Հետևյալ բաժինները բացատրում են պոլիուրեթանային փրփուրի մածուցիկ-առաձգական էվոլյուցիան փուլ առ փուլ՝ համատեղելով ռեակցիայի մեխանիզմները, դիտարկելի երևույթները և գործնական արտադրության նկատառումները։

1. Հիմնական հասկացություններ

1. Մածուցիկություն

Մածուցիկությունը ներկայացնում է նյութի դիմադրությունը հոսելուն և արտացոլում է դրա մածուցիկ վարքը։ Ավելի բարձր մածուցիկությունը նշանակում է ավելի վատ հոսունություն։

2. Առաձգականություն

Առաձգականությունը վերաբերում է նյութի՝ դեֆորմացիայից հետո իր սկզբնական ձևը վերականգնելու ունակությանը: Ավելի մեծ առաձգականությունը ապահովում է ավելի լավ դիմադրություն դեֆորմացիայի և փրփուրի փլուզման նկատմամբ:

3. Գելային կետ

Գելացման կետը կրիտիկական անցումային կետ է, որի դեպքում համակարգը հոսող հեղուկից անցնում է ոչ հոսող պինդ ցանցի։ Այն փրփրացման գործընթացում ամենակարևոր բաժանարար կետն է։

4. Ընդհանուր միտում

Փրփրացման ողջ ընթացքում մածուցիկությունը անընդհատ աճում է, մինչդեռ առաձգականությունը աստիճանաբար զարգանում է՝ շատ թույլից մինչև գերիշխող։ Գելացումից հետո առաձգականությունը դառնում է համակարգի կարգավորող բնութագիրը։

2. Վիսկոէլաստիկ էվոլյուցիա փրփրացող փուլով

Փուլ 1. Սկզբնական խառնման փուլ (ներարկման շրջանը մինչև կրեմի կիրառման ժամանակը)

Պետություն

Պոլիոլը, իզոցիանատը և հավելանյութերը հենց նոր խառնվել են։ Քիմիական ռեակցիաները դանդաղ են ընթանում, գազի առաջացումը նվազագույն է, և համակարգը մնում է միատարր հեղուկ։

Վիսկոէլաստիկ բնութագրեր

• Ցածր մածուցիկություն և գերազանց հոսքունակություն։
• Գործնականում առաձգականություն չկա։
• Արտաքին ուժի ազդեցության տակ նյութը ազատորեն հոսում է, և դեֆորմացիան անշրջելի է։

Փոփոխության պատճառը

Մոլեկուլային շղթաները դեռևս չեն առաջացրել նշանակալի խաչաձև կապեր։ NCO–OH ռեակցիայի արագությունը մնում է ցածր, և պոլիմերային ցանց չի ստեղծվել։

Արտադրության դիտարկում

Խառնուրդը թվում է թափանցիկ կամ միայն թեթևակի կաթնային և ազատորեն հոսում է։

Փուլ 2. Կրեմի փուլ (փրփրացման սկիզբ)

Պետություն

Ռեակցիայի արագությունը արագանում է։ Ջուրը ռեակցիայի մեջ է մտնում իզոցիանատի հետ՝ առաջացնելով CO₂-ի զգալի քանակություն։ Համակարգը սպիտակում է, հայտնվում են փոքր փուչիկներ, և սկսվում է սկզբնական ընդարձակումը։

Վիսկոէլաստիկ բնութագրեր

• Մածուցիկությունը արագորեն աճում է օլիգոմերների և ավելի երկար մոլեկուլային շղթաների ձևավորմանը զուգընթաց։
• Թույլ առաձգականությունը սկսում է հայտնվել նախնական շղթայական ասոցիացիաների ձևավորման պատճառով։
• Համակարգը մնում է հիմնականում մածուցիկ և շարունակում է հոսել ու ձգվել։

Հիմնական առանձնահատկություն

Պղպջակները անընդհատ ձևավորվում և աճում են։ Համակարգը հիմնականում հույսը դնում է իր մածուցիկության վրա՝ գազի պղպջակները պարուրելու և գազի արտահոսքը կանխելու համար։

Փուլ 3. Բարձրացման փուլ (ինտենսիվ փրփրացման շրջան՝ մինչև գելացում)

Պետություն

Ռեակցիայի արագությունները հասնում են իրենց գագաթնակետին։ Առաջանում է մեծ քանակությամբ գազ, փրփուրի ծավալը արագորեն ընդարձակվում է, և բջիջները արագ աճում են։ Սա փրփուրի առաջացման ամենակարևոր փուլն է։

