Las varillas PU (varillas de poliuretano) son varillas de elastómero termoestables hechas de poliuretano (PU) como material base. Se curan y se forman por la reacción de polimerización de polioles e isocianatos para formar materiales con estructuras moleculares únicas. El poliuretano (PU) es un material de polímero inventado por el químico alemán Otto Bayer en 1937. Su principal cadena molecular contiene grupos de uretano repetidos (-nh-Coo-). Al ajustar la relación de segmentos blandos (poliéter o poliéster flexibles) a segmentos duros (diisocianato y extensor de cadena), la dureza, la elasticidad, la resistencia al desgaste y otras propiedades del material pueden controlarse con precisión, lo que lo convierte en un "material universal" entre el caucho y el plástico.
El rango de dureza de la costa de las barras PU cubre la costa A20 (súper suave) a la costa D85 (súper dura). Tiene tanto la alta elasticidad de caucho como la alta resistencia del plástico. Se usa ampliamente en campos industriales con requisitos estrictos sobre la resistencia al desgaste, la resistencia al impacto, la resistencia al aceite y la elasticidad. Es un sustituto ideal para los materiales tradicionales de caucho, plástico y metal.
Ventajas
Resistencia al desgaste
Una de las ventajas básicas de las varillas PU es que tienen una resistencia de desgaste muy superior que el caucho y el plástico tradicionales. Esta característica proviene del efecto sinérgico de segmentos duros y segmentos blandos en su estructura molecular:
Segmento duro (diisocianato + extensor de cadena): proporciona rigidez del material, mejora las fuerzas intermoleculares y resiste la intrusión abrasiva.
Segmento blando (poliéter/poliéster): proporciona la elasticidad del material, absorbe la energía de impacto y reduce la pérdida de energía durante el desgaste.
Elasticidad e resistencia al impacto
El módulo elástico (0.5-50 MPa) de las varillas PU está entre el caucho (0.01-10 MPa) y el plástico (1-10 GPa), y tiene una alta resistencia y alta capacidad de carga:
Alta resistencia: la tasa de rebote de las barras PU de dureza A70 en la costa puede alcanzar el 40%-60%(la tasa de rebote de caucho suele ser del 30%-50%), y puede volver rápidamente a su estado original después de la compresión repetida. Es adecuado para escenas que requieren presión a largo plazo, como cojines y reemplazos de resorte.
Alta resistencia al impacto: su capacidad de absorción de energía (a través de la prueba de impacto de la bola de caída) es 3-5 veces mayor que la del cloruro de polivinilo (PVC) y 2-3 veces más alta que la del polietileno (HDPE), que es adecuado para campos de protección de seguridad, como viviendas a prueba de explosiones y guardias anti-colisión.
Ventajas de rendimiento dinámico
Resistencia a la fatiga: bajo cargas de compresión cíclica/tracción (frecuencia 1Hz, amplitud ± 10%), la vida útil de las varillas PU puede alcanzar 10⁶-10 veces (el caucho es solo 10⁵-10 veces), que es adecuada para piezas de movimiento de alta frecuencia, como pantallas vibrantes y rodillos de cinta de transporte.
Elasticidad de baja temperatura: todavía puede mantener el 70% -80% de la elasticidad de temperatura normal a -40 ℃ (el caucho tiende a ser frágil por debajo de -20 ℃), que es adecuado para escenas de baja temperatura, como equipos polares y sellos de almacenamiento en frío.
Resistencia química y del petróleo
La estructura molecular de las varillas PU no contiene enlaces individuales de carbono de carbono débil (como PE y PP), pero utiliza enlaces de uretano fuertemente polares (-nh-Coo-) como la cadena principal, lo que hace que muestre una excelente resistencia a los aceites, solventes y medios químicos:
Resistencia al aceite: después de la inmersión en aceite hidráulico (ISO 32) y aceite lubricante (SAE 10W-40) durante 1000 horas, la tasa de expansión del volumen es <5% (caucho ordinario> 20%), y la tasa de retención de resistencia a la tracción es> 85% (caucho <60%), que es adecuada para los sellos de aceite, las mangas protectivas de equipo y otras partes en el contacto con el aceite.
Resistencia al solvente: la tolerancia a los solventes no polares (como la gasolina, el diesel) y los solventes débilmente polares (como la acetona y el acetato de etilo) es mejor que la del caucho ordinario (como el caucho de nitrilo), y no hay una disminución obvia en el rendimiento después del contacto a corto plazo (<24h).
Resistencia ácida y alcalina: es resistente a los ácidos débiles (pH 4-6) y bases débiles (pH 8-10), pero se degradará en ácidos fuertes (ácido sulfúrico concentrado, ácido nítrico concentrado) o bases fuertes (NaOH> 30%), y es necesario mejorar la resistencia química a través del coacción superficial o los materiales compuestos (como PU/PTFE).
Procesamiento liviano y fácil
Baja densidad: la densidad de las varillas PU es 1.1-1.3 g/cm³, que es solo 1/7 de acero y 1/3 de aluminio. Puede reducir significativamente el peso de los componentes y es adecuado para componentes de absorción de choque automotriz, conchas de drones y otros campos que son sensibles a la reducción de peso.
Fácil de formar y procesar:
Proceso de formación: se puede formar mediante el proceso de fundición (CPU, poliuretano termoestable) o extrusión (TPU, algo de poliuretano termoplástico), y se pueden personalizar formas complejas (como engranajes, sellos).
Procesamiento secundario: es compatible con el corte, perforación, molienda, enlace (con pegamento especial de poliuretano) y otro procesamiento, y los bordes pueden ser bisbidos o pulidos (rugosidad de la superficie RA≤3.2 μm).
Resistencia a la intemperie y adaptabilidad ambiental
Las varillas PU pueden mejorar significativamente su durabilidad al aire libre al agregar absorbentes de rayos UV (como benzotriazol), antioxidantes (como fenoles) e agentes de hidrólisis (como carbodiimida):
Resistencia UV: el índice de amarillamiento ΔYi <5 Después de 2000 horas de exposición al exterior (ΔYi de varillas PU no tratadas puede alcanzar más de 20), adecuadas para membranas impermeabilizantes de techo e instalaciones de diversión al aire libre.
Resistencia a la hidrólisis: las varillas PULETHER PU (como el PTMEG) tienen una vida útil de 5-10 años en un entorno húmedo (humedad 95%HR, 60 ℃), que es más adecuada para entornos de alta humedad, como barcos y proyectos de conservación de agua que PULESTER PU (fácil de hidrolibir).
Las varillas de PU logran un control preciso de la resistencia al desgaste, la elasticidad, la resistencia al aceite y otras propiedades a través del diseño de la estructura molecular de segmentos blandos y duros, convirtiéndose en una alternativa de alto rendimiento a los materiales tradicionales (caucho, plástico, metal) en el campo industrial. Su amplia aplicación en protección de desgaste, automóviles, químicos, electrónicos, construcción y otras industrias no solo mejora la vida útil y la confiabilidad de los componentes, sino que también promueve el desarrollo de un diseño integrado ligero y funcional.
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