البولي يوريثان هو مادة بوليمر شائعة ذات خصائص مادية وكيميائية قوية. عادة ما يصنعها رد فعل isocyanate و بوليول، لديها مقاومة جيدة للارتداء ، ومقاومة التآكل ، ومقاومة الأكسدة ، ومقاومة الحرارة. يتم استخدامها على نطاق واسع في حقول الصناعية والبناء والطبية والسيارات. ومع ذلك ، يتأثر أداء مواد البولي يوريثان بعوامل مثل أساليب التحضير ، والركاب ، والعمليات ، لذلك هناك حاجة إلى سلسلة من الاختبارات لتقييم أدائها.
التعريف والتصنيف
البولي يوريثان (PU) عبارة عن مادة بوليمر تم إنشاؤها بواسطة تفاعل الإيزوسيانات والبوليول (أو البولي ، البوليستر ، وهلم جرا.). يستخدم على نطاق واسع في البناء والنقل والطبية والأثاث والإلكترونيات والتعبئة والتغليف وغيرها من الحقول.
- البولي يوريثان الصلب: المعروف أيضًا باسم رغوة البولي يوريثان ، عادةً ما تستخدم في العزل ، عزل الحرارة ، ملء ، ونموذج ، مع عزل خفيفة ، وامتصاص الصوت ، وغيرها من الخصائص.
- البولي يوريثان الناعم: يُعرف أيضًا باسم المرن ، ويستخدم بشكل شائع في صنع الوسائد والمقاعد والوسائد والمراتب ومنصات الأحذية. لديها مرونة جيدة ، والراحة ، وارتداء المقاومة.
- طلاء البولي يوريثان: يستخدم بشكل رئيسي للطلاء السطحي ، مضاد للتآكل ، وغيرها من الحقول ، مع مقاومة كيميائية جيدة ، ومقاومة التآكل ، ومقاومة الماء ، وما إلى ذلك.
- polyurethane polyurethane: يستخدم بشكل أساسي في تصنيع العجلات ، والدرابزين ، وامتصاص الصدمات ، مع مرونة جيدة ، ومقاومة التآكل ، والمقاومة الكيميائية.
- ألياف البولي يوريثان: شائعة الاستخدام في تصنيع الأقمشة ، وسترات مضادة للرصاص ، ومواد عزل ، مع قوة خفيفة ، عالية ، مقاومة جيدة للتآكل ، وهلم جرا.
- منتجات البولي يوريثان الأخرى: مثل غراء البولي يوريثان ، ومانعة للتسرب ، والمواد اللاصقة للبناء ، لها آفاق تطبيقات واسعة.
التكوين والخصائص الأساسية
التكوين الأساسي
- Isocyanate: Isocyanate هي واحدة من المواد الخام الرئيسية للمواد البولي يوريثان ، وعادة ما تكون ثنائياتوسيانات أو بوليزوسيانات ، والتي تحتوي على مجموعتين من الإيزوسيانات (ن = C = O) في هيكلها الكيميائي.
- بوليول: البوليول هو مادة خام رئيسية أخرى من مواد البولي يوريثان ، بما في ذلك بوليول بوليول بوليول بوليول ، وهلم جرا. يحتوي بنيةها الكيميائية على العديد من مجموعات الهيدروكسيل (-OH).
- جزيئات السلسلة الطويلة: يتطلب تكوين مواد البولي يوريثان تفاعل الإيزوسيانات مع البوليول لإنتاج جزيئات طويلة السلسلة ، وبالتالي تشكيل البوليمرات.
خصائص المواد
- مقاومة التآكل الجيدة: لديها مقاومة جيدة للتآكل وهي مناسبة لتصنيع منتجات عالية القوة ومقاومة للإهانة.
- مقاومة جيدة للتآكل: لديها مقاومة جيدة للتآكل ويمكن استخدامها لتصنيع المنتجات ذات مقاومة التآكل.
- مقاومة جيدة لدرجة الحرارة العالية: لديها مقاومة جيدة لدرجة الحرارة العالية ويمكن استخدامها لتصنيع المنتجات في بيئات درجات الحرارة العالية.
- يمكن تحضيرها في أشكال مختلفة: يمكن تحضيرها في أشكال مختلفة من خلال عمليات التحضير المختلفة ، مثل الرغوة الصلبة ، الرغوة الناعمة ، الطلاء ، المطاطية ، وهلم جرا.
طريقة التحضير وتدفق العملية
عادة ما يتم تحضير مواد البولي يوريثان بواسطة طريقة خلط ما قبل البوليمر ، وتدفق العملية المحدد كما يلي:
- تحضير المواد الخام: اخلطي الإيزوسيانات والبوليول بنسبة معينة ، والتي عادة ما يجب القيام بها في ظل ظروف درجة حرارة ورطوبة معينة لتجنب الرطوبة في المادة.
