Дар бахшҳои зерин таҳаввулоти вискоэластикии кафки полиуретан марҳила ба марҳила шарҳ дода мешавад, ки механизмҳои реаксия, падидаҳои мушоҳидашаванда ва мулоҳизаҳои амалии истеҳсолотро дар бар мегирад.

1. Мафҳумҳои асосӣ

1. Часпакӣ

Часпакӣ муқовимати маводро ба ҷараён нишон медиҳад ва рафтори часпакии онро инъикос мекунад. Часпакии баландтар маънои ҷараёни сусттарро дорад.

2. Эластикӣ

Эластикӣ қобилияти маводро барои барқарор кардани шакли аввалааш пас аз деформатсия ифода мекунад. Эластикии баландтар муқовимати беҳтарро ба деформатсия ва фурӯпошии кафк таъмин мекунад.

3. Нуқтаи гелӣ

Нуқтаи гелӣ гузариши муҳимест, ки дар он система аз моеъи равон ба шабакаи сахти ғайриҷорӣ табдил меёбад. Ин муҳимтарин нуқтаи тақсимкунӣ дар раванди кафккунӣ мебошад.

4. Тамоюли умумӣ

Дар давоми кафккунӣ, часпакӣ пайваста меафзояд, дар ҳоле ки чандирӣ тадриҷан аз хеле заиф ба бартаридошта инкишоф меёбад. Пас аз желакунӣ, чандирӣ ба хусусияти танзимкунандаи система табдил меёбад.

2. Таҳаввулоти вискоэластикӣ тавассути марҳилаи кафккунӣ

Марҳилаи 1: Марҳилаи ибтидоии омехтакунӣ (Давраи индуксия пеш аз вақти қаймоқ)

Давлат

Полиол, изоцианат ва иловаҳо нав омехта карда шуданд. Реаксияҳои кимиёвӣ оҳиста идома меёбанд, ҳосилшавии газ кам аст ва система моеъи якхела боқӣ мемонад.

Хусусиятҳои вискоэластикӣ

• Часпакии паст ва ҷараёни аъло.
• Амалан бе чандирӣ.
• Дар зери таъсири қувваи беруна, мавод озодона ҷараён мегирад ва деформатсия бебозгашт аст.

Сабаби тағйирот

Занҷирҳои молекулавӣ ҳанӯз пайвандҳои назарраси салибӣ ташкил накардаанд. Суръати реаксияи NCO-OH паст боқӣ мемонад ва ягон шабакаи полимерӣ таъсис дода нашудааст.

Мушоҳидаи истеҳсолӣ

Омехта шаффоф ё каме ширмонанд ба назар мерасад ва озодона ҷорист.

Марҳилаи 2: Марҳилаи крем (Оғози кафккунӣ)

Давлат

Суръати реаксия суръат мегирад. Об бо изоцианат реаксия карда, миқдори назарраси CO₂-ро ба вуҷуд меорад. Система сафед мешавад, ҳубобчаҳои хурд пайдо мешаванд ва васеъшавии ибтидоӣ оғоз меёбад.

Хусусиятҳои вискоэластикӣ

• Ҳангоми ташаккул ёфтани олигомерҳо ва занҷирҳои молекулавии дарозтар, часпакӣ босуръат меафзояд.
• Чандирии заиф аз сабаби ташаккули ассотсиатсияҳои ибтидоии занҷирӣ пайдо мешавад.
• Система асосан часпак боқӣ мемонад ва ба ҷараён ва дарозшавӣ идома медиҳад.

Хусусияти асосӣ

Ҳубобчаҳо пайваста ташаккул ва афзоиш меёбанд. Система асосан ба часпакии худ такя мекунад, то ҳубобчаҳои газро дар бар гирад ва аз ихроҷи газ пешгирӣ кунад.

Марҳилаи 3: Марҳилаи болоравӣ (Давраи шадиди кафккунӣ пеш аз желатинизатсия)

Давлат

Суръати реаксия ба авҷи худ мерасад. Миқдори зиёди газ ҳосил мешавад, ҳаҷми кафк босуръат васеъ мешавад ва ҳуҷайраҳо зуд мерӯянд. Ин марҳилаи муҳимтарин барои ташаккули кафк аст.

