პრეპოლიმერების დასამზადებლად ძირითად ნედლეულად მცირემოლეკულური პოლიმჟავებისა და მცირემოლეკულური პოლიოლების გამოყენებით მომზადდა პოლიურეთანის წებოვანი მასალის ახალი ტიპი. ჯაჭვის გაფართოების პროცესის დროს, პოლიურეთანის სტრუქტურაში შეიყვანეს ჰიპერგანშტოებული პოლიმერები და HDI ტრიმერები. ტესტის შედეგები აჩვენებს, რომ ამ კვლევაში მომზადებულ წებოვან მასალას აქვს შესაბამისი სიბლანტე, წებოვანი დისკის ხანგრძლივი სიცოცხლის ხანგრძლივობა, სწრაფად გაშრობა შესაძლებელია ოთახის ტემპერატურაზე და აქვს კარგი შემაკავშირებელი თვისებები, თერმული დალუქვის სიმტკიცე და თერმული სტაბილურობა.

კომპოზიტურ მოქნილ შეფუთვას აქვს დახვეწილი გარეგნობის, ფართო გამოყენების დიაპაზონის, მოსახერხებელი ტრანსპორტირებისა და შეფუთვის დაბალი ღირებულების უპირატესობები. დანერგვის დღიდან იგი ფართოდ გამოიყენება კვების, მედიცინის, ყოველდღიური ქიმიკატების, ელექტრონიკის და სხვა ინდუსტრიებში და მომხმარებლების დიდი მოწონებით სარგებლობს. კომპოზიტური მოქნილი შეფუთვის მახასიათებლები არა მხოლოდ ფირის მასალას უკავშირდება, არამედ კომპოზიტური წებოს მახასიათებლებზეცაა დამოკიდებული. პოლიურეთანის წებოს მრავალი უპირატესობა აქვს, როგორიცაა მაღალი შემაკავშირებელი სიმტკიცე, ძლიერი რეგულირების უნარი, ჰიგიენა და უსაფრთხოება. ამჟამად ის კომპოზიტური მოქნილი შეფუთვის ძირითადი საყრდენი წებოა და ძირითადი წებოვანი მასალების მწარმოებლების კვლევის ცენტრშია.

მაღალტემპერატურული დაძველება მოქნილი შეფუთვის მომზადების შეუცვლელი პროცესია. „ნახშირბადის პიკის“ და „ნახშირბადის ნეიტრალიტეტის“ ეროვნული პოლიტიკის მიზნების გათვალისწინებით, მწვანე გარემოს დაცვა, ნახშირბადის დაბალი ემისიების შემცირება, მაღალი ეფექტურობა და ენერგიის დაზოგვა ცხოვრების ყველა სფეროს განვითარების მიზნებად იქცა. დაძველების ტემპერატურა და დაძველების დრო დადებითად მოქმედებს კომპოზიტური ფირის აქერცვლის სიმტკიცეზე. თეორიულად, რაც უფრო მაღალია დაძველების ტემპერატურა და რაც უფრო ხანგრძლივია დაძველების დრო, მით უფრო მაღალია რეაქციის დასრულების სიჩქარე და მით უკეთესია გამკვრივების ეფექტი. ფაქტობრივი წარმოების პროცესში, თუ დაძველების ტემპერატურის შემცირება და დაძველების დროის შემცირება შესაძლებელია, უმჯობესია, დაძველება არ იყოს საჭირო და დაჭრა და შეფუთვა შეიძლება განხორციელდეს მანქანის გამორთვის შემდეგ. ეს არა მხოლოდ მწვანე გარემოს დაცვისა და ნახშირბადის დაბალი ემისიების შემცირების მიზნებს მიაღწევს, არამედ წარმოების ხარჯების დაზოგვას და წარმოების ეფექტურობის გაუმჯობესებას უზრუნველყოფს.