Վիսկոէլաստիկ բնութագրեր

• Մածուցիկությունը շարունակում է կտրուկ աճել։
• Հոսքի թափանցելիությունը զգալիորեն նվազում է։
• Խաչաձև կապի ռեակցիաները սրվում են, ինչը հանգեցնում է առաձգականության արագ աճի։
• Վիսկոէլաստիկ վարքագիծն ավելի ցայտուն է դառնում՝ աստիճանաբար անցնելով առաձգական գերիշխանության։
• Նյութը զարգացնում է ձգման ուժ և փլուզման դիմադրություն։

Ձգվելիս փրփուրը դեֆորմացվում է, բայց մասամբ վերականգնվում է ուժի վերացումից հետո։ Աճող փուչիկները արդյունավետորեն կայունանում են մատրիցայի ներսում։

Գործընթացի հետևանքները

• Եթե ​​առաձգականությունը բավարար չէ և մածուցիկությունը գերակշռում է, փուչիկները կարող են պատռվել, միաձուլվել կամ փլուզվել։
• Եթե ​​առաձգականությունը զարգանում է չափազանց վաղ կամ չափազանց ուժեղ, փրփուրի ընդարձակումը սահմանափակվում է, ինչը հանգեցնում է վերջնական խտության բարձրացմանը։

Փուլ 4. Գելային կետ (Կրիտիկական անցումային փուլ)

Պետություն

Ըստ էության, ստեղծվում է եռաչափ խաչաձև կապված ցանց։ Փրփրացումը և գելացումն հավասարակշռության են հասնում, ինչը սա դարձնում է ամբողջ գործընթացի ամենակարևոր կետը։

Վիսկոէլաստիկ փոխակերպում

• Համակարգը կորցնում է իր հոսքի ունակությունը։
• Ակնհայտ մածուցիկությունը մոտենում է անսահմանությանը։
• Առաձգականությունը դառնում է գերիշխող հատկություն։
• Դեֆորմացիան դառնում է հիմնականում առաձգական, սեղմումից կամ ձգումից հետո արագ վերականգնվում է։
• Բջջային պատերի ամրացմանը զուգընթաց բջջային կառուցվածքները մշտապես ամրագրվում են։

Արտադրական նշանակություն

• Չափազանց վաղ տեղի ունեցող գելագոյացումը կարող է հանգեցնել թերի ընդարձակման և փրփուրի բարձր խտության։
• Չափազանց ուշացած գելագոյացումը կարող է հանգեցնել գազի կորստի, փրփուրի կծկման և փլուզման։

Փուլ 5. Չորացման և հասունացման փուլ (գելացումից հետո)

Պետություն

Մնացած ռեակտիվ խմբերը շարունակում են ռեակցիայի մեջ մտնել՝ ամրապնդելով խաչաձև կապված ցանցը։ Փրփուրի ընդարձակումը դադարում է, և նյութը աստիճանաբար կարծրանում է։

Վիսկոէլաստիկ բնութագրեր

• Խաչաձև կապերի խտությունը շարունակում է աճել։
• Կոշտությունը աստիճանաբար բարձրանում է։
• Առաձգականությունը կայունանում է։

Ճկուն փրփուրի համար՝

• Բարձր առաձգականությունը պահպանվում է։
• Պահպանվում է լավ ամրություն և դիմացկունություն։

Կոշտ փրփուրի համար՝

• Էլաստիկությունը նվազում է։
• Նյութը անցնում է կոշտ պինդ վիճակի։
• Դեֆորմացիան դառնում է ավելի պլաստիկ, քան առաձգական։

Սկզբում գոյություն ունեն մնացորդային ներքին լարումներ, բայց աստիճանաբար թուլանում են կարծրացման ընթացքում, ինչը թույլ է տալիս կայունացնել մածուցիկ-առաձգական հատկությունները։

Հետագա փոփոխություններ

Շրջակա միջավայրի պայմաններում բավարար կարծրացումից հետո խաչաձև կապակցումը գործնականում ավարտվում է, իսկ մեխանիկական և մածուցիկ-առաձգական հատկությունները մնում են համեմատաբար կայուն։

3. Վիսկոէլաստիկ վարքագծի վրա ազդող հիմնական գործոնները

1. Կատալիզատորներ (ամենակարևոր վերահսկիչ գործոնը)

