Les principales propriétés de l’élastomère de polyuréthane
1.1 Dureté
La gamme de dureté du caoutchouc ordinaire est Shore A20 à Shore A90, la dureté du plastique est d’environ Shore A95 à Shore D100, et la dureté de l’élastomère de polyuréthane est aussi faible que Shore A10 et aussi élevée que Shore D80, et ne nécessite pas l’aide de charges. Ce qui est particulièrement précieux, c’est que l’élastomère a toujours une bonne élasticité et un bon allongement du caoutchouc sous la dureté plastique, tandis que le caoutchouc ordinaire ne peut obtenir une dureté plus élevée qu’en ajoutant une grande quantité de charge et au détriment de la réduction considérable de l’élasticité et de l’allongement. Il est rapporté que lorsque la dureté est supérieure à 75D, son élasticité sera sérieusement perdue et lorsque la dureté est supérieure à 85D, il ne s’agit pas d’un matériau élastique.
1.2 Résistance mécanique
Les élastomères de polyuréthane ont une résistance mécanique élevée, qui se manifeste par le module de Young, sa résistance à la déchirure et sa capacité portante.
1.2.1Module de Young et résistance à la traction Dans la limite élastique, le rapport entre la contrainte de traction et la déformation est appelé module de Young (E) ou module élastique.
Les élastomères de polyuréthane, comme les autres élastomères, n’obéissent au théorème de Hooke qu’à faible allongement (environ 2,5%). Mais son module de Young est beaucoup plus élevé que celui des autres élastomères. De plus, le module d’élastomères de polyuréthane du Young couvre le caoutchouc et les plastiques, et la gamme est large, inégalée par d’autres matériaux.
1.2.2Résistance à la déchirure
La résistance à la déchirure de l’élastomère de polyuréthane est très élevée, en particulier le type de polyester, qui est plus de deux fois supérieure à celle du caoutchouc naturel.
1.2.3Capacité de charge
Bien que la résistance à la compression des élastomères de polyuréthane ne soit pas élevée à faible dureté, les élastomères de polyuréthane peuvent augmenter la dureté en maintenant l’élasticité du caoutchouc, atteignant ainsi une capacité de charge élevée. La dureté des autres caoutchoucs est très limitée, de sorte que la capacité portante ne peut pas être grandement améliorée.
1.3 Résistance à l’usure
La résistance à l’usure des élastomères de polyuréthane est très remarquable et les résultats des tests sont généralement compris entre 0,03 et 0,20 mm3 / m, soit environ 3 à 5 fois celui du caoutchouc naturel. En utilisation réelle, en raison de l’influence de facteurs tels que les lubrifiants, l’effet est souvent meilleur. La résistance à l’usure est étroitement liée à la résistance à la déchirure et à l’état de surface du matériau. La résistance à la déchirure de l’élastomère de polyuréthane est beaucoup plus élevée que celle des autres caoutchoucs, mais son propre coefficient de frottement n’est pas faible, généralement supérieur à 0,5, ce qui nécessite l’ajout de lubrifiants à l’huile, ou l’ajout d’une petite quantité de disulfure de molybdène ou de graphite, d’huile de silicone, de poudre de tétrafluoroéthylène, etc., pour réduire le coefficient de frottement et réduire la génération de chaleur par frottement. En outre, le coefficient de frottement est également lié à des facteurs tels que la dureté du matériau et la température de surface. Dans tous les cas, le coefficient de frottement augmente avec la diminution de la dureté et augmente avec l’augmentation de la température de surface. Un maximum est atteint à environ 60°C.
