Эластомеры — полимерные материалы, способные значительно деформироваться под действием нагрузки и после её снятия в значительной степени восстанавливать первоначальные размеры и форму.
К эластомерам относятся каучуки, резины, термоэластопласты, ряд полиуретановых материалов.
Чем эластомер отличается от резины
Термины близки, но не полностью равнозначны.
Каучук — исходный эластомерный полимер.
Резина — материал, полученный на основе каучука после вулканизации или другого способа сшивания с добавлением наполнителей и вспомогательных компонентов.
Эластомер — более широкое понятие. Оно объединяет материалы, способные к большим обратимым деформациям, независимо от их химической природы.
Поэтому не каждый эластомер корректно называть резиной.
Почему эластомеры растягиваются и восстанавливают форму
Макромолекулы эластомерного материала в ненагруженном состоянии имеют статистически свёрнутую конфигурацию. При растяжении полимерные цепи ориентируются в направлении нагрузки.
После снятия напряжения они стремятся вернуться к более хаотичному состоянию, поэтому материал сокращается.
У химически сшитых эластомеров редкая пространственная сетка не позволяет цепям необратимо перемещаться относительно друг друга, помогает материалу восстанавливать форму.
Термопластичные эластомеры устроены иначе: в них роль физических узлов сетки выполняют жёсткие домены или другие обратимые межмолекулярные структуры.
Полиуретановые эластомеры
Полиуретановые эластомеры — класс полиуретанов, для которых характерно сочетание эластичности с высокой механической прочностью и сопротивлением износу.
Их получают взаимодействием полиолов с изоцианатами и, в зависимости от технологии, удлинителями цепи или сшивающими агентами.
Свойства материала можно регулировать подбором:
- типа полиола;
- изоцианата;
- удлинителя цепи;
- степени сшивки;
- соотношения мягких и жёстких сегментов.
За счёт этого получают материалы от мягких и эластичных до очень твёрдых. Литьевые полиуретановые эластомеры широко применяют там, где нужны высокая стойкость к истиранию, ударным и динамическим нагрузкам.
Свойства полиуретановых эластомеров
Для разных марок могут быть характерны:
- высокая прочность при растяжении и раздире;
- сопротивление истиранию;
- высокая упругость;
- способность гасить вибрации и удары;
- устойчивость к многократным деформациям;
- возможность получать широкий диапазон твёрдости;
- стойкость к некоторым маслам, смазкам и химическим средам.
Какие бывают полиуретановые эластомеры
- Литьевые полиуретановые эластомеры. Жидкие компоненты смешивают, заливают в форму и отверждают. Из них производят колёса, ролики, футеровки, втулки, демпферы, другие нагруженные детали. Литьевые системы могут быть горячего или холодного отверждения.
- Термопластичные полиуретаны (TPU). Это несшитые или преимущественно линейные сегментированные полиуретаны, которые размягчаются при нагреве и снова твердеют после охлаждения. Их перерабатывают литьём под давлением, экструзией, каландрированием или другими методами для термопластов.
- Ячеистые полиуретановые эластомеры. Имеют пористую структуру и меньшую плотность по сравнению с компактными материалами. Их используют, например, для амортизирующих элементов, подошв и деталей, работающих при циклическом сжатии.
- Вальцуемые полиуретаны. Поставляются в виде полимерных композиций, которые перерабатывают сходно с резиновыми смесями и затем сшивают. Сейчас это более специализированная группа по сравнению с литьевыми и термопластичными полиуретанами.
Где применяют полиуретановые эластомеры
Из них производят:
- промышленные колёса и ролики;
- втулки и направляющие;
- уплотнительные элементы;
- футеровки;
- скребки и детали конвейеров;
- покрытия валов;
- амортизаторы и виброгасящие элементы;
- элементы насосного и горнодобывающего оборудования;
- ремни и ленты;
- детали обуви;
- шланги, профили и кабельные оболочки из TPU.
Такое широкое применение связано прежде всего с сочетанием эластичности, стойкости к износу и возможности подбирать свойства под конкретную нагрузку.
Чем полиуретановые эластомеры отличаются от ППУ
Полиуретановые эластомеры и пенополиуретаны имеют общую химическую основу, но различаются структурой и назначением.
ППУ содержит развитую ячеистую структуру и используется прежде всего как теплоизоляционный, амортизирующий или конструкционный вспененный материал.
Полиуретановый эластомер рассчитан на многократную механическую деформацию и повышенные нагрузки.
Смотрите также
- Термопластичные полиуретаны
- Эластичность
- Прочность на разрыв
- Относительное удлинение
- Изоцианатные преполимеры
- Полиуретановые герметики
