У наступных раздзелах тлумачыцца паэтапная эвалюцыя глейкапругкага поліўрэтанавай пены, спалучаючы механізмы рэакцый, назіраныя з'явы і практычныя меркаванні па вытворчасці.

1. Асноўныя паняцці

1. Вязкасць

Вязкасць паказвае супраціўленне матэрыялу цякучасці і адлюстроўвае яго вязкасць. Больш высокая вязкасць азначае горшую цякучасць.

2. Эластычнасць

Эластычнасць адносіцца да здольнасці матэрыялу аднаўляць сваю першапачатковую форму пасля дэфармацыі. Большая эластычнасць забяспечвае лепшую ўстойлівасць да дэфармацыі і разбурэння пены.

3. Гелевая кропка

Кропка гелеўтварэння — гэта крытычны пераход, пры якім сістэма пераходзіць з цякучай вадкасці ў нецякучую цвёрдую сетку. Гэта найважнейшая кропка падзелу ў працэсе пенаўтварэння.

4. Агульная тэндэнцыя

Падчас пенаўтварэння глейкасць пастаянна павялічваецца, а эластычнасць паступова развіваецца ад вельмі слабой да дамінуючай. Пасля гелеўтварэння эластычнасць становіцца кіруючай характарыстыкай сістэмы.

2. Віскапругкая эвалюцыя на стадыі пенаўтварэння

Этап 1: Пачатковы этап змешвання (індукцыйны перыяд перад часам узбівання крэму)

Штат

Поліёл, ізацыянат і дабаўкі толькі што змяшалі. Хімічныя рэакцыі працякаюць павольна, газаўтварэнне мінімальнае, і сістэма застаецца аднастайнай вадкасцю.

Віскапругкія характарыстыкі

• Нізкая глейкасць і выдатная цякучасць.
• Практычна адсутнічае эластычнасць.
• Пад уздзеяннем знешняй сілы матэрыял свабодна цячэ, і дэфармацыя незваротная.

Прычына змен

Малекулярныя ланцугі пакуль не ўтварылі значных зшыванняў. Хуткасць рэакцыі NCO–OH застаецца нізкай, і палімерная сетка не ўтварылася.

Назіранне за вытворчасцю

Сумесь выглядае празрыстай або толькі злёгку малочнай і свабодна цячэ.

Этап 2: Этап крэму (пачатак пенаўтварэння)

Штат

Хуткасць рэакцыі паскараецца. Вада рэагуе з ізацыянатам, утвараючы значную колькасць CO₂. Сістэма становіцца белай, з'яўляюцца дробныя бурбалкі, і пачынаецца пачатковае пашырэнне.

Віскапругкія характарыстыкі

• Вязкасць хутка павялічваецца па меры ўтварэння алігамераў і больш доўгіх малекулярных ланцугоў.
• Слабая эластычнасць пачынае праяўляцца з-за ўтварэння папярэдніх ланцуговых асацыяцый.
• Сістэма застаецца пераважна вязкай і працягвае цячы і расцягвацца.

Ключавая асаблівасць

Бурбалкі пастаянна ўтвараюцца і растуць. Сістэма ў асноўным абапіраецца на сваю глейкасць, каб інкапсуляваць бурбалкі газу і прадухіліць уцечку газу.

Этап 3: Этап нарастання (перыяд інтэнсіўнага пенаўтварэння перад гелеўтварэннем)

Штат

Хуткасць рэакцыі дасягае свайго піку. Утвараецца вялікая колькасць газу, аб'ём пены хутка павялічваецца, і клеткі хутка растуць. Гэта найбольш крытычны этап для ўтварэння пены.

Віскапругкія характарыстыкі

• Вязкасць працягвае рэзка ўзрастаць.
• Цякучасць значна зніжаецца.
• Рэакцыі зшывання ўзмацняюцца, што прыводзіць да хуткага павелічэння эластычнасці.
• Віскаэластычныя ўласцівасці становяцца больш выяўленымі, паступова змяняючыся ў бок дамінавання пругкасці.
• Матэрыял развівае трываласць на расцяжэнне і ўстойлівасць да разбурэння.

Пры расцяжэнні пена дэфармуецца, але часткова аднаўляецца пасля зняцця сілы. Бурбалкі, якія растуць, застаюцца эфектыўна стабілізаванымі ўнутры матрыцы.

Наступствы для працэсу

• Калі эластычнасць недастатковая і пераважае глейкасць, бурбалкі могуць лопацца, злівацца або руйнаваць.
• Калі эластычнасць развіваецца занадта рана або занадта моцна, пашырэнне пены абмяжоўваецца, што прыводзіць да больш высокай канчатковай шчыльнасці.

Этап 4: Кропка геля (крытычная пераходная стадыя)

Штат

Па сутнасці, утвараецца трохмерная зшытая сетка. Пенаўтварэнне і гелеўтварэнне дасягаюць раўнавагі, што робіць гэты момант найбольш важным ва ўсім працэсе.

Віскапругкае пераўтварэнне

• Сістэма губляе здольнасць да праходжання.
• Бачная глейкасць імкнецца да бясконцасці.
• Эластычнасць становіцца дамінуючай уласцівасцю.
• Дэфармацыя становіцца пераважна пругкай, з хуткім аднаўленнем пасля сціскання або расцяжэння.
• Клетачныя структуры замацоўваюцца назаўсёды па меры зацвярдзення клеткавых сценкаў.