- خلط التفاعل: أضف الإيزوسيانات المختلطة والبوليول في الخلاط ، والتحكم في درجة حرارة التفاعل والوقت ، وجعلها تتفاعل لإنتاج مادة البولي يوريثان.
- علاج الاستقرار: يجب تثبيت مادة البولي يوريثان بعد رد الفعل لتحسين استقرار الأداء.
- المعالجة والقولبة: يتم تحضير مواد البولي يوريثان المستقرة في أشكال مختلفة عن طريق المعالجة والمعدات.
يمكن تعديل العملية المحددة وتحسينها وفقًا لاحتياجات التحضير المختلفة ، على سبيل المثال ، يمكن إضافة إضافات أثناء عملية خلط التفاعل لتحسين سرعة البلمرة وتقليل اللزوجة ، ويمكن اختيار طرق التشكيل المختلفة أثناء عملية المعالجة والتشكيل ، مثل صب الحقن ، التقويم ، والرش. تجدر الإشارة إلى أن ظروف التفاعل يجب التحكم فيها أثناء تحضير مواد البولي يوريثان من أجل تجنب توليد المواد المتطايرة الضارة. أيضًا ، يجب تحسين عملية صياغة وإعداد مواد البولي يوريثان وفقًا لمتطلبات التطبيق المختلفة من أجل الحصول على أداء أفضل.
طرق اختبار الخصائص الفيزيائية
تنطبق طرق الاختبار المختلفة على مؤشرات الأداء الفعلي المختلفة ، لذلك من الضروري تحديد طريقة الاختبار المناسبة وفقًا للاحتياجات والأغراض المحددة عند إجراء الاختبارات للحصول على نتائج اختبار دقيقة. في الوقت نفسه ، يجب اتباع معايير الاختبار والمواصفات لضمان موثوقية ودقة عملية الاختبار.
- اختبار الكثافة: قياس كتلة وحجم المادة لحساب كثافتها ، وطرق الاختبار الشائعة هي إزاحة الماء طريقة و نزوح الغاز طريقة.
- اختبار الصلابة: يستخدم لتوصيف صلابة ومرونة المادة ، طرق الاختبار شائعة الاستخدام صلابة روكويل، صلابة بار ، صلابة Dürr ، وهلم جرا.
- اختبار الشد: طرق الاختبار شائعة الاستخدام هي آلات اختبار الشد وآلات اختبار المواد الشاملة.
- اختبار الضغط: أساليب الاختبار الشائعة لها آلات اختبار الضغط.
- اختبار الانحناء: طرق الاختبار الشائعة هي اختبار ثني من ثلاث نقاط واختبار الانحناء من أربع نقاط.
- اختبار التآكل: طرق الاختبار الشائعة هي اختبار التآكل المنزلق واختبار ارتداء الدوران.
- اختبار الأداء الحراري: طرق الاختبار الشائعة هي اختبار معامل التمدد الحراري ، واختبار الموصلية الحرارية ، واختبار سعة حرارة محددة ، وما إلى ذلك.
- اختبار التأثير: يستخدم لاختبار التأثير المتانة ومقاومة التأثير للمادة ، استخدم اختبار تأثير Charpy للاختبار.
طرق اختبار الأداء الحراري
تتضمن طرق اختبار الخواص الحرارية لمواد البولي يوريثان ما يلي:
- اختبار معامل التمدد الحراري: يستخدم لاختبار كمية التوسع الخطي أو السائبة للمادة الناتجة عن التغيرات في درجة الحرارة ، وعادة ما باستخدام مقياس معامل التمدد الحراري للاختبار.
- اختبار التوصيل الحراري: يستخدم لاختبار الموصلية الحرارية للمادة ، وعادة ما باستخدام مقياس الموصلية الحرارية للاختبار.
- اختبار معدل التمدد الحراري: يستخدم لاختبار معدل التمدد الحراري للمادة ، وعادة ما باستخدام مقياس التمدد الحراري للاختبار.
- اختبار درجة حرارة التحلل الحراري: يستخدم لاختبار الاستقرار الحراري للمادة في درجات حرارة عالية ، وعادة ما باستخدام أداة التحلل الحراري للاختبار.
- اختبار سعة الحرارة المحدد: يستخدم لاختبار السعة الحرارية المحددة للمادة ، وعادة ما باستخدام المسعر التفاضلي للمسح الضوئي للاختبار.
طرق اختبار الأداء الكهربائي
تتضمن طرق اختبار الخواص الكهربائية لمواد البولي يوريثان ما يلي:
- اختبار المقاومة: يستخدم لاختبار مقاومة المادة ، وعادة ما باستخدام طريقة الطرفية الأربعة للاختبار.
