Os elastómeros de poliuretano son unha clase importante de materiais poliméricos de alto rendemento. Coas súas propiedades físicas e químicas únicas e un excelente rendemento completo, ocupan unha posición importante na industria moderna. Estes materiais son amplamente utilizados en moitos campos de fabricación de alta gama, como aeroespacial, automóbiles de alta gama, maquinaria de precisión, equipos electrónicos e dispositivos médicos, debido á súa boa elasticidade, resistencia ao desgaste, resistencia á corrosión e flexibilidade de procesamento. Co avance da ciencia e da tecnoloxía e a mellora continua dos requisitos de rendemento dos materiais na industria manufacturera, o deseño de alto rendemento dos elastómeros de poliuretano converteuse nun factor clave para mellorar o seu valor de aplicación. Na industria de fabricación de gama alta, os requisitos de rendemento dos materiais son cada vez máis estritos. Como material de alto rendemento, o deseño e aplicación de elastómeros de poliuretano deben cumprir normas técnicas específicas. A aplicación de elastómeros de poliuretano na fabricación de alta gama tamén enfróntase a moitos desafíos, incluíndo o control de custos, a implementación técnica e a aceptación no mercado. Non obstante, coas súas vantaxes de rendemento, os elastómeros de poliuretano xogaron un papel importante na mellora do rendemento e da competitividade dos produtos de fabricación. A través dunha investigación en profundidade nestes campos de aplicación, pode proporcionar un forte apoio para optimizar aínda máis o deseño de materiais e ampliar as aplicacións.

 

Deseño de alto rendemento de elastómeros de poliuretano

 

Composición do material e requisitos de rendemento

Os elastómeros de poliuretano son unha clase de materiais poliméricos cun excelente rendemento. Están compostos principalmente por dous compoñentes básicos: poliéter e isocianato. A selección e proporción destes compoñentes teñen un impacto significativo no rendemento do material final. O poliéter adoita ser o principal segmento brando dos elastómeros de poliuretano. A súa estrutura molecular contén grupos poliol, que poden proporcionar unha boa elasticidade e flexibilidade. O isocianato, como principal compoñente do segmento duro, é o responsable de reaccionar co poliéter para formar cadeas de poliuretano, mellorando a resistencia e a resistencia ao desgaste do material. Os diferentes tipos de poliéteres e isocianatos teñen propiedades químicas e físicas diferentes. Polo tanto, no deseño de elastómeros de poliuretano, é necesario seleccionar e proporción razoablemente estes compoñentes segundo os requisitos da aplicación para acadar os indicadores de rendemento requiridos. En canto aos requisitos de rendemento, os elastómeros de poliuretano deben ter varias características fundamentais: resistencia ao desgaste, elasticidade, antienvellecemento, etc. A resistencia ao desgaste refírese ao rendemento duradeiro do material en condicións de fricción e desgaste. Especialmente cando se usa en ambientes de alto desgaste, como sistemas de suspensión de automóbiles e equipos industriais, unha boa resistencia ao desgaste pode prolongar significativamente a vida útil do produto. A elasticidade é unha das propiedades fundamentais dos elastómeros de poliuretano. Determina se o material pode volver rapidamente á súa forma orixinal durante a deformación e a recuperación. É moi utilizado en selados e amortecedores. Anti-envellecemento refírese á capacidade do material para manter o seu rendemento despois dun uso prolongado ou exposición a ambientes duros (como raios ultravioleta, humidade, cambios de temperatura, etc.), garantindo que o material manteña un rendemento estable en aplicacións prácticas.

 

Estratexias de mellora do deseño

O deseño de alto rendemento dos elastómeros de poliuretano é un proceso complexo e delicado que require unha consideración exhaustiva de múltiples estratexias de mellora do deseño. A optimización da estrutura molecular é un paso clave para mellorar o rendemento do material. Ao axustar a estrutura da cadea molecular do poliuretano, como aumentar o grao de reticulación, pódese mellorar significativamente a resistencia mecánica e a resistencia ao desgaste do material. O aumento do grao de reticulación permite que se forme unha estrutura de rede máis estable entre as cadeas moleculares do material, mellorando así a súa resistencia e durabilidade. Por exemplo, usando reactivos de poliisocianato ou introducindo axentes de reticulación, o grao de reticulación pódese aumentar de forma efectiva e optimizar o rendemento do material. Tamén é importante a optimización da relación de compoñentes. A proporción de poliéter e isocianato afecta directamente a elasticidade, dureza e resistencia ao desgaste do material. Xeralmente, o aumento da proporción de isocianato pode aumentar a dureza e a resistencia ao desgaste do material, pero pode reducir a súa elasticidade. Polo tanto, é necesario axustar con precisión a relación dos dous segundo os requisitos reais da aplicación para conseguir o mellor equilibrio de rendemento. Ademais da optimización da estrutura molecular e da relación de compoñentes, o uso de aditivos e axentes de reforzo tamén ten un impacto significativo no rendemento do material. Os nanomateriais, como o nanosilicio e o nanocarbono, poden mellorar significativamente o rendemento integral dos elastómeros de poliuretano. Os nanomateriais melloran as propiedades mecánicas e a resistencia ambiental dos materiais aumentando a súa resistencia, resistencia ao desgaste e resistencia ao envellecemento.

 

 

Mellora do proceso de preparación

A mellora do proceso de preparación é unha das formas importantes de mellorar o rendemento dos elastómeros de poliuretano. Os avances na tecnoloxía de síntese de polímeros tiveron un impacto significativo na preparación de elastómeros de poliuretano. Os métodos modernos de síntese de polímeros, como o moldeo por inxección de reacción (RIM) e a tecnoloxía de polimerización a alta presión, poden conseguir un control máis preciso durante o proceso de síntese, optimizando así a estrutura molecular e o rendemento do material. A tecnoloxía de moldeo por inxección de reacción pode mellorar significativamente a eficiencia da produción e conseguir unha mellor uniformidade e consistencia do material durante o proceso de moldeo mesturando rapidamente poliéter e isocianato a alta presión e inxectándoos no molde. A tecnoloxía de polimerización a alta presión pode mellorar a densidade e resistencia do material e mellorar a súa resistencia ao desgaste e ao envellecemento mediante a realización de reaccións de polimerización a alta presión. A mellora da tecnoloxía de moldaxe e procesamento tamén é un factor clave para mellorar o rendemento dos elastómeros de poliuretano. Os procesos tradicionais de moldaxe por prensa en quente foron substituíndo gradualmente por tecnoloxías de moldaxe por inxección e extrusión máis avanzadas. Estes novos procesos non só poden mellorar a eficiencia da produción, senón tamén lograr un control máis preciso durante o proceso de moldaxe para garantir a calidade e o rendemento do material. A tecnoloxía de moldaxe por inxección pode conseguir un moldeado preciso de formas complexas e reducir o desperdicio de material quentando as materias primas de poliuretano ata un estado fundido e inxectándoas no molde. A tecnoloxía de moldaxe por extrusión quenta e forza o material de poliuretano a saír da extrusora, formando tiras ou tubos de material continuo mediante o arrefriamento e a solidificación. É axeitado para produción a grande escala e procesamento personalizado.

 

Aplicación de elastómeros de poliuretano na fabricación de alta gama

 

Aeroespacial

No ámbito aeroespacial, os elastómeros de poliuretano úsanse amplamente en múltiples compoñentes clave, como selos e amortecedores, debido ao seu excelente rendemento. A industria aeroespacial ten requisitos moi esixentes sobre o rendemento dos materiais, que inclúen principalmente resistencia a altas temperaturas, resistencia á fatiga, resistencia á corrosión química, resistencia ao desgaste, etc. O rendemento superior dos elastómeros de poliuretano nestes aspectos convérteo nun dos materiais indispensables no campo aeroespacial. Tome os selos como exemplo. No sistema de combustible dos vehículos aeroespaciais, os selos deben manter un selado efectivo en condicións extremas de temperatura e presión. O sistema de combustible dos vehículos aeroespaciais adoita estar exposto a alta temperatura, alta presión e medios corrosivos. Polo tanto, os selos non só deben ser resistentes ás altas temperaturas, senón tamén á corrosión química. Os elastómeros de poliuretano, especialmente os poliuretanos de alto rendemento que se curaron a altas temperaturas, teñen unha excelente resistencia ás altas temperaturas e poden soportar ambientes de traballo superiores a 300 °C. Ao mesmo tempo, a excelente elasticidade dos elastómeros de poliuretano permítelles encher eficazmente superficies irregulares e garantir a estabilidade e fiabilidade dos selos no uso a longo prazo. Por exemplo, os selos empregados nos transbordadores e estacións espaciais da NASA usan elastómeros de poliuretano, que mostran un excelente rendemento de selado e durabilidade en ambientes extremos. Outro son os amortecedores. No sector aeroespacial, os amortecedores utilízanse para reducir o impacto das vibracións estruturais e dos golpes nos compoñentes clave. Os elastómeros de poliuretano xogan un papel importante nestas aplicacións. A súa excelente elasticidade e boa capacidade de absorción de enerxía permítenlles amortiguar e reducir eficazmente as vibracións e os golpes, protexendo así a estrutura e os equipos electrónicos do aeroespacial.

 

 Industria automotriz de alta gama

Na industria do automóbil de gama alta, a aplicación de elastómeros de poliuretano converteuse nun factor clave para mellorar o rendemento e o confort do vehículo. Debido ao seu excelente rendemento integral, os elastómeros de poliuretano son amplamente utilizados en múltiples compoñentes clave dos automóbiles, incluíndo sistemas de absorción de choques, selos, pezas interiores, etc. Tomando como exemplo os amortecedores do sistema de suspensión de automóbiles de gama alta, a aplicación de elastómeros de poliuretano mellorou significativamente o confort de condución e a estabilidade de manexo do vehículo. No sistema de suspensión, os elastómeros de poliuretano absorben eficazmente o impacto e as vibracións na estrada e reducen a sacudida da carrocería do vehículo grazas ás súas excelentes propiedades de elasticidade e absorción de impactos. A excelente elasticidade deste material garante que o sistema de suspensión do vehículo poida responder rapidamente en diferentes condicións de condución e proporcionar unha experiencia de condución máis suave e cómoda. Especialmente nos modelos de luxo de gama alta, os amortecedores de alto rendemento que usan elastómeros de poliuretano poden mellorar significativamente o confort da marcha e cumprir os requisitos para unha experiencia de condución de alta calidade. Nos automóbiles de gama alta, o rendemento dos selos afecta directamente o illamento acústico, o illamento térmico e o rendemento impermeable do vehículo. Os elastómeros de poliuretano son amplamente utilizados en selados de portas e ventás de automóbiles, compartimentos do motor e trens de rodaxe debido á súa excelente estanqueidade e resistencia á intemperie. Os fabricantes de automóbiles de gama alta usan elastómeros de poliuretano como selos de portas para mellorar o illamento acústico do vehículo e reducir a intrusión de ruído externo.