Вытворчае значэнне

• Занадта ранняе гелеўтварэнне можа прывесці да няпоўнага пашырэння і высокай шчыльнасці пены.
• Занадта позняе гелеўтварэнне можа прывесці да страты газу, ўсаджвання пены і калапсу.

Этап 5: Этап зацвярдзення і паспявання (пасля гелявання)

Штат

Астатнія рэактыўныя групы працягваюць рэагаваць, яшчэ больш умацоўваючы зшытую сетку. Пашырэнне пены спыняецца, і матэрыял паступова цвярдзее.

Віскапругкія характарыстыкі

• Шчыльнасць зшывання працягвае павялічвацца.
• Жорсткасць паступова павялічваецца.
• Эластычнасць стабілізуецца.

Для эластычнай пены:

• Захоўваецца высокая эластычнасць.
• Захоўваюцца добрая ўстойлівасць і трываласць.

Для цвёрдай пены:

• Эластычнасць памяншаецца.
• Матэрыял пераходзіць у цвёрды стан.
• Дэфармацыя становіцца больш пластычнай, чым пругкай.

Рэшткавыя ўнутраныя напружанні існуюць спачатку, але паступова здымаюцца падчас зацвярдзення, што дазваляе стабілізаваць вязкапругкія ўласцівасці.

Наступныя змены

Пасля дастатковага зацвярдзення пры навакольных умовах зшыванне становіцца практычна поўным, а механічныя і глейкапругкія ўласцівасці застаюцца адносна стабільнымі.

3. Ключавыя фактары, якія ўплываюць на вязкапругкія ўласцівасці

1. Каталізатары (найважнейшы фактар ​​кантролю)

Выдзімальныя каталізатары

• Паскорыць газаўтварэнне.
• Спрыяюць больш ранняму развіццю глейкасці.
• Зрабіце пашырэнне пены больш хуткім.

Гелевыя каталізатары

• Паскорыць рэакцыі зшывання.
• Хутчэй стварыце эластычную сетку.
• Скараціць час гелеўтварэння.

Дысбаланс каталізатара

Няправільны баланс паміж каталізатарамі ўспучвання і гелеўтварэння парушае супадзенне пенаўтварэння і гелеўтварэння, скажае глейкапругкі профіль і можа выклікаць калапс пены, ўсаджванне або грубыя ячэістыя структуры.

2. Тэмпература сыравіны

Больш высокая тэмпература

• Паскарае агульную хуткасць рэакцыі.
• Павялічвае хуткасць развіцця глейкасці і эластычнасці.
• Выклікае больш ранняе гелеўтварэнне.

Ніжняя тэмпература

• Запавольвае хуткасць рэакцыі.
• Забяспечвае больш паступовае павелічэнне глейкапругкіх уласцівасцей.
• Запавольвае гелеўтварэнне і павялічвае рызыку страты газу.

3. Індэкс NCO (індэкс ізацыянатаў)

Высокі індэкс сяржантаў

• Спрыяе больш моцнаму зшыванню.
• Хутчэй павялічвае эластычнасць і калянасць.
• Утварае больш далікатную пену.

Нізкі індэкс сяржантаў

• Прыводзіць да недастатковага зшывання.
• Прыводзіць да зніжэння эластычнасці і павышэння рэшткавай глейкасці.
• Утварае больш мяккую пену з большай дэфармацыяй і горшым аднаўленнем.

4. Павярхоўна-актыўныя рэчывы і напаўняльнікі

Сіліконавыя павярхоўна-актыўныя рэчывы

• Палепшыць кантроль міжфазнага нацяжэння.
• Спрыяюць раўнамернаму размеркаванню глейкапругкасці па ўсёй пене.
• Прадухіляе нераўнамернасць структуры клетак, выкліканую лакальнымі адрозненнямі ў глейкасці або эластычнасці.

Неарганічныя напаўняльнікі

• Павялічце пачатковую глейкасць сістэмы.
• Зніжаюць эластычнасць.
• Зрабіце пенапластавую структуру больш жорсткай у цэлым.

5. Структура поліолаў

Высокафункцыянальныя поліолы

• Лягчэй утвараюць шчыльныя зшытыя сеткі.
• Хутка павялічвае эластычнасць і калянасць.

Высокамалекулярныя поліолы з доўгім ланцугом

• Забяспечваюць больш паступовы працэс зшывання.
• Стварыць больш мяккую пругкую паводзіны.
• Захоўваць глейкасць на працягу больш доўгага перыяду.
• Характэрныя для эластычных пенапластавых складаў.

4. Рэзюмэ: Агульная тэндэнцыя вязкапругкасці на працягу ўсяго пенаўтварэння

Па сутнасці, увесь працэс пенаўтварэння — гэта рэалагічнае пераўтварэнне, пры якім сістэма развіваецца зчыста глейкая вадкасцьутрохмерная зшытая эластамерная сетка.

Баланс паміжпашырэнне пены і гелеўтварэнне, што адлюстроўваецца ў зменлівых глейкапругкіх уласцівасцях сістэмы, непасрэдна вызначае канчатковую структуру пены, стабільнасць памераў і агульную якасць прадукту.