Полиуретан эластомерууд нь өндөр хүчин чадалтай полимер материалын чухал ангилал юм. Өвөрмөц физик, химийн шинж чанар, маш сайн цогц гүйцэтгэлээрээ орчин үеийн үйлдвэрлэлд чухал байр суурь эзэлдэг. Эдгээр материалыг сайн уян хатан чанар, элэгдэлд тэсвэртэй байдал, зэврэлтээс хамгаалах чадвар, боловсруулалтын уян хатан байдлаас шалтгаалан сансар судлал, өндөр зэрэглэлийн автомашин, нарийн машин механизм, электрон тоног төхөөрөмж, эмнэлгийн хэрэгсэл зэрэг олон өндөр зэрэглэлийн үйлдвэрлэлийн салбарт өргөн ашигладаг. Шинжлэх ухаан, технологийн дэвшил, үйлдвэрлэлийн салбарт материалын гүйцэтгэлийн шаардлагыг тасралтгүй сайжруулснаар полиуретан эластомеруудын өндөр хүчин чадалтай дизайн нь тэдгээрийн хэрэглээний үнэ цэнийг нэмэгдүүлэх гол хүчин зүйл болсон. Өндөр зэрэглэлийн үйлдвэрлэлийн салбарт материалын гүйцэтгэлийн шаардлага улам бүр чангарч байна. Өндөр хүчин чадалтай материалын хувьд полиуретан эластомеруудын дизайн, хэрэглээ нь тодорхой техникийн стандартыг хангасан байх ёстой. Өндөр зэрэглэлийн үйлдвэрлэлд полиуретан эластомеруудыг хэрэглэх нь зардлын хяналт, техникийн хэрэгжилт, зах зээлийн хүлээн зөвшөөрөлт зэрэг олон бэрхшээлтэй тулгардаг. Гэсэн хэдий ч гүйцэтгэлийн давуу талуудтайгаас полиуретан эластомерууд нь үйлдвэрлэлийн бүтээгдэхүүний гүйцэтгэл, өрсөлдөх чадварыг сайжруулахад чухал үүрэг гүйцэтгэсэн. Эдгээр хэрэглээний талбаруудын талаар гүнзгий судалгаа хийснээр материалын дизайныг цаашид оновчтой болгох, хэрэглээг өргөжүүлэхэд хүчтэй дэмжлэг үзүүлж чадна.

 

Полиуретан эластомерын өндөр гүйцэтгэлтэй дизайн

 

Материалын найрлага ба гүйцэтгэлийн шаардлага

Полиуретан эластомерууд нь маш сайн гүйцэтгэлтэй полимер материалын ангилал юм. Эдгээр нь голчлон полиэфир ба изоцианат гэсэн хоёр үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн сонголт ба харьцаа нь эцсийн материалын гүйцэтгэлд мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлдэг. Полиэфир нь ихэвчлэн полиуретан эластомеруудын гол зөөлөн сегмент юм. Түүний молекулын бүтэц нь сайн уян хатан чанар, уян хатан байдлыг хангаж чаддаг полиол бүлгүүдийг агуулдаг. Хатуу сегментийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг болох изоцианат нь полиэфиртэй урвалд орж, полиуретан гинж үүсгэх үүрэгтэй бөгөөд материалын бат бөх чанар, элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлдэг. Төрөл бүрийн полиэфир ба изоцианатууд нь өөр өөр химийн шинж чанар, физик шинж чанартай байдаг. Тиймээс полиуретан эластомеруудыг зохион бүтээхдээ шаардлагатай гүйцэтгэлийн үзүүлэлтүүдэд хүрэхийн тулд эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хэрэглээний шаардлагын дагуу зохистой сонгож, харьцаатай байлгах шаардлагатай. Гүйцэтгэлийн шаардлагын хувьд полиуретан эластомерууд нь элэгдэлд тэсвэртэй, уян хатан чанар, хөгшрөлтийн эсрэг гэх мэт хэд хэдэн гол шинж чанартай байх шаардлагатай. Элэгдэлд тэсвэртэй байдал гэдэг нь үрэлт ба элэгдлийн нөхцөлд материалын удаан хугацааны гүйцэтгэлийг хэлнэ. Ялангуяа автомашины түдгэлзүүлэлтийн систем, үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмж гэх мэт элэгдэлд тэсвэртэй орчинд ашиглахад элэгдэлд тэсвэртэй чанар нь бүтээгдэхүүний ашиглалтын хугацааг мэдэгдэхүйц уртасгадаг. Уян хатан чанар нь полиуретан эластомерын гол шинж чанаруудын нэг юм. Энэ нь материал нь хэв гажилт болон нөхөн сэргэлтийн үед анхны хэлбэртээ хурдан эргэж орох эсэхийг тодорхойлдог. Үүнийг битүүмжлэл болон цочрол шингээгчдэд өргөн ашигладаг. Хөгшрөлтийн эсрэг гэдэг нь материалын удаан хугацаагаар ашигласны дараа эсвэл хатуу орчинд (жишээлбэл, хэт ягаан туяа, чийг, температурын өөрчлөлт гэх мэт) өртсөний дараа гүйцэтгэлээ хадгалах чадварыг хэлдэг бөгөөд энэ нь материалын практик хэрэглээнд тогтвортой гүйцэтгэлийг хадгалах боломжийг олгодог.

 

Дизайныг сайжруулах стратегиуд

Полиуретан эластомерын өндөр гүйцэтгэлтэй дизайн нь олон дизайны сайжруулалтын стратегийг цогцоор нь авч үзэхийг шаарддаг нарийн төвөгтэй бөгөөд нарийн үйл явц юм. Молекулын бүтцийг оновчтой болгох нь материалын гүйцэтгэлийг сайжруулах гол алхам юм. Полиуретаны молекулын гинжин хэлхээний бүтцийг тохируулах, тухайлбал хөндлөн холбоосын түвшинг нэмэгдүүлэх замаар материалын механик бат бөх чанар болон элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг мэдэгдэхүйц сайжруулж болно. Хөндлөн холбоосын түвшинг нэмэгдүүлэх нь материалын молекулын гинжний хооронд илүү тогтвортой сүлжээний бүтэц үүсгэх боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр түүний нийт бат бөх чанар, бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэг. Жишээлбэл, полиизоцианатын урвалжийг ашиглах эсвэл хөндлөн холбоосын бодисыг нэвтрүүлснээр хөндлөн холбоосын түвшинг үр дүнтэйгээр нэмэгдүүлж, материалын гүйцэтгэлийг оновчтой болгож болно. Бүрэлдэхүүн хэсгийн харьцааг оновчтой болгох нь бас чухал юм. Полиэфир ба изоцианатын харьцаа нь материалын уян хатан чанар, хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй байдалд шууд нөлөөлдөг. Ерөнхийдөө изоцианатын эзлэх хувийг нэмэгдүүлэх нь материалын хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлж болох ч уян хатан чанарыг нь бууруулж болзошгүй юм. Тиймээс хамгийн сайн гүйцэтгэлийн тэнцвэрт байдалд хүрэхийн тулд бодит хэрэглээний шаардлагын дагуу хоёулангийнх нь харьцааг нарийн тохируулах шаардлагатай. Молекулын бүтэц болон бүрэлдэхүүн хэсгийн харьцааг оновчтой болгохоос гадна нэмэлт болон арматурын бодисыг ашиглах нь материалын гүйцэтгэлд мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлдэг. Нано-цахиур болон нано-нүүрстөрөгч зэрэг наноматериалууд нь полиуретан эластомеруудын цогц гүйцэтгэлийг мэдэгдэхүйц сайжруулж чаддаг. Наноматериалууд нь материалын бат бөх чанар, элэгдэлд тэсвэртэй байдал, хөгшрөлтийн эсэргүүцлийг нэмэгдүүлснээр тэдгээрийн механик шинж чанар болон хүрээлэн буй орчны эсэргүүцлийг сайжруулдаг.