Փչող կատալիզատորներ

• Արագացնել գազի առաջացումը։
• Խթանում է մածուցիկության վաղ զարգացումը։
• Արագացրեք փրփուրի ընդարձակումը։

Գելային կատալիզատորներ

• Արագացնել խաչաձև կապի ռեակցիաները։
• Ավելի շուտ ստեղծեք առաձգական ցանց։
• Կրճատեք գելի կարծրացման ժամանակը։

Կատալիզատորի անհավասարակշռություն

Փչող և գելային կատալիզատորների միջև անհամապատասխան հավասարակշռությունը խաթարում է փրփրացման-գելացման համապատասխանությունը, աղավաղում է մածուցիկ-առաձգական պրոֆիլը և կարող է առաջացնել փրփուրի փլուզում, կծկում կամ կոպիտ բջջային կառուցվածքներ։

2. Հումքի ջերմաստիճանը

Ավելի բարձր ջերմաստիճան

• Արագացնում է ընդհանուր ռեակցիաների արագությունը։
• Բարձրացնում է մածուցիկության և առաձգականության զարգացման տեմպերը։
• Առաջացնում է վաղաժամ գելագոյացում։

Ավելի ցածր ջերմաստիճան

• Դանդաղեցնում է ռեակցիայի արագությունը։
• Առաջացնում է մածուցիկ-առաձգական հատկությունների ավելի աստիճանական աճ։
• Հետաձգում է գելացումն ու մեծացնում գազի կորստի ռիսկը։

3. NCO ինդեքս (իզոցիանատային ինդեքս)

Բարձր NCO ինդեքս

• Խթանում է ավելի ուժեղ խաչաձև կապը։
• Ավելի արագ մեծացնում է առաձգականությունն ու կոշտությունը։
• Ստեղծում է ավելի փխրուն փրփուր։

Ցածր NCO ինդեքս

• Հանգեցնում է անբավարար խաչաձև կապի։
• Հանգեցնում է ավելի թույլ առաձգականության և ավելի բարձր մնացորդային մածուցիկության։
• Արտադրում է ավելի փափուկ փրփուր՝ ավելի մեծ դեֆորմացիայով և ավելի վատ վերականգնմամբ։

4. Մակերևութային ակտիվ նյութեր և լցանյութեր

Սիլիկոնային մակերևութային ակտիվ նյութեր

• Բարելավել միջերեսային լարվածության կառավարումը։
• Նպաստել փրփուրի ամբողջ մակերեսի վրա միատարր մածուցիկ-առաձգական բաշխմանը։
• Կանխել տեղայնացված մածուցիկության կամ առաձգականության տարբերությունների պատճառով առաջացած անհավասար բջջային կառուցվածքները։

Անօրգանական լցոնիչներ

• Բարձրացնել համակարգի սկզբնական մածուցիկությունը։
• Նվազեցնել առաձգականությունը։
• Փրփուրի կառուցվածքը ընդհանուր առմամբ ավելի կոշտ դարձրեք։

5. Պոլիոլի կառուցվածքը

Բարձր ֆունկցիոնալությամբ պոլիոլներ

• Ավելի հեշտությամբ ձևավորել խիտ խաչաձև կապերով ցանցեր։
• Արագորեն մեծացրեք առաձգականությունն ու կոշտությունը։

Բարձր մոլեկուլային քաշով, երկար շղթայով պոլիոլներ

• Ստեղծել ավելի աստիճանական խաչաձև կապի գործընթաց։
• Ստեղծեք ավելի մեղմ առաձգական վարքագիծ։
• Պահպանեք մածուցիկությունը ավելի երկար ժամանակահատվածում:
• Բնորոշ են ճկուն փրփուրային ձևակերպումներին։

4. Ամփոփում. Ընդհանուր մածուցիկության միտումը փրփրացման ողջ ընթացքում

Ըստ էության, փրփրացման ամբողջ գործընթացը ռեոլոգիական փոխակերպում է, որի ընթացքում համակարգը զարգանում էմաքուր մածուցիկ հեղուկմեջեռաչափ խաչաձև կապակցված էլաստոմերային ցանց.

Հավասարակշռությունը միջևփրփուրի ընդլայնում և գելացում, ինչպես արտացոլվում է համակարգի փոփոխվող մածուցիկ-առաձգական հատկություններով, ուղղակիորեն որոշում է փրփուրի վերջնական կառուցվածքը, չափսերի կայունությունը և արտադրանքի ընդհանուր որակը։