1.4 Propriétés de résistance à l’huile et aux produits chimiques
L’élastomère de polyuréthane, en particulier l’élastomère de polyuréthane de polyester, est une sorte de matériau polymère polaire fort. Il a peu d’affinité avec l’huile minérale non polaire et est à peine érodé dans le mazout (comme le kérosène, l’essence) et l’huile mécanique (comme l’huile hydraulique, l’huile moteur, l’huile lubrifiante, etc.), beaucoup mieux que le caoutchouc général, et peut être combiné avec comparable au caoutchouc nitrile. Cependant, il gonfle considérablement en alcools, esters, cétones et hydrocarbures aromatiques, et est progressivement détruit à haute température. Gonflement important et parfois dégradation dans les hydrocarbures halogénés. L’élastomère de polyuréthane immergé dans une solution inorganique, s’il n’y a pas de catalyseur, est similaire à l’immersion dans l’eau. Il se dégrade plus rapidement dans les acides faibles et les alcalis faibles que dans l’eau, et les acides forts et les alcalis forts ont un effet corrosif plus important sur le polyuréthane.
La température d’utilisation de l’élastomère de polyuréthane dans l’huile est inférieure à 110 ° C, ce qui est plus élevé que celui de l’air. Cependant, dans les applications multi-ingénierie, l’huile est toujours contaminée par de l’eau. Des tests ont montré que tant que l’huile contient 0,02% d’eau, presque toute l’eau peut être transférée à l’élastomère. À ce stade, l’effet d’utilisation sera significativement différent.
1.5 Résistance à l’eau
La résistance à l’eau des élastomères de polyuréthane à température ambiante est bonne, et aucune hydrolyse évidente ne se produira d’ici un ou deux ans, en particulier pour les types de polybutadiène, de polyéther et de polycarbonate. Grâce à l’essai de résistance à l’eau améliorée, la méthode d’extrapolation montre que le temps nécessaire à la perte de la moitié de la résistance à la traction dans l’eau à température ambiante à 25 ° C, l’élastomère de polyester (polyéthylène adipate-TDI-MOCA) est de 10 ans, l’élastomère de polyéther (PTMG-TDI-MOCA) est de 50 ans, c’est-à-dire que le type de polyéther est 5 fois celui du type polyester.
1.6 Résistance à la chaleur et à l’oxydation
La résistance à la chaleur des élastomères de polyuréthane dans les gaz inertes (tels que l’azote) est toujours bonne, et la résistance à l’oxygène et à l’ozone à température ambiante est également très bonne, en particulier le polyester. Cependant, l’action simultanée de la température élevée et de l’oxygène accélérera le processus de vieillissement du polyuréthane. La limite de température supérieure des élastomères de polyuréthane généraux dans l’air pour une utilisation continue à long terme est de 80-90 ° C, et il peut atteindre 120 ° C en utilisation à court terme. La température qui a un impact significatif sur la réalisation de l’oxydation thermique est d’environ 130 °C. En termes de variétés, la résistance à l’oxydation thermique du type polyester est meilleure que celle du type polyéther. Parmi les types de polyester, le type adipate de polyéthylène est meilleur que le type de polyester général. Dans le type polyéther, ptmg est meilleur que le type PPG, et les deux s’améliorent avec l’augmentation de la dureté de l’élastomère. De plus, la résistance des élastomères de polyuréthane généraux diminue considérablement dans les environnements à haute température.
1.7 Performances à basse température
Les élastomères de polyuréthane ont de bonnes propriétés à basse température, principalement dans le fait que la température de fragilité est généralement basse (-50 ~ -70 ° C), et certaines formulations (telles que PCL-TDI-MOCA) ne sont pas cassantes même à des températures plus basses. Dans le même temps, l’élasticité à basse température des variétés décimales (telles que PTMG-TDI-MOCA) est également très bonne. Le coefficient de résistance au froid par compression à -45 ° C peut atteindre le niveau de 0,2-0,5, mais la plupart des variétés, en particulier certaines variétés en vrac, telles que les élastomères de polyester généraux, ont une tendance relativement importante à cristalliser à basse température et une faible élasticité à basse température, de sorte qu’ils sont utilisés comme joints. Il est facile de fuir de l’huile dans la phase initiale à -20 °C.
Avec la diminution de la température, la dureté, la résistance à la traction, la résistance à la déchirure et la rigidité en torsion des élastomères de polyuréthane ont augmenté de manière significative, tandis que le rebond et l’allongement ont diminué.
