39. Hídmérnöki konferencia. Eger, 1998.
Tartalomjegyzék
A poliuretán műanyagok hosszú szénláncú alkoholból és ugyancsak nagy móltömegü izocianát vegyületből állnak elő kémiai reakció révén. Poliuretánból elő lehet állítani kemény, szívós müanygot, melyet nagyobb mennyiségű töltőanyaggal keverve, színezve padlóbevonatként lehet használni, megfelelő hajtóanyaggal felduzzasztva habot lehet nyerni, kissé megváltoztatott kémiai összetétellel rugalmas, gumiszerű anyag készíthető, melyből tömítőanyag, gumihab, formadarabok és elasztikus fólia is nyerhető. 2.2. A poliuretánok fizikai viselkedése A poliuretán elasztomerek (azaz gumik) elsősorban nagyrugalmas tulajdonságú műanyagok, ami azt jelenti, hogy csak nagyon alacsony hőmérsékleten válnak üvegszerűvé (ridegen keménnyé), a rugalmas tulajdonságaikat növekvő hőmérsékleten is megtartják egészen a hő hatására bekövetkező bomlásukig. Ez a rugalmas hőmérséklettartomány kb. - 50 °C-tól egészen + 250 °C-ig terjed (+ 250 °C rövid ideig, +80 ... + 100 °C tartós hőigénybevétel esetén). A nagyrugalmas viselkedés mellett kisebb mértékben plasztikus tulajdonságok is fellelhetők a poliuretán elasztomerekben, de a rugalmas jellemző a domináns. A poliuretán elasztomer igen sok anyaghoz kiválóan tapad (fizikai tapadás), így betonhoz, kőhöz, vashoz és acélhoz, könnyűfémekhez, nemvasfémekhez, műanyagokhoz (a PE és PP kivételével). A tapadás elősegítésére részben a felületet érdessé kell tenni, részben szükség esetén tapadásjavító réteget kell alkalmazni. A mechanikai igénybevételekre adott válasza a túlnyomórészt rugalmas tulajdonságokkal rendelekező anyagokének felel meg: nagyfokú nyúlóképesség (ca. 400 % szakadási nyúlás), jelentős keresztirányú kontrakció, mérsékelt továbszakító szilárdság, kismértékű kúszás és csekély rugalmassági hiszterézis. 2.3. A poliuretán elasztomer tulajdonságainak polimerfizikai magyarázata A poliuretán elasztomerek olyan hosszú, fonal szerű, felgombolyodott molekulákból keletkeznek viszonylag ritka keresztkötések révén, melyek a mechanikai hatásra rugalmas deformációval válaszolnak. A deformáció az igénybevétel nagy részében a hosszú molekulák kigombolyodásával történik meg (viszonylag kis erőhatásra), s csak a deformációs határ végén kezdenek a keresztkötések révén a vegyértékszögek is deformálódni (nagyságrenddel nagyobb erőhatásra). Az anyag tehát könnyen deformálható, a deformáció szinte teljesen reverzibilis. Az egymás mellett elcsúszó, keresztkötésekkel nem rögzített molekulák száma csekély, a erő hatására beköbetkező elcsúszások eredményeznek némi kúszást, mely rugalmassági hiszterézist okoz, de ez nem jelentős. Mivel a keresztkötések ritkák és a molekulák kevés elágazást tartalmaznak (fonalszerűek), sem a szokásos hőmérsékletre, sem az igénybevétel várható sebességkülönbségeire nem érzékenyek különösebben. A túlnyomóan rugalmas jellemző és a hőmérsékletre, valamint az igénybevétel sebességére való érzéketlenség eredményezi azt, hogy kiváló a ciklikus igénybevétellel szembeni ellenállóképességük (mind sűrű és kisamplitúdójú [rezgés], mind ritka és nagy amplitúdójú [hőmozgás] igénybevételre). 3. