Samenstellers van coatings, lijmen, afdichtingsmiddelen en elastomeren (CASE), evenals makers van schuimen en elastische vezeltoepassingen, gebruiken een diverse familie polyolen om aan de specificaties voor productprestaties te voldoen. Deze polyolen omvatten polytetramethyleenetherglycolen (PTMEG), polypropyleenglycolen (PPG), op adipaat en ftalaat gebaseerde polyesters, polycaprolactonpolyolen en polycarbonaatpolyolen.
Het selecteren van de beste polyol voor een specifieke formule kan het verschil zijn tussen het maken van een product van hoge kwaliteit of een aanbod met lage prestaties. De sleutel voor een juiste materiaalkeuze is een goed begrip van de inherente kenmerken van elke polyolchemie, een niveau van business intelligence dat kenmerkend is voor het Ganrade-team. PTMEG is de belangrijkste polyol die wordt gebruikt in hoogwaardige polyurethaanelastomeren. Op PTMEG gebaseerde polyurethaan staan bekend om hun superieure weerstand tegen hydrolytische splitsing, goed behoud van mechanische eigenschappen bij lage temperatuur, hoge veerkracht, goede verwerkingseigenschappen en uitstekende mechanische en dynamische eigenschappen.
Prestatiekenmerken van polyolen voor CASE-toepassingen
Door spanning geïnduceerde kristallisatie van de zachte PTMEG-segmenten, exacte difunctionaliteit en lage zuurwaarden dragen allemaal bij aan de superieure mechanische eigenschappen van de bijbehorende polyurethaanelastomeren. Deze factoren maken PTMEG tot het materiaal bij uitstek voor verwerkers die gespecialiseerd zijn in wielen, riemen, banden, buizen, slijtvaste oppervlakken en vele andere producten.
Vergeleken met polyurethaan van het polyestertype vertonen de PPG-polyetherpolyolen ook uitstekende hydrolysebestendigheid en lage temperatuureigenschappen. Vergeleken met de PTMEG- en polyesterpolyolen hebben de PPG-polyolen echter inferieure mechanische eigenschappen en zijn ze gevoeliger voor thermo-oxidatieve afbraak.
In tegenstelling tot PPG-polyolen bezitten polyesterpolyolen betere mechanische eigenschappen, zoals trek- en scheursterkte en weerstand tegen buigvermoeidheid. Polyesterpolyolen zijn reactieproducten van dicarbonzuren en diolen, en polyestersegmenten kunnen kristallijn of amorf zijn. Deze polyesters zijn beter bestand tegen olie, vet, oplosmiddelen en oxidatie.
De polycaprolactonpolyolen vertonen lagere smeltviscositeiten, een smallere molecuulgewichtsverdeling en lage zuurwaarden die hun hydrolytische stabiliteit verbeteren. De polycarbonaatpolyolen worden gekenmerkt door superieure hitte- en vochtbestendigheid vergeleken met polyesterpolyolen.
Prestaties met overeenkomstige urethaanelastomeren
Polyether- en polyesterpolyolen vertonen ook een verscheidenheid aan prestatiekenmerken met specifiek betrekking op polyurethaan, zoals hydrolytische stabiliteit, chemische weerstand en meer.
Hydrolytische stabiliteit
Polyurethaan op polyetherbasis vertoont een uitstekende weerstand tegen hydrolyse, zelfs bij hogere temperaturen. Deze polyurethaan zijn het voorkeursmateriaal voor toepassingen waarbij onderdompeling in water betrokken is of toepassingen waarbij een goed behoud van eigenschappen vereist is in warme en vochtige omgevingen.
Hoewel polyesters een hogere initiële trek- en scheurweerstand bieden, zijn ze gevoelig voor hydrolytische splitsing. Bovendien kan de aanwezigheid van resterende veresteringskatalysatoren de hydrolyse versnellen.
Polycaprolactonpolyolen en polycarbonaatpolyolen zijn hydrolytisch stabieler dan standaard adipaat- en ftalaatpolyesters, vanwege hun lagere zuurniveaus en een lage neiging om zure groepen te genereren tijdens hydrolyse.
Chemische weerstand
Polyurethaan op polyesterbasis, met name de semi-kristallijne polyurethaan op polyolbasis, is beter bestand tegen bepaalde soorten chemicaliën. Op polyester gebaseerde polyurethaan helpt uw producten bestand te zijn tegen blootstelling aan oliën, brandstoffen en koolwaterstofoplosmiddelen.
Als weerstand tegen vocht en milde zuren en basen van cruciaal belang is, zijn polyurethaan op polyetherbasis een zeer goede keuze voor uw toepassing.
Lage temperatuur en thermische prestaties
Polyethers hebben een lagere glasovergangstemperatuur (Tg) en behouden beter hun flexibiliteit en slagvastheid bij lage temperaturen. Polyesters vertonen ondertussen een betere thermo-oxidatieve stabiliteit en behoud van eigenschappen bij hogere temperaturen.
Weerstand
Polyurethaan op polyetherbasis vertoont over het algemeen een hogere rebound (veerkracht) vergeleken met hun op polyester gebaseerde tegenhangers.
Dynamische en mechanische eigenschappen
In toepassingen die producten met een hogere treksterkte en snij- en scheurweerstand vereisen, zijn polyesters de voorkeurspolyolen. Polyethers zorgen voor een lagere hysteresis of warmteontwikkeling, waardoor ze een voorkeursmateriaal zijn voor dynamische toepassingen zoals wielen, zwenkwielen en rollen.
Slijtvastheid
Slijtage is meestal het resultaat van de combinatie van glijdende en botsende slijtage. Er zijn talloze schuurtests ontworpen om de gebruiksprestaties van een materiaal nauwkeurig te voorspellen, aangezien veel verschillende factoren de slijtvastheid van urethaanelastomeren kunnen beïnvloeden. Het selecteren van de juiste slijtagetest, die het meest overeenkomt met de daadwerkelijke eindgebruikstoepassing, kan dus een behoorlijke uitdaging zijn.
Polyurethaan op polyetherbasis biedt, vanwege hun hogere veerkracht, betere prestaties in toepassingen waarbij schuring door botsingen de dominante vorm van slijtage is. Deze prestatiedynamiek geldt vooral voor op PTMEG gebaseerde elastomeren.
In algemene zin biedt de hogere trek- en scheurweerstand van de op polyester gebaseerde polyurethaanmaterialen een voordeel bij toepassingen waarbij glijden de dominante vorm van slijtage is.
Er moet ook rekening worden gehouden met de omgeving waarin het materiaal naar verwachting zal presteren. Een potentieel voor hydrolyse op het oppervlak van de op esters gebaseerde polyurethaan zal bijvoorbeeld een negatieve invloed hebben op hun slijtvastheid op de lange termijn.
Verwerkingskenmerken
PTMEG-polyolen zijn exacte difunctionele primaire diolen die verschillende sleutelkenmerken voor verwerking vertonen. PTMEG-polyolen vertonen een zeer lage zuurgraad. Hun smeltpunten liggen onder kamertemperatuur voor kwaliteiten met een laag molecuulgewicht, zoals PTMEG 650. Kwaliteiten met een hoger molecuulgewicht smelten iets boven kamertemperatuur, en ze vertonen een lagere viscositeit omdat hun molecuulgewichtsverdeling smaller is. Bovendien bevorderen PTMEG-polyolen de consistentie bij de productie van polyurethaan.
PPG-polyolen zijn niet exact difunctioneel en bevatten niveaus van monofunctionaliteit. Ze hebben ook secundaire hydroxylgroepen die een lagere reactiviteit hebben. Dienovereenkomstig is hun molecuulgewichtsverdeling en viscositeit hoger dan die van op PTMEG gebaseerde polyurethaan, en zijn de bereikte molecuulgewichten in het algemeen lager.
Ten slotte kunnen polyesterpolyolen hoge smeltpunten en een hogere zuurgraad hebben, die de reactiviteit van de katalysator beïnvloeden. Deze polyolen vertonen brede molecuulgewichtsverdelingen en viscositeiten.