộc trước hết vào khả năng kết tinh của thành phần polyol loại polyester.

Tham khảo từ tài liệu Low-Temperature Behaviour of Elastomers, M.F. Bukhina, S.K. Kurlyand, CRC Press, 2007, trang 149 - 150

(vtp-vlab-caosuviet)