Abstrakt

Massenspektrometrie-Kongress 2019: Synthese von Hartpolyurethan und Auswirkung von Silikontensid auf seine Eigenschaften – M Shafiq Randhawa – University of the Punjab, Pakistan

 M Shafiq Randhawa        

Harter Polyurethanschaum wurde aus hochfunktionellem Roh-MDI und einer Mischung aus Poly-L für einen weiten Bereich von Tensidkonzentrationen mit dem Treibmittel R141b synthetisiert. Die Aufschäumzeit, die Gelzeit und die Zeit bis zur Freisetzung nehmen mit der Tensidkonzentration zu. Die Schaumdichte nimmt mit der Tensidkonzentration ab, da die Dichte aufgrund der erhöhten Treibleistung mit dem Tensid abnimmt. Die Oberflächenspannung nimmt ebenfalls entsprechend der Verringerung der Zellgröße schnell ab, und der Gehalt an engen Zellen nimmt bei niedriger Tensidkonzentration schnell zu. Die Verringerung der Zellgröße ging mit einer Verringerung der Wärmeleitfähigkeit einher. Heute stehen Chemikern und Ingenieuren zahlreiche Bausteine ??und Polymerstrukturen für die Synthese von Polyurethanen nach dem Polyadditionsprinzip zur Verfügung. Da der Hersteller von Polyurethanartikeln am Produktionsstandort niedermolekulare Rohstoffe in fertige Polymere umwandelt, hat der Autor besonderen Wert auf die kurze Geschichte und einige grundlegende Konzepte zu den Rohstoffen und der Chemie von Polyurethan gelegt. Er behandelt in diesem Forschungsartikel auch die Herstellungstechniken und Verarbeitungsgeräte, überprüft physikalische, chemische, mechanische und elektrische Eigenschaften und behandelt auch die Anwendungen aller Arten von Polyurethanen für eine breite Palette von Branchen. Aus rohem 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (CMDI) und Polypropylenglykolen (PPG) wurden Polyurethan-Hartschäume (RPUF) hergestellt. Die Aufschäumzeit, die Gelzeit und die Zeit bis zur Klebfreiheit erhöhten sich durch die Zugabe von Tensiden. Die Dichte des Schaums nahm aufgrund der erhöhten Treibleistung durch das Tensid rasch auf ein Minimum von 0,5 pphp (Teilprozent Polyol) Tensid ab. Die Oberflächenspannung nahm rasch auf einen asymptotischen Wert bei 2 pphp Tensid ab. In Übereinstimmung damit nahm die Zellgröße ab und der Gehalt an geschlossenen Zellen stieg rasch auf konstante Werte an – bei niedrigen Tensidkonzentrationen (<1 pphp). Die Verringerung der Zellgröße ging mit einer Verringerung der Wärmeleitfähigkeit einher, sodass zwischen beiden eine lineare Beziehung besteht, was bedeutet, dass das serielle Modell der Wärmeübertragung anwendbar ist. Polyurethane (PU) werden als Beschichtungen, Klebstoffe, Dichtungsmittel, Elastomere (CASE) und Fasern sowie als flexible, halbstarre und starre Schäume verwendet. Daher finden RPUFs Anwendung in der Isolierung von Kühlschränken, Gefrierschränken, Rohrleitungen, Tanks, im Schiffsbau und bei LNG-Ladungen. Das Aufschäumen kann mit einer oder zwei Schussmethoden erfolgen. Bei der Einschussmethode werden alle Materialien in einen Mischbecher gegeben und gleichmäßig vermischt, bevor sie in eine Form gegossen werden. Bei der Zweidosenmethode wird der Mischung im zweiten Schritt Isocyanat zugesetzt. Das Aufschäumen kann mit einem physikalischen Treibmittel, einem chemischen Treibmittel oder einer Mischung aus beiden erfolgen. Beim physikalischen Treiben erzeugen die Reaktionen zwischen dem Isocyanat und dem Polyol Polyurethanbindungen unter Freisetzung von Reaktionswärme. In der Regeldie Wärmeleitfähigkeit des geblasenen Gases ist sehr gering. Dies führt zusammen mit einer kleinen geschlossenen Zellstruktur zu einer extrem geringen Wärmeleitfähigkeit von