1.8 Performance d’absorption des vibrations
L’effet de l’élastomère de polyuréthane sur les contraintes alternées a montré une hystérésis évidente. Dans ce processus, une partie de l’énergie de la force externe est consommée par le frottement interne des molécules de l’élastomère et convertie en énergie thermique. Cette propriété est appelée performance d’absorption des vibrations du matériau, également connue sous le nom de performance d’absorption d’énergie ou performance d’amortissement. Les performances d’absorption des vibrations sont généralement exprimées par un coefficient d’atténuation. Le coefficient d’atténuation exprime le pourcentage de l’énergie qui lui est appliquée et qui peut être absorbée par le matériau déformé. En plus des propriétés du matériau, il est également lié à la température ambiante et à la fréquence des vibrations. Plus la température est élevée, plus le coefficient d’atténuation est faible, plus la fréquence de vibration est élevée et plus l’énergie absorbée est grande. Lorsque la fréquence est proche du temps de relaxation de la macromolécule, l’énergie absorbée est maximale. Les élastomères de polyuréthane à température ambiante peuvent absorber 10% à 20% de l’énergie vibratoire, mieux que le caoutchouc nitrile. Il convient pour absorber une grande force d’impact lorsque l’amplitude de déformation est faible et absorber une petite force d’impact lorsque l’amplitude de déformation est grande.
De plus, l’hystérésis génère une chaleur endogène qui augmente la température de l’élastomère. À mesure que la température de l’élastomère augmente, sa résilience augmente et les performances d’amortissement diminuent. Par conséquent, l’équilibre des différentes propriétés doit être pris en compte lors de la conception des pièces d’amortissement.
1.9 Propriétés électriques
Les propriétés d’isolation électrique des élastomères de polyuréthane sont relativement bonnes à des températures de travail générales, à peu près équivalentes aux niveaux de néoprène et de résines phénoliques. Parce qu’il peut être coulé et moulé, il est souvent utilisé comme matériau pour le rempotage de composants électriques et le revêtement de câbles. En raison de sa polarité moléculaire relativement grande et de son affinité pour l’eau, les propriétés électriques des élastomères de polyuréthane varient considérablement avec la température ambiante et ne conviennent pas aux matériaux électriques à haute fréquence. En outre, les propriétés électriques des élastomères de polyuréthane diminuent avec l’augmentation de la température et augmentent avec l’augmentation de la dureté du matériau.
1.10 Résistance aux rayonnements
Parmi les matériaux polymères synthétiques, les élastomères de polyuréthane ont une bonne résistance aux rayons à haute énergie. Il a toujours des performances satisfaisantes sous la dose de rayonnement 105-106Gy. Cependant, pour les élastomères de couleur claire ou transparents, une décoloration peut se produire sous l’action du rayonnement, similaire à celle observée dans les tests de vieillissement à l’air chaud ou atmosphérique.
1.11 Résistance à la moisissure
La résistance à la moisissure du polyuréthane polyéther est bonne et le niveau de test est de 0-1, c’est-à-dire qu’aucune moisissure ne se développe. Cependant, le polyester polyuréthane n’est pas résistant à la moisissure et le résultat du test est un mildiou sévère, qui ne convient pas à l’utilisation et au stockage sur le terrain tropicaux et subtropicaux dans des conditions chaudes et humides. Les élastomères de polyester polyuréthane utilisés sur le terrain et dans les environnements chauds et humides doivent être ajoutés avec des agents antifongiques (tels que l’octahydroxyquinoléine de cuivre, le BCM, etc., le dosage général est de 0,1% à 0,5%) pour améliorer sa résistance aux moisissures. .
1.12 Propriétés biomédicales
Les matériaux en polyuréthane ont une excellente biocompatibilité. Les tests toxicologiques aigus et chroniques et les tests sur les animaux ont confirmé que les matériaux médicaux en polyuréthane sont non toxiques, non déformants, non allergiques, non localement irritants et ignorants du pyrogène, et sont les plus précieux. L’un des matériaux polymères médicaux synthétiques.
