La varilla de caucho sólido de PU es un material de varilla sólida hecho de elastómero de poliuretano (PU) como material base mediante fundición o extrusión. El poliuretano es un material polimérico formado por la polimerización de isocianato (isocianato) y poliol (poliol) bajo la acción de un catalizador y un extensor de cadena. Su estructura de cadena molecular tiene las características duales de segmento blando (segmento flexible de poliéter/poliéster) y segmento duro (segmento rígido de uretano), lo que le da al material propiedades únicas de alta elasticidad, alta resistencia y resistencia al desgaste.
El elastómero de poliuretano se denomina "quinto plástico de ingeniería" porque su rendimiento se sitúa entre el caucho y el plástico. Como forma típica de elastómero de poliuretano, la varilla de caucho sólido de PU se usa ampliamente en maquinaria de minería, industria automotriz, industria petroquímica y otros campos con su alta capacidad de carga, excelente resistencia al aceite y resistencia a la fatiga, y se ha convertido en una solución de material de alta gama para reemplazar el caucho tradicional (como NR, EPDM) y el plástico (como PVC, TPU).
Análisis de características y ventajas científicas
Estructura molecular y rendimiento básico.
Segmento blando (segmento flexible): Poliéter PU (como PTMEG) le da al material alta elasticidad y tenacidad a bajas temperaturas (temperatura de transición vítrea Tg tan baja como -60 ℃); el poliéster PU (como la serie de ácido adípico) confiere al material una alta resistencia y resistencia al aceite (tasa de expansión del aceite mineral <5%);
Segmento duro (segmento rígido): los grupos carbamato forman una red física reticulada a través de enlaces de hidrógeno, lo que le da al material un módulo alto (la resistencia a la tracción puede alcanzar 25-50 MPa) y resistencia a altas temperaturas (temperatura de deformación por calor HDT de hasta 80-120 ℃);
Estructura de separación de microfases: el segmento blando y el segmento duro forman una separación de microfases a escala molecular. El segmento blando proporciona elasticidad y el segmento duro proporciona soporte, logrando un equilibrio entre alta elasticidad y alta resistencia.
Excelentes propiedades mecánicas
Alta elasticidad y alta capacidad de carga.
Resistencia a la tracción: La resistencia a la tracción de las varillas de caucho sólido de PU es tan alta como 25-50 MPa (el caucho común como el NR es de 10-20 MPa, el TPU es de 20-35 MPa), que puede soportar cargas más altas (como los rodillos de la cinta transportadora de la mina, la capacidad de carga de las varillas de PU es de 3 a 5 veces mayor que la de NR); Resistencia al desgarro: ≥50 kN/m (el caucho común es de 20-40 kN/m), excelente resistencia al corte (adecuado para engranajes de maquinaria de minería, sellos de perforación petrolera); Resiliencia: deformación permanente por compresión ≤15% (70 ℃ × 24 h, estándar ISO 815), la deformación permanente por compresión del caucho ordinario (como SBR) es tan alta como 30% -50%, y no es fácil deformarse después de un uso prolongado.
Alta dureza y resistencia al desgaste
Rango de dureza: Shore A 60 - 95 (ajustable), que cubre todos los escenarios, desde blandos (como sellos) hasta duros (como rodillos industriales);
Resistencia al desgaste: prueba de desgaste Akron ≤ 0,05 cm³/(1,61 km) (el caucho común es 0,1 - 0,3 cm³/(1,61 km)), la vida útil es 5 a 10 veces mayor que la NR (como los rodillos de cinta transportadora, las varillas de PU se pueden usar durante 5 a 10 años, las varillas NR duran solo 1 a 2 años).