- اختبار مقاومة العزل: يستخدم لاختبار خصائص العزل للمادة ، وعادة ما باستخدام اختبار مقاومة العزل للاختبار.
- اختبار الخسارة الثابتة العازلة وعزل الكهرباء: يستخدم لاختبار الخصائص العازلة للمادة ، وعادة ما باستخدام اختبار فقدان العزل الكهربائي للاختبار.
- اختبار الجهد التدمير: يستخدم لاختبار جهد تدمير المادة ، وعادة ما باستخدام اختبار كورونا عالي الجهد للاختبار.
طريقة اختبار المقاومة الكيميائية
تشمل طرق اختبار المقاومة الكيميائية لمواد البولي يوريثان ما يلي:
- اختبار مقاومة الحمض والقلوي: يستخدم لاختبار مقاومة التآكل للمواد في الوسائط الحمضية والقلوية ، وعادة ما تستخدم طريقة الانغماس أو طريقة الرش للاختبار.
- اختبار مقاومة المذيبات: يستخدم لاختبار مقاومة المادة للحل في المذيبات العضوية ، وعادة ما باستخدام طريقة الانغماس أو طريقة الرش للاختبار.
- اختبار مقاومة الأكسدة: يستخدم لاختبار مقاومة الأكسدة للمادة تحت عمل عوامل المؤكسدة ، وعادة ما تستخدم طريقة التدفئة أو طريقة الانغماس للاختبار.
- اختبار مقاومة الأشعة فوق البنفسجية: يستخدم لاختبار مقاومة شيخوخة الضوء للمادة تحت تشعيع الأشعة فوق البنفسجية ، وعادة ما باستخدام اختبار الشيخوخة للأشعة فوق البنفسجية للاختبار.
طريقة اختبار مقاومة التآكل
تتضمن طرق الاختبار لمقاومة التآكل لمواد البولي يوريثان ما يلي:
- اختبار التآكل: يستخدم لاختبار أداء المادة تحت عمل الاحتكاك والارتداء ، وعادة ما باستخدام اختبار التآكل الدوار ، أو اختبار التآكل المنزلق ، أو اختبار ارتداء العجلات الكاشطة للاختبار.
- اختبار ارتداء التأثير: لاختبار أداء المادة تحت عمل التأثير والتآكل ، وعادة ما باستخدام اختبار ارتداء التأثير.
- اختبار معامل الاحتكاك: يتم استخدامه لاختبار أداء المادة تحت عمل الاحتكاك ، وعادة ما باستخدام اختبار معامل الاحتكاك.
مجالات التطبيق والتوقعات
تحتوي مواد البولي يوريثان على خصائص مادية وكيميائية وميكانيكية ممتازة ، وبالتالي يتم استخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات ، بما في ذلك:
- مجال البناء: يستخدم في عزل الحرارة ، عزل الصوت ، العزل المائي ، ومكافحة التآكل ، مثل لوحة العزل ، طلاء مقاوم للماء ، مواد قائمة على الإسفلت ، وما إلى ذلك.
- مجال النقل: يستخدم في تصنيع السيارات والطائرات والقطارات وغيرها من وسائل النقل ، مثل الهيئات والمقاعد والإطارات والأختام وما إلى ذلك.
- حقل الأثاث: يستخدم في تصنيع الأثاث والمراتب ، مثل الأرائك ، والمراتب ، والكراسي ، والوسائد للتدليك ، وهلم جرا.
- المجال الطبي والصحي: يستخدم في تصنيع المعدات الطبية والأعضاء الاصطناعية ، مثل القلوب الاصطناعية والعظام الاصطناعية والمحاقن وما إلى ذلك.
- الحقول الإلكترونية والكهربائية: تستخدم في تصنيع المكونات الإلكترونية ، والمواد العازلة ، والكابلات ، مثل المكونات الإلكترونية والأسلاك ومواد عزل الكابلات وما إلى ذلك.
في المستقبل ، مع التقدم المستمر للعلوم والتكنولوجيا والتحسين المستمر لعملية إعداد مواد البولي يوريثان ، ستستمر حقول تطبيق مواد البولي يوريثان في التوسع ، خاصة في مجال المواد الراقية ، مثل الطاقة الجديدة والمواد الجديدة ، سيكون للمواد البولي يوريثان احتمال تطبيق أوسع.
خاتمة
إن براعة البولي يوريثان والخصائص القوية تجعلها مادة مطلوبة في العديد من الصناعات. إن قدرتها على التكيف ، إلى جانب القدرة على أن يتم تشكيلها في أشكال مختلفة ، تضمن أهميتها المستمرة. مع استمرار التطورات التكنولوجية ، من المقرر أن تتوسع تطبيقات البولي يوريثان ، مما يعزز موقعه كمواد لا غنى عنه في الصناعات الحديثة.