Хусусиятҳои вискоэластикӣ

• Часпакӣ ба таври назаррас афзоиш меёбад.
• Сатҳи ҷараёни хун ба таври назаррас коҳиш меёбад.
• Реаксияҳои пайвандкунии байниҳамдигарӣ шиддат мегиранд, ки боиси афзоиши босуръати чандирӣ мегардад.
• Рафтори вискоэластикӣ возеҳтар мешавад ва тадриҷан ба самти бартарии эластикӣ мегузарад.
• Мавод қувваи кашиш ва муқовимат ба фурӯпоширо инкишоф медиҳад.

Ҳангоми кашидан, кафк деформатсия мешавад, аммо пас аз бартараф кардани қувва қисман барқарор мешавад. Ҳубобчаҳои афзоянда дар дохили матритса самаранок устувор мемонанд.

Таъсири раванд

• Агар чандирӣ нокифоя бошад ва часпакӣ бартарӣ дошта бошад, ҳубобчаҳо метавонанд кафида, якҷоя шаванд ё фурӯ раванд.
• Агар чандирӣ хеле барвақт ё хеле қавӣ инкишоф ёбад, васеъшавии кафк маҳдуд мешавад, ки дар натиҷа зичии ниҳоӣ баландтар мешавад.

Марҳилаи 4: Нуқтаи гелӣ (Марҳилаи гузариши муҳим)

Давлат

Шабакаи сеченака васлшуда асосан таъсис дода мешавад. Кафккунӣ ва желакунӣ ба мувозинат мерасанд, ки ин нуқтаи муҳимтарин дар тамоми раванд мебошад.

Табдили вискоэластикӣ

• Система қобилияти ҷараёни худро аз даст медиҳад.
• Часпакии зоҳирӣ ба беохирӣ наздик мешавад.
• Эластикӣ ба моликияти бартаридошта табдил меёбад.
• Деформатсия асосан эластикӣ мешавад ва пас аз фишурдан ё дароз кардан зуд барқарор мешавад.
• Ҳангоми мустаҳкам шудани деворҳои ҳуҷайра, сохторҳои ҳуҷайра ба таври доимӣ мустаҳкам мешаванд.

Аҳамияти истеҳсолӣ

• Гелизатсия хеле барвақт рух медиҳад, ки метавонад боиси васеъшавии нопурра ва зичии баланди кафк гардад.
• Гелизатсияи хеле дер рухдода метавонад боиси талафи газ, камшавии кафк ва фурӯпошӣ гардад.

Марҳилаи 5: Марҳилаи хушкшавӣ ва пухташавӣ (пас аз желасия)

Давлат

Гурӯҳҳои боқимондаи реактивӣ ба реаксия идома медиҳанд ва шабакаи пайвастшударо боз ҳам тақвият медиҳанд. Васеъшавии кафк қатъ мешавад ва мавод тадриҷан сахт мешавад.

Хусусиятҳои вискоэластикӣ

• Зичии пайвандҳои байнишабакавӣ афзоиш меёбад.
• Сахтӣ тадриҷан меафзояд.
• Эластикӣ устувор мешавад.

Барои кафки чандир:

• Эластикии баланд нигоҳ дошта мешавад.
• Устуворӣ ва устувории хуб нигоҳ дошта мешавад.

Барои кафки сахт:

• Эластикӣ коҳиш меёбад.
• Мавод ба ҳолати сахти сахт мегузарад.
• Деформатсия нисбат ба эластикӣ бештар пластикӣ мешавад.

Дар аввал фишорҳои дохилии боқимонда вуҷуд доранд, аммо ҳангоми сахтшавӣ тадриҷан раҳо мешаванд, ки ба устувор шудани хосиятҳои вискоэластикӣ имкон медиҳад.

Тағйироти минбаъда

Пас аз сахтшавии кофӣ дар шароити муҳити зист, пайванди салибӣ асосан пурра мешавад ва хосиятҳои механикӣ ва вискоэластикӣ нисбатан устувор боқӣ мемонанд.

