УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ (полиуретановые эластомеры), полимерные материалы на основе полиуретанов. Характеризуются высокими прочностью и эластичностью, высоким сопротивлением ударным нагрузкам и гидроабразивному износу, стойкостью к действию света, радиации, неполярных растворителей и топлив, а также широким температурным диапазоном эксплуатации (от -40 до 120 ⁰C) (см. также табл.).

Синтез УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ э. осуществляют аналогично синтезу полиуретанов взаимодействие соединение, содержащих изоцианатные группы (ди-изоцианаты, изоциануратизоцианаты и др.) с би- и полифункциональными олигоэфирами, имеющими концевые гидро ксильные группы. В качестве последних обычно используют олигогликоли с молекулярная масса 1000-5000, сложные эфиры с концевыми группами ОН (главным образом продукты поликонденсации ади-пиновой, фталевой и др. дикарбоновых K-T с низкомолекулярный гликолями), триолы (глицерин, триметилолпропан и др.). Реакцию обычно проводят в присутствии агентов удлинения и структурирования цепей - гликолей, воды, моноаллилового эфира, глицерина, алифатич. и ароматические аминов; катализаторы реакции - третичные амины, органическое соли и комплексы Sn, Fe, Cu или Со.

СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ УРЕТАНОВЫХ ЭЛАСТОМЕРОВ

	Показатель	Литьевые монолитные эластомеры	Вальцуемые монолитные эластомеры	Термоэластопласты монолитные
	Удлинители цепи (вулканизующие агенты)	Гликоли Амины	Пероксид Сера	—
	Режим отверждения: температура, 0C	100 100	150-170 —	—
	время, ч	20-24	0,2-0,4 —	—
	Твердость по Шору А	55-96 70-95	65-80 75-85	75-95
	Прочность, МПа	25-35 30-50	20-35 30-35	30-60
	Относит, удлинение, %	300-800 300-700	400-650 350-450	350-500
	Сопротивление раздиру, кН/м	25-130 30-50	25-40 30-40	90-130
	Эластичность по отскоку, %	45-55 30-45	25-40 30-50	35-45
	ОДС, %*	45-55 30-45	15-25 30-50	60-90
	Истираемость, мм3	10-50	—	20-50
	Температурный предел хрупкости, 0C	- (35-45)	— - (20-30)	- (20-30)

* Относит, остаточная деформация сжатия на 20% после старения на воздухе при 80 ⁰C в течение 24 ч.

УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ э.- блоксополимеры, гибкие блоки которых образованы олигомерными звеньями, а жесткие - ароматические кольцами диизоцианатов и диаминов или уретан-уретановыми и моче-вино-уретановыми звеньями. При этом жесткие блоки, выделяющиеся в микрофазы, играют роль активного наполнителя.

Специфич. свойства УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ э. определяются главным образом химический природой мономеров. Так, например, УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ э. на основе сложных олигоэфиров обладают тепло- и маслостойкостью, на основе простых олигоэфиров - морозостойкостью и гидролитич. стабильностью; использование алифатич. диизоцианатов в большей степени способствует увеличению эластичности, морозостойкости и теплостойкости УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ э., чем применение ароматические диизоцианатов.

В зависимости от соотношения исходных компонентов УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ э. делятся на литьевые, вальцуемые и термоэластопласты.

Технология синтеза УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ э. включает: 1) непрерывную сушку гидроксилсодержащего олигомера в вакууме при 150 ⁰C в тонкой пленке; 2) смешение олигомера, изоцианата и катализатора для образования форполимера; 3) смешение форпо-лимера с агентом удлинения и структурирования цепи. Реакции уретанообразования и удлинения цепи характерны для всех типов УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ э., процесс структурирования - для литьевых и вальцуемых. Важнейшие условия синтеза - отсутствие в сырьевых материалах вредных для роста цепи примесей (главным образом K-T и щелочей), точность дозировки компонентов и строгое соблюдение температурных условий реакции.

Осн. виды литьевых УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫэ. синтезируют из сложных олигоэфиров - адипинатов этилен-, диэтилен-, гексаметилен-•, этиленпропилен- и этиленбутиленгликолей; наиб, используемые простые олигоэфиры - полиокситетра-, полиокситриме-тиленгликоли и их сополимеры; молекулярная масса (1,8-3,2)•10³, плотность 1,2-1,3 г/см³. В качестве диизоцианатного компонента применяют гл.обр. 1,5-нафтилен-, 4,4"-дифенилметан- и 2,4-то-луилендиизоцианаты (часто также смесь последнего с 2,6-изо-мером).

Мех. свойства литьевых УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ э. определяются главным образом межмол. взаимодействие полярных групп исходных соединений, ван-дер-ваальсов-ским взаимодействие и водородными связями. В присут. триолов (триметилолпропана, глицерина) или при взаимодействии избытка концевых изоцианатных групп с уретановыми или мочевин-ными группами полимерной цепи происходит также образование поперечных уретановых связей и разветвлений, напр, аллофанатных и биуретовых

Перерабатываются литьевые УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ э. методом жидкого реакционное формования, при котором синтез сшитого эластомера происходит одновременно с формованием изделия.

Олигомеры для литьевых УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ э. в промышленосги выпускают в виде вязкотекучих жидкостей или воскообразных продуктов, упакованных в герметичную тару с определенным сроком хранения: до 6 мес хранят форполимеры с концевыми изоцианат-ными группами, до 2 лет - олигоэфиры.

Основные пром. назв. литьевых УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ э.: СКУ-7Л, СКУ-ПФЛ, СКУ-ПФЛ-ОП и СКУ-ППЛ (страны СНГ), вулколлан и гидрофит (Германия), адипрен, цианпрен и кастомер (США), майтек, санпрен и хайпрен (Япония). Применяют их для изготовления крупногабаритных материалоемких изделий и изделий сложной конфигурации: эластичные штампы, валы бумагоделательных машин, сита грохотов обогатит, агрегатов, ролики и валики различные твердости для текстильной и полигра-фич. промышлености, массивные шины для тихоходного транспорта, уплотнители и футеровки для продуктопроводов, кожухи гидроциклонов и др.; об использовании микроячеистых УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ э. см. в ст. Пенополиуретаны.

Вальцуемые УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ э. по набору исходных компонентов аналогичны литьевым, но значительно отличаются по их соотношению; молекулярная масса около 30 000. Ненаполненными вальцуемые УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ э. практически не используются, за исключением получения материалов малой твердости. Повышение твердости УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ э. на основе насыщенных олигоэфиров происходит в результате структурирования полимера димером диизоциана-та или при его вулканизации пероксидами, главным образом кумилпе-роксидом. В случае эластомеров на основе ненасыщенных олигоэфиров (гл. обр. производных моноаллилового эфира) вулканизация протекает по двойным связям; основные агенты вулканизации - S или серно-ускорительная система, содержащая комплекс ZnCl₂ или ZnBr₂ с гетероциклический аминами (например, хинолином). Для получения твердых, прочных и гидролитически стабильных вальцуемых УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ э. используют смешанные системы вулканизации - кумилпероксид с диизо-цианатами или кумилпероксид с диизоцианатами и серой.

Перерабатывают их аналогично переработке резиновых смесей. Рецептуры таких смесей помимо вулканизующих агентов включают техн. углерод, стеариновую кислоту, антиозо-нанты. Осн. пром. назв. вальцуемых УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ э.: СКУ-8ТБ, СКУ-НВ, СКУ-ПФ и СКУ-ПФ-ОПн (страны СНГ), урепан (Германия), эластолан, миллатан, адипрены С и CM и хеммигум (США). Применяют их для изготовления уплотнит, деталей при работе в различные средах, кольцевых прокладок, шестерен с низким вращающим моментом, роликов и пассиков звукозаписывающей аппаратуры, а также искусственных кож для верха и низа обуви.

Уретановые термоэластопласты получают чаще всего взаимодействие полибутиленадипината, полиокситетрамети-ленгликоля и 4,4"-дифенилметандиизоцианата с низкомолекулярный гликолями (например, 1,2-бугандиолом, этиленгликолем). В них жесткие диолуретановые блоки (кристаллич. или аморфная фаза) образуют домены, распределенные в матрице гибких олигомерных блоков (аморфная фаза). Локализация уретановых групп в доменах приводит к высокой концентрации водородных связей и др. сильным межмол. взаимодействие, выполняющим роль физических сшивок, что обусловливает их хорошие механические свойства при умеренных температурах. Термоэластопласты с концевыми группами ОН - линейные полимеры с молекулярная масса 15 000-20 000, с мол. м. 30 000-40 000 - слабосшитые полимеры, растворимые в ТГФ, ДМФА, ДМСО.

Выпускают уретановые термоэластопласты в гранулах, срок хранения которых в условиях отсутствия влаги 6 мес.

Перерабатывают литьем под давлением и экструзией, иногда - формованием из растворов в ДМФА. В первом случае при температуре переработки (165-215 ⁰C) разветвленный полимер разрушается, становится линейным и превращается в низковязкую жидкость. Отходы производства изделий используют снова, добавляя их в кол-ве до 50% при переработке к новым порциям гранулята.

Выпускают под назв. витур (СНГ), десмопан и диуренат (Германия), оптан, тексин, эстан, элластолен и ройлар (США). Применяют в автомобильной промышлености для производства топливостойких клапанов, эластичных элементов передних подвесок автомобиля, рычагов переключения передач, шлангов; используют также для дублирования тканей, изготовления искусственной кожи, как пластификатор ПВХ, компонент клеев.

Литература: Райт П., Камминг А., Полиуретановые эластомеры, пер. с англ., Л., 1973; Состояние, перспективы производства и применения вальцуемых уретановых каучуков, Л., 1990; Kiik-Othmer encyclopedia, 3 ed., v. 23, N. УРЕТАНОВЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ, 1983, p. 576-608. E. С. Юрцева.

Химическая энциклопедия. Том 5 >> К списку статей