 

 

Бэлтгэл ажлын явцыг сайжруулах

Бэлтгэх процессыг сайжруулах нь полиуретан эластомерын гүйцэтгэлийг сайжруулах чухал аргуудын нэг юм. Полимер синтезийн технологийн дэвшил нь полиуретан эластомерын бэлтгэлд мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлсэн. Урвалын тарилгын хэв (RIM) болон өндөр даралтын полимержих технологи зэрэг орчин үеийн полимер синтезийн аргууд нь синтезийн процессын явцад илүү нарийвчлалтай хяналтыг бий болгож, улмаар материалын молекулын бүтэц, гүйцэтгэлийг оновчтой болгодог. Урвалын тарилгын хэвний технологи нь полиэфир болон изоцианатыг өндөр даралтын дор хурдан хольж, хэвэнд шахах замаар үйлдвэрлэлийн үр ашгийг мэдэгдэхүйц сайжруулж, хэвний процессын явцад материалын жигд байдал, тууштай байдлыг сайжруулж чадна. Өндөр даралтын полимержих технологи нь өндөр даралтын дор полимержих урвал явуулснаар материалын нягтрал, бат бөх чанарыг сайжруулж, элэгдэлд тэсвэртэй байдал, хөгшрөлтийн эсэргүүцлийг сайжруулж чадна. Сайжруулсан хэв, боловсруулалтын технологи нь полиуретан эластомерын гүйцэтгэлийг сайжруулах гол хүчин зүйл юм. Уламжлалт халуун даралттай хэвний процессыг аажмаар илүү дэвшилтэт тарилгын хэв болон шахалтын хэвний технологиор сольсон. Эдгээр шинэ процессууд нь зөвхөн үйлдвэрлэлийн үр ашгийг сайжруулаад зогсохгүй, материалын чанар, гүйцэтгэлийг хангахын тулд хэвний процессын явцад илүү нарийвчлалтай хяналтыг бий болгодог. Тархины хэвний технологи нь полиуретан түүхий эдийг хайлсан төлөвт халааж, хэвэнд шахах замаар нарийн төвөгтэй хэлбэрийг гаргаж, материалын хаягдлыг бууруулж чаддаг. Шахмал хэвний технологи нь полиуретан материалыг халааж, шахагчаас гаргаж, хөргөх, хатууруулах замаар тасралтгүй материалын тууз эсвэл хоолой үүсгэдэг. Энэ нь томоохон хэмжээний үйлдвэрлэл болон захиалгат боловсруулалтад тохиромжтой.

 

Полиуретан эластомерыг өндөр зэрэглэлийн үйлдвэрлэлд хэрэглэх нь

 

Агаарын сансар судлал

Сансар судлалын салбарт полиуретан эластомерууд нь маш сайн гүйцэтгэлтэй тул битүүмжлэл, амортизатор гэх мэт олон гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд өргөн хэрэглэгддэг. Сансар судлалын салбар нь материалын гүйцэтгэлд маш өндөр температурт тэсвэртэй байдал, ядралд тэсвэртэй байдал, химийн зэврэлтэд тэсвэртэй байдал, элэгдэлд тэсвэртэй байдал гэх мэт маш өндөр шаардлага тавьдаг. Полиуретан эластомеруудын эдгээр тал дээрх дээд зэргийн гүйцэтгэл нь үүнийг сансар судлалын салбарт зайлшгүй шаардлагатай материалуудын нэг болгодог. Жишээ болгон битүүмжлэлийг авч үзье. Сансар судлалын тээврийн хэрэгслийн түлшний системд битүүмжлэл нь хэт өндөр температур, даралтын нөхцөлд үр дүнтэй битүүмжлэлийг хадгалах шаардлагатай байдаг. Сансар судлалын тээврийн хэрэгслийн түлшний систем нь ихэвчлэн өндөр температур, өндөр даралт, идэмхий орчинд өртдөг. Тиймээс битүүмжлэл нь зөвхөн өндөр температурт төдийгүй химийн зэврэлтэд тэсвэртэй байх ёстой. Полиуретан эластомерууд, ялангуяа өндөр температурт хатуурсан өндөр гүйцэтгэлтэй полиуретанууд нь маш сайн өндөр температурт тэсвэртэй бөгөөд 300°C-аас дээш ажлын орчныг тэсвэрлэх чадвартай. Үүний зэрэгцээ полиуретан эластомеруудын маш сайн уян хатан чанар нь жигд бус гадаргууг үр дүнтэй дүүргэж, урт хугацааны хэрэглээнд битүүмжлэлийн тогтвортой байдал, найдвартай байдлыг хангах боломжийг олгодог. Жишээлбэл, НАСА-гийн сансрын шаттл болон сансрын станцуудад ашигладаг битүүмжлэл нь полиуретан эластомер ашигладаг бөгөөд энэ нь хэт туйлширсан орчинд маш сайн битүүмжлэлийн гүйцэтгэл, бат бөх чанарыг харуулдаг. Өөр нэг нь цочрол шингээгч юм. Сансар судлалын салбарт цочрол шингээгчийг гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд бүтцийн чичиргээ болон цочролын нөлөөллийг бууруулахад ашигладаг. Полиуретан эластомерууд ийм хэрэглээнд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Тэдгээрийн маш сайн уян хатан чанар, сайн энерги шингээх чадвар нь чичиргээ болон цочролыг үр дүнтэй буферлэх, бууруулах боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр сансар судлалын бүтэц болон электрон тоног төхөөрөмжийг хамгаалдаг.