RPUFs. Beim chemischen Blasen reagiert Wasser (das am häufigsten verwendete Treibmittel) mit Isocyanat zu instabiler Carbamidsäure, die sofort in ein Amin und Kohlendioxid zerfällt. Daher ist die Verwendung umweltfreundlicher Treibmittel zu einem wichtigen und dringenden Problem bei der Synthese von Polyurethanschaum geworden. Flexibler Polyurethanschaum wird als Polsterung für eine Vielzahl von Verbraucher- und Handelsprodukten verwendet, darunter Bettzeug, Möbel, Autoinnenausstattung, Teppichpolster und Verpackungen. Die Dichte des Schaums wurde gemäß ASTM D 1622 mit einer Probengröße von 30 x 30 x 30 mm (Breite x Länge x Dicke) gemessen und zur Berichterstellung ein Durchschnitt von mindestens fünf Messungen durchgeführt. Die Dichteverteilung wurde basierend auf 100 × (maximale Dichte – minimale Dichte) / durchschnittliche Dichte berechnet. Der Gehalt an geschlossenen Zellen wurde mit einem Luftpyknometer gemäß ASTM D 2850 bei Probenabmessungen von 50 x 50 x 25 mm ermittelt. Die Zellmorphologie wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM, HITACHI S3500N) beobachtet. Die Proben wurden in flüssigem Stickstoff und Goldpulver kryogen aufgebrochen, bevor sie in freier Aufwärtsrichtung gescannt wurden. Die mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur wurden mit einer Universalprüfmaschine (Ametek, Lloyd) gemessen. Die Druckfestigkeit wurde gemäß ASTM D 1621 bei einer Traversengeschwindigkeit von 3,0 mm/min bei Probenabmessungen von 30 x 30 x 30 mm ermittelt. Die für eine 10 %ige Verformung basierend auf der ursprünglichen Dicke erforderliche Kraft wurde als Druckfestigkeit des Schaums angesehen. Die Oberflächenspannung wurde mit dem K 100-Tensiometer (Kruss) gemäß ASTM D 1331 basierend auf dem Blasendruck gemessen. RPUFs wurden je nach Tensidkonzentration aus CMDI und PPG mit einem umweltfreundlichen Treibmittel (HFC 365mfc) hergestellt. Die Aufschäumzeit, Gelzeit und Klebfreiheitszeit erhöhten sich mit der Tensidzugabe aufgrund der erhöhten Stabilität des Reaktionsgemischs und der Entstehung von Blasen. Die Schaumdichte und Dichteverteilung sanken aufgrund der erhöhten Treibleistung in Gegenwart des Tensids rasch auf ein Minimum bei 0,5 pphp Tensid. Die Oberflächenspannung des Schaums sank bei 2 pphp Tensid rasch auf einen asymptotischen Wert, was bedeutet, dass das Reaktionsgemisch bei dieser Konzentration gesättigt war. Im Einklang mit der Abnahme der Oberflächenspannung verringerte sich die Zellgröße und der Gehalt geschlossener Zellen stieg bei niedrigen Tensidkonzentrationen (<1 pphp) rasch auf konstante Werte. Die Verringerung der Zellgröße ging mit einer Verringerung der Wärmeleitfähigkeit einher, und über einen weiten Bereich von Zellgrößen blieb eine lineare Beziehung zwischen beiden bestehen. Eine einfache Analyse auf der Grundlage eines seriellen Modells ergab das gleiche Ergebnis, wenn man davon ausgeht, dass der Zellwandwiderstand mit Ausnahme kleiner Zellen vernachlässigbar ist. Bei hoher OberflächenaktivitätSilikontenside sind für verschiedene Anwendungen nützlich. Kürzlich wurde gezeigt, dass sie die Wirksamkeit von Mikroemulsionen verbessern. Systematische Studien ihres Phasenverhaltens erweitern unser Wissen über die Selbstorganisation großer Moleküle. Sie werden zunehmend zur Herstellung nanostrukturierter Materialien eingesetzt. Die ungewöhnlichen Benetzungseigenschaften von Trisiloxan-Tensiden wurden viel diskutiert, was zu einem besseren Verständnis der Rolle von Diffusion, Tensidaggregation und Marangoni-Effekten bei der verbesserten Tensidverteilung führte.