Excelente resistencia a la corrosión química
Resistencia al aceite: las varillas de caucho sólido de PU muestran una tasa de expansión extremadamente baja (≤5%, caucho ordinario como la tasa de expansión NR>20%) al aceite mineral (como aceite hidráulico, aceite para engranajes) y aceite sintético (como aceite de silicona), adecuado para sellos de cajas de cambios de automóviles y piezas de perforación petrolera;
Resistencia a los disolventes: resistente a los disolventes polares (como la acetona, el etanol), pero sensible a los disolventes oxidantes fuertes (como el ácido sulfúrico concentrado, el ácido nítrico concentrado) (es necesario evitar el contacto);
Resistencia a ácidos y álcalis: resistente a ácidos débiles (como ácido fosfórico, ácido acético) y álcalis débiles (como solución de hidróxido de sodio, concentración ≤10%), pero no resistente a ácidos fuertes (como ácido sulfúrico concentrado) y álcalis fuertes (como solución de hidróxido de sodio>20%). 2.4. Adaptabilidad a un amplio rango de temperatura
Rendimiento a baja temperatura: la temperatura de transición vítrea Tg del poliéter PU es tan baja como -60 ℃ y puede mantener una alta elasticidad a -40 ℃ (adecuada para sellos de equipos polares);
Rendimiento a alta temperatura: la temperatura de deformación por calor HDT alcanza 80-120 ℃ (60-80 ℃ para caucho ordinario como NR), y la resistencia a la temperatura a corto plazo puede alcanzar 150 ℃ (adecuada para sellos del compartimiento del motor de automóviles).
Estabilidad dimensional precisa
Absorción de agua: la absorción de agua saturada es solo del 0,3% al 0,5% (1% al 2% para caucho ordinario como NR) y la tasa de cambio dimensional es ≤ 0,05% (0,5% al 1% para caucho ordinario), lo cual es adecuado para piezas de precisión (como sellos de vástago de pistón de cilindro hidráulico);
Coeficiente de expansión térmica lineal: 1,2×10⁻⁴/℃ (1,5×10⁻⁴/℃ para caucho ordinario), que se ve menos afectado por los cambios de temperatura (control de tolerancia ±0,02 mm).
Campos de aplicación
Maquinaria de minería e ingeniería
Rodillos de la cinta transportadora: Las varillas de caucho sólido de PU se utilizan para los rodillos de la cinta transportadora de minas, con una notable resistencia al desgaste y capacidad de carga, y una vida útil de 5 a 10 años;
Revestimientos de cucharones de excavadora: Las varillas de PU de alta dureza (Shore A 85-95) se utilizan para los revestimientos de cucharones de excavadoras, y su resistencia al impacto y al desgaste son mejores que los revestimientos de acero con alto contenido de manganeso.
Industria del automóvil
Sellos de automóviles: las varillas de caucho sólido de PU se utilizan para sellos de aceite de motores de automóviles y sellos de aceite de cajas de cambios, con excelente resistencia al aceite y a altas temperaturas;
Piezas de amortiguadores de automóviles: Las varillas de PU de baja dureza (Shore A 60-75) se utilizan para los casquillos de los amortiguadores de suspensión de automóviles, con una deformación permanente por compresión ≤15%, lo que proporciona una experiencia de conducción suave.
Transporte petroquímico y de fluidos
Sellos para perforación petrolera: Las varillas de PU resistentes al aceite se utilizan para sellos de alta presión en la perforación petrolera, con una resistencia a la compresión de ≥10 MPa y una resistencia a la expansión del aceite mineral de <5%;
Impulsores de bombas químicas: se utilizan varillas de PU resistentes a la corrosión para los impulsores de bombas químicas, y su resistencia a la corrosión química es mejor que la de los impulsores de caucho comunes.
Aparatos eléctricos y electrónicos y electrodomésticos
Cojines de conectores electrónicos: Las varillas de PU de baja dureza (Shore A 70 - 80) se utilizan para teléfonos móviles y cojines de conectores de computadoras para reducir los golpes y resistir el impacto;
Engranajes y piezas de transmisión de electrodomésticos: se utilizan varillas de PU resistentes al desgaste para engranajes reductores de lavadoras y cojinetes de ventiladores de aire acondicionado, y el ruido es menor que el de los engranajes metálicos.
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