ეს კვლევა მიზნად ისახავს პოლიურეთანის წებოვანი ნივთიერების ახალი ტიპის სინთეზირებას, რომელსაც აქვს შესაბამისი სიბლანტე და წებოვანი დისკის სიცოცხლის ხანგრძლივობა წარმოებისა და გამოყენების დროს, შეუძლია სწრაფად გაშრობა დაბალი ტემპერატურის პირობებში, სასურველია მაღალი ტემპერატურის გარეშე, და არ იმოქმედებს კომპოზიტური მოქნილი შეფუთვის სხვადასხვა ინდიკატორების მუშაობაზე.

1.1 ექსპერიმენტული მასალები ადიპინის მჟავა, სებასინის მჟავა, ეთილენგლიკოლი, ნეოპენტილგლიკოლი, დიეთილენგლიკოლი, TDI, HDI ტრიმერი, ლაბორატორიაში დამზადებული ჰიპერგანშტოებული პოლიმერი, ეთილის აცეტატი, პოლიეთილენის აპკი (PE), პოლიესტერის აპკი (PET), ალუმინის ფოლგა (AL).
1.2 ექსპერიმენტული ინსტრუმენტები: მაგიდის ელექტრო მუდმივი ტემპერატურის ჰაერის საშრობი ღუმელი: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; ბრუნვითი ვისკომეტრი: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; უნივერსალური დაჭიმვის ტესტირების აპარატი: XLW, Labthink; თერმოგრავიმეტრიული ანალიზატორი: TG209, NETZSCH, გერმანია; თერმული დალუქვის ტესტერი: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 სინთეზის მეთოდი
1) პრეპოლიმერის მომზადება: ოთხყელიანი კოლბა კარგად გააშრეთ და მასში N2 ჩაუშვით, შემდეგ ოთხყელიან კოლბაში დაამატეთ გაზომილი მცირემოლეკულური პოლიოლი და პოლიმჟავა და დაიწყეთ მორევა. როდესაც ტემპერატურა მიაღწევს დადგენილ ტემპერატურას და წყლის გამოსავლიანობა მიუახლოვდება თეორიულ გამოსავლიანობას, აიღეთ გარკვეული რაოდენობის ნიმუში მჟავა მნიშვნელობის შესამოწმებლად. როდესაც მჟავა მნიშვნელობის მაჩვენებელი ≤20 მგ/გ იქნება, დაიწყეთ რეაქციის შემდეგი ეტაპი; დაამატეთ 100×10-6 დოზირებული კატალიზატორი, შეაერთეთ ვაკუუმის გამოსასვლელი მილი და ჩართეთ ვაკუუმური ტუმბო, აკონტროლეთ სპირტის გამოსავლიანობა ვაკუუმის ხარისხით, როდესაც სპირტის ფაქტობრივი გამოსავლიანობა მიუახლოვდება თეორიულ სპირტის გამოსავლიანობას, აიღეთ გარკვეული ნიმუში ჰიდროქსილის მნიშვნელობის შესამოწმებლად და შეწყვიტეთ რეაქცია, როდესაც ჰიდროქსილის მნიშვნელობა აკმაყოფილებს დიზაინის მოთხოვნებს. მიღებული პოლიურეთანის პრეპოლიმერი შეფუთულია სარეზერვო გამოყენებისთვის.
2) გამხსნელზე დაფუძნებული პოლიურეთანის წებოვანი ნივთიერების მომზადება: ოთხყელიან კოლბაში ჩაყარეთ გაზომილი პოლიურეთანის პრეპოლიმერი და ეთილის ეთერი, გააცხელეთ და მოურიეთ თანაბრად გასახსნელად, შემდეგ ოთხყელიან კოლბაში ჩაყარეთ გაზომილი TDI, გააჩერეთ თბილად 1.0 საათის განმავლობაში, შემდეგ დაამატეთ ლაბორატორიაში დამზადებული ხელნაკეთი ჰიპერგანშტოებული პოლიმერი და განაგრძეთ რეაქცია 2.0 საათის განმავლობაში, ნელა წვეთ-წვეთობით ჩაამატეთ HDI ტრიმერი ოთხყელიან კოლბაში, გააჩერეთ თბილად 2.0 საათის განმავლობაში, აიღეთ ნიმუშები NCO-ს შემცველობის შესამოწმებლად, გააგრილეთ და NCO-ს შემცველობის დადგენის შემდეგ გამოუშვით შესაფუთი მასალები.
3) მშრალი ლამინირება: გარკვეული პროპორციით შეურიეთ ეთილის აცეტატი, ძირითადი აგენტი და გამამკვრივებელი აგენტი და თანაბრად მოურიეთ, შემდეგ წაუსვით და მოამზადეთ ნიმუშები მშრალი ლამინირების აპარატზე.

1.4 ტესტის დახასიათება
1) სიბლანტე: გამოიყენეთ ბრუნვითი ვისკოზიმეტრი და იხილეთ GB/T 2794-1995 წებოვანი ნივთიერებების სიბლანტის ტესტირების მეთოდი;
2) T-ფორმის აფურთხების სიმტკიცე: შემოწმებულია უნივერსალური დაჭიმვის ტესტირების აპარატის გამოყენებით, GB/T 8808-1998 აფურთხების სიმტკიცის ტესტირების მეთოდის მიხედვით;
3) თერმული დალუქვის სიმტკიცე: თერმული დალუქვის შესასრულებლად ჯერ გამოიყენეთ თერმული დალუქვის ტესტერი, შემდეგ კი ტესტირებისთვის გამოიყენეთ უნივერსალური გამჭიმვის ტესტირების მანქანა, იხილეთ GB/T 22638.7-2016 თერმული დალუქვის სიმტკიცის ტესტირების მეთოდი;
4) თერმოგრავიმეტრიული ანალიზი (TGA): ტესტი ჩატარდა თერმოგრავიმეტრიული ანალიზატორის გამოყენებით, რომლის გათბობის სიჩქარე იყო 10 ℃/წთ და ტესტის ტემპერატურის დიაპაზონი 50-დან 600 ℃-მდე.

2.1 სიბლანტის ცვლილებები შერევის რეაქციის დროსთან ერთად წებოვანი ნივთიერების სიბლანტე და რეზინის დისკის სიცოცხლის ხანგრძლივობა პროდუქტის წარმოების პროცესში მნიშვნელოვანი ინდიკატორებია. თუ წებოვანი ნივთიერების სიბლანტე ძალიან მაღალია, წასმული წებოს რაოდენობა ძალიან დიდი იქნება, რაც გავლენას მოახდენს კომპოზიტური ფირის გარეგნობასა და დაფარვის ღირებულებაზე; თუ სიბლანტე ძალიან დაბალია, წასმული წებოს რაოდენობა ძალიან დაბალი იქნება და მელანი ეფექტურად ვერ შეიწოვება, რაც ასევე გავლენას მოახდენს კომპოზიტური ფირის გარეგნობასა და შეწებების მახასიათებლებზე. თუ რეზინის დისკის სიცოცხლის ხანგრძლივობა ძალიან მოკლეა, წებოს ავზში შენახული წებოს სიბლანტე ძალიან სწრაფად გაიზრდება და წებო შეუფერხებლად ვერ წაისმევა, ხოლო რეზინის ლილვაკი ადვილად არ გაიწმინდება; თუ რეზინის დისკის სიცოცხლის ხანგრძლივობა ძალიან გრძელია, ეს გავლენას მოახდენს კომპოზიტური მასალის საწყის შეწებების გარეგნობასა და შეწებების მახასიათებლებზე და გავლენას მოახდენს გამაგრების სიჩქარეზეც კი, რითაც გავლენას მოახდენს პროდუქტის წარმოების ეფექტურობაზე.

წებოვანი დისკის სათანადო გამოყენების მნიშვნელოვანი პარამეტრებია წებოვანი ნივთიერებების სათანადო გამოყენებისთვის. წარმოების გამოცდილების მიხედვით, ძირითადი აგენტი, ეთილის აცეტატი და გამამკვრივებელი აგენტი რეგულირდება შესაბამის R მნიშვნელობასა და სიბლანტეზე, ხოლო წებოვანი ნივთიერება რეზინის როლიკით გორგოლაჭებიან წებოს ავზში, ფირზე წებოს წასმის გარეშე. წებოვანი ნიმუშები აღებულია სხვადასხვა დროის პერიოდში სიბლანტის შესამოწმებლად. შესაბამისი სიბლანტე, წებოვანი დისკის შესაბამისი სიცოცხლის ხანგრძლივობა და დაბალი ტემპერატურის პირობებში სწრაფი გამკვრივება მნიშვნელოვანი მიზნებია, რომლებსაც გამხსნელზე დაფუძნებული პოლიურეთანის წებოები ისახავს მიზნად წარმოებისა და გამოყენების დროს.

2.2 დაძველების ტემპერატურის გავლენა აქერცვლის სიმტკიცეზე დაძველების პროცესი მოქნილი შეფუთვისთვის ყველაზე მნიშვნელოვანი, დროის მომთხოვნი, ენერგოინტენსიური და სივრცის ინტენსიური პროცესია. ის არა მხოლოდ გავლენას ახდენს პროდუქტის წარმოების სიჩქარეზე, არამედ, რაც მთავარია, გავლენას ახდენს კომპოზიტური მოქნილი შეფუთვის გარეგნობასა და შემაკავშირებელ თვისებებზე. მთავრობის „ნახშირბადის პიკის“ და „ნახშირბადის ნეიტრალიტეტის“ მიზნების და სასტიკი საბაზრო კონკურენციის წინაშე, დაბალ ტემპერატურაზე დაძველება და სწრაფი გაშრობა ეფექტური გზებია დაბალი ენერგომოხმარების, მწვანე წარმოებისა და ეფექტური წარმოების მისაღწევად.

PET/AL/PE კომპოზიტური ფირი დაძველდა ოთახის ტემპერატურაზე და 40, 50 და 60 ℃ ტემპერატურაზე. ოთახის ტემპერატურაზე, შიდა ფენის AL/PE კომპოზიტური სტრუქტურის აქერცვლის სიმტკიცე 12 საათიანი დაძველების შემდეგ სტაბილური დარჩა და გამყარება ძირითადად დასრულებული იყო; ოთახის ტემპერატურაზე, გარე ფენის PET/AL მაღალი ბარიერის მქონე კომპოზიტური სტრუქტურის აქერცვლის სიმტკიცე 12 საათიანი დაძველების შემდეგაც ძირითადად სტაბილური დარჩა, რაც მიუთითებს, რომ მაღალი ბარიერის მქონე ფირის მასალა გავლენას მოახდენს პოლიურეთანის წებოვანი მასალის გამყარებაზე; 40, 50 და 60 ℃ გამყარების ტემპერატურული პირობების შედარებისას, გამყარების სიჩქარეში აშკარა განსხვავება არ დაფიქსირებულა.

თანამედროვე ბაზარზე არსებულ გამხსნელზე დაფუძნებულ პოლიურეთანის წებოვნებთან შედარებით, მაღალტემპერატურულ დაძველების დრო, როგორც წესი, 48 საათი ან მეტია. ამ კვლევაში გამოყენებული პოლიურეთანის წებოვანი მასალა მაღალი ბარიერის სტრუქტურის გამყარებას ძირითადად 12 საათში ოთახის ტემპერატურაზე ახერხებს. შემუშავებულ წებოვან მასალას სწრაფი გამყარების ფუნქცია აქვს. წებოვან მასალაში ხელნაკეთი ჰიპერგანშტოებული პოლიმერების და მრავალფუნქციური იზოციანატების შეტანის წყალობით, გარე თუ შიდა ფენის კომპოზიტური სტრუქტურის მიუხედავად, ოთახის ტემპერატურის პირობებში აშრევების სიმტკიცე დიდად არ განსხვავდება მაღალტემპერატურულ დაძველების პირობებში აშრევების სიმტკიცისგან, რაც მიუთითებს, რომ შემუშავებულ წებოვან მასალას არა მხოლოდ სწრაფი გამყარების ფუნქცია აქვს, არამედ მაღალი ტემპერატურის გარეშე სწრაფი გამყარების ფუნქციაც აქვს.

2.3 დაძველების ტემპერატურის გავლენა თერმული დალუქვის სიმტკიცეზე მასალების თერმული დალუქვის მახასიათებლებსა და ფაქტობრივ თერმული დალუქვის ეფექტზე გავლენას ახდენს მრავალი ფაქტორი, როგორიცაა თერმული დალუქვის აღჭურვილობა, თავად მასალის ფიზიკური და ქიმიური მახასიათებლების პარამეტრები, თერმული დალუქვის დრო, თერმული დალუქვის წნევა და თერმული დალუქვის ტემპერატურა და ა.შ. ფაქტობრივი საჭიროებების და გამოცდილების შესაბამისად, დგინდება გონივრული თერმული დალუქვის პროცესი და პარამეტრები, ხოლო კომპოზიტური ფენის თერმული დალუქვის სიმტკიცის ტესტი ტარდება შერევის შემდეგ.

როდესაც კომპოზიტური ფირი ახალი ამოღებულია დანადგარიდან, თერმული დალუქვის სიმტკიცე შედარებით დაბალია, მხოლოდ 17 N/(15 მმ). ამ დროს, წებოვანი ნივთიერება ახლა იწყებს გამყარებას და ვერ უზრუნველყოფს საკმარის შემაკავშირებელ ძალას. ამ დროს შემოწმებული სიმტკიცე არის PE ფირის თერმული დალუქვის სიმტკიცე; დაძველების დროის ზრდასთან ერთად, თერმული დალუქვის სიმტკიცე მკვეთრად იზრდება. თერმული დალუქვის სიმტკიცე 12 საათის განმავლობაში დაძველების შემდეგ ძირითადად იგივეა, რაც 24 და 48 საათის შემდეგ, რაც მიუთითებს, რომ გამკვრივება ძირითადად 12 საათში სრულდება, რაც უზრუნველყოფს საკმარის შეკვრას სხვადასხვა ფირებისთვის, რაც იწვევს თერმული დალუქვის სიმტკიცის ზრდას. სხვადასხვა ტემპერატურაზე თერმული დალუქვის სიმტკიცის ცვლილების მრუდიდან ჩანს, რომ ერთი და იგივე დაძველების დროს, ოთახის ტემპერატურაზე დაძველებასა და 40, 50 და 60 ℃ პირობებში თერმული დალუქვის სიმტკიცეში დიდი განსხვავება არ არის. ოთახის ტემპერატურაზე დაძველებით შესაძლებელია მაღალ ტემპერატურაზე დაძველების ეფექტის სრულად მიღწევა. ამ შემუშავებული წებოვანი ნივთიერებით შედგენილ მოქნილ შეფუთვის სტრუქტურას აქვს კარგი თერმული დალუქვის სიმტკიცე მაღალ ტემპერატურაზე დაძველების პირობებში.

2.4 გამაგრებული ფირის თერმული სტაბილურობა მოქნილი შეფუთვის გამოყენებისას საჭიროა თერმული დალუქვა და პარკების დამზადება. თავად ფირის მასალის თერმული სტაბილურობის გარდა, გამაგრებული პოლიურეთანის ფირის თერმული სტაბილურობა განსაზღვრავს მზა მოქნილი შეფუთვის პროდუქტის მუშაობას და გარეგნობას. ეს კვლევა იყენებს თერმული გრავიმეტრიული ანალიზის (TGA) მეთოდს გამაგრებული პოლიურეთანის ფირის თერმული სტაბილურობის გასაანალიზებლად.

გამაგრებულ პოლიურეთანის აპკს ტესტის ტემპერატურაზე წონის დაკლების ორი აშკარა პიკი აქვს, რაც შეესაბამება მყარი და რბილი სეგმენტის თერმულ დაშლას. რბილი სეგმენტის თერმული დაშლის ტემპერატურა შედარებით მაღალია და წონის თერმული დაკლება 264°C-ზე იწყება. ამ ტემპერატურაზე, მას შეუძლია დააკმაყოფილოს რბილი შეფუთვის თერმული დალუქვის მიმდინარე პროცესის ტემპერატურული მოთხოვნები და დააკმაყოფილოს ავტომატური შეფუთვის ან შევსების წარმოების, კონტეინერების ტრანსპორტირებისა და გამოყენების პროცესის ტემპერატურული მოთხოვნები; მყარი სეგმენტის თერმული დაშლის ტემპერატურა უფრო მაღალია და 347°C-ს აღწევს. შემუშავებულ მაღალტემპერატურულ გამაგრების გარეშე წებოვან მასალას აქვს კარგი თერმული სტაბილურობა. AC-13 ასფალტის ნარევი ფოლადის წიდასთან ერთად გაიზარდა 2.1%-ით.

3) როდესაც ფოლადის წიდის შემცველობა 100%-ს აღწევს, ანუ როდესაც 4.75-დან 9.5 მმ-მდე ცალკეული ნაწილაკების ზომა მთლიანად ცვლის კირქვას, ასფალტის ნარევის ნარჩენი სტაბილურობის მნიშვნელობა 85.6%-ია, რაც 0.5%-ით მეტია ფოლადის წიდის გარეშე AC-13 ასფალტის ნარევის მაჩვენებელზე; გახლეჩის სიმტკიცის კოეფიციენტი 80.8%-ია, რაც 0.5%-ით მეტია ფოლადის წიდის გარეშე AC-13 ასფალტის ნარევის მაჩვენებელზე. ფოლადის წიდის შესაბამისი რაოდენობის დამატება ეფექტურად აუმჯობესებს AC-13 ფოლადის წიდის ასფალტის ნარევის ნარჩენ სტაბილურობას და გახლეჩის სიმტკიცის კოეფიციენტს და ეფექტურად აუმჯობესებს ასფალტის ნარევის წყალგამძლეობას.

1) ნორმალური გამოყენების პირობებში, გამხსნელზე დაფუძნებული პოლიურეთანის წებოვანი ნივთიერების საწყისი სიბლანტე, რომელიც მომზადებულია ხელნაკეთი ჰიპერგანშტოებული პოლიმერებისა და მრავალფუნქციური პოლიიზოციანატების შეყვანით, დაახლოებით 1500 მპა·წმ-ია, რაც კარგი სიბლანტის მქონეა; წებოვანი დისკის სიცოცხლის ხანგრძლივობა 60 წუთს აღწევს, რაც სრულად აკმაყოფილებს მოქნილი შესაფუთი კომპანიების სამუშაო დროის მოთხოვნებს წარმოების პროცესში.

2) აშრევების სიმტკიციდან და თერმული დალუქვის სიმტკიციდან ჩანს, რომ მომზადებული წებოვანი ნივთიერება სწრაფად გაშრება ოთახის ტემპერატურაზე. ოთახის ტემპერატურაზე და 40, 50 და 60 ℃ ტემპერატურაზე გაშრობის სიჩქარეში დიდი განსხვავება არ არის, ასევე დიდი განსხვავება არ არის შეწებების სიმტკიცეში. ეს წებოვანი ნივთიერება შეიძლება სრულად გაშრეს მაღალი ტემპერატურის გარეშე და სწრაფად გაშრეს.

3) TGA ანალიზი აჩვენებს, რომ წებოვან ნივთიერებას აქვს კარგი თერმული სტაბილურობა და შეუძლია დააკმაყოფილოს ტემპერატურის მოთხოვნები წარმოების, ტრანსპორტირებისა და გამოყენების დროს.