 

 Дээд зэрэглэлийн автомашины үйлдвэрлэл

Өндөр зэрэглэлийн автомашины үйлдвэрлэлд полиуретан эластомерыг хэрэглэх нь тээврийн хэрэгслийн гүйцэтгэл, тав тухыг сайжруулах гол хүчин зүйл болсон. Маш сайн цогц гүйцэтгэлийн ачаар полиуретан эластомерыг автомашины олон гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд өргөн ашигладаг бөгөөд үүнд цочрол шингээх систем, битүүмжлэл, дотор эд анги гэх мэт орно. Жишээ нь, өндөр зэрэглэлийн автомашины түдгэлзүүлэлтийн систем дэх цочрол шингээгчийг авч үзвэл полиуретан эластомерыг хэрэглэх нь тээврийн хэрэгслийн жолоодлогын тав тух, жолоодлогын тогтвортой байдлыг мэдэгдэхүйц сайжруулсан. Түдгэлзүүлэлтийн системд полиуретан эластомерууд нь зам дээрх цохилт, чичиргээг үр дүнтэй шингээж, маш сайн уян хатан чанар, цочрол шингээх шинж чанараараа тээврийн хэрэгслийн их биеийн чичиргээг бууруулдаг. Энэхүү материалын маш сайн уян хатан чанар нь тээврийн хэрэгслийн түдгэлзүүлэлтийн систем нь янз бүрийн жолоодлогын нөхцөлд хурдан хариу үйлдэл үзүүлж, илүү жигд, тохь тухтай жолоодлогын туршлагыг бий болгодог. Ялангуяа өндөр зэрэглэлийн тансаг зэрэглэлийн загваруудад полиуретан эластомер ашигладаг өндөр хүчин чадалтай цочрол шингээгч нь жолоодлогын тав тухыг мэдэгдэхүйц сайжруулж, өндөр чанартай жолоодлогын туршлагын шаардлагыг хангаж чаддаг. Өндөр зэрэглэлийн автомашинд битүүмжлэлийн гүйцэтгэл нь тээврийн хэрэгслийн дуу чимээ тусгаарлагч, дулаан тусгаарлалт, ус нэвтэрдэггүй гүйцэтгэлд шууд нөлөөлдөг. Полиуретан эластомерууд нь маш сайн битүүмжлэл болон цаг агаарын тэсвэртэй байдлаас шалтгаалан автомашины хаалга, цонх, хөдөлгүүрийн тасалгаа болон арын суудлын битүүмжлэлд өргөн хэрэглэгддэг. Өндөр зэрэглэлийн автомашин үйлдвэрлэгчид тээврийн хэрэгслийн дуу чимээ тусгаарлагчийг сайжруулж, гадны дуу чимээг багасгахын тулд полиуретан эластомеруудыг хаалганы битүүмжлэл болгон ашигладаг.