3. Омилҳои асосие, ки ба рафтори часпакӣ таъсир мерасонанд

1. Катализаторҳо (Омили муҳимтарини назорат)

Катализаторҳои дамзананда

• Суръат бахшидан ба истеҳсоли газ.
• Рушди барвақти часпакӣ мусоидат кунед.
• Васеъшавии кафкро зудтар анҷом диҳед.

Катализаторҳои гелӣ

• Суръат бахшидан ба реаксияҳои пайванди байниҳамдигарӣ.
• Шабакаи эластикиро зудтар таъсис диҳед.
• Мӯҳлати истифодаи гельро кӯтоҳ кунед.

Номутавозинии катализатор

Мувозинати нодуруст байни катализаторҳои дамзанӣ ва гелӣ мувофиқати кафккунӣ-гелизатсияро халалдор мекунад, профили часпакро таҳриф мекунад ва метавонад боиси фурӯпошии кафк, хурдшавӣ ё сохторҳои дағали ҳуҷайраҳо гардад.

2. Ҳарорати ашёи хом

Ҳарорати баландтар

• Суръати умумии реаксияҳоро метезонад.
• Суръати инкишофи часпакӣ ва эластикиро зиёд мекунад.
• Бо пайдоиши барвақти желатинӣ оварда мерасонад.

Ҳарорати пасттар

• Суръати реаксияҳоро суст мекунад.
• Афзоиши тадриҷии хосиятҳои вискоэластикиро ба вуҷуд меорад.
• Ҷелатсияро ба таъхир меандозад ва хатари аз даст додани газро зиёд мекунад.

3. Индекси NCO (Индекси изоцианат)

Индекси баланди NCO

• Пайванди мустаҳкамтари салибро мусоидат мекунад.
• Эластикӣ ва сахтиро зудтар зиёд мекунад.
• Кафки шиканандатарро ба вуҷуд меорад.

Индекси пасти NCO

• Натиҷаҳо ба нокифоя будани пайвандҳои байниҳамдигарӣ оварда мерасонанд.
• Ба паст шудани чандирӣ ва баланд шудани часпакии боқимонда оварда мерасонад.
• Кафки нармтарро бо деформатсияи бештар ва барқароршавии сусттар истеҳсол мекунад.

4. Сурфактантҳо ва пуркунандаҳо

Сурфактантҳои силиконӣ

• Беҳтар кардани назорати шиддати байни сатҳҳо.
• Тақсимоти якхелаи вискоэластикиро дар тамоми кафк таъмин кунед.
• Пешгирии сохторҳои нобаробари ҳуҷайра, ки аз сабаби фарқиятҳои маҳаллии часпакӣ ё чандирӣ ба вуҷуд меоянд.

Пуркунандаҳои ғайриорганикӣ

• Часпакии ибтидоии системаро зиёд кунед.
• Эластикиро кам кунед.
• Сохтори кафкро умуман сахттар кунед.

5. Сохтори полиолӣ

Полиолҳои баландфунксионалӣ

• Шабакаҳои зичи салиббандишударо ба осонӣ ташкил диҳед.
• Эластикӣ ва сахтиро зуд зиёд кунед.

Полиолҳои занҷири дароз ва вазни молекулавӣ

• Раванди пайвандкунии байниҳамдигарии тадриҷӣтарро ба вуҷуд оред.
• Рафтори эластикии нармтарро ба вуҷуд оред.
• Часпакии онро барои муддати дарозтар нигоҳ доред.
• Хусусиятҳои формулаҳои кафки чандир мебошанд.

4. Хулоса: Тамоюли умумии вискоэластикӣ дар тӯли кафккунӣ

Дар асл, тамоми раванди кафккунӣ як табдили реологӣ аст, ки дар он система аз як таҳаввул меёбадмоеъи комилан часпакбашабакаи сеченака бо эластомери салибпайванд.

Мувозинат байнивасеъшавӣ ва гелатсияи кафк, чунон ки бо хусусиятҳои тағйирёбандаи часпак ва эластикии система инъикос меёбад, сохтори ниҳоии кафк, устувории андоза ва сифати умумии маҳсулотро мустақиман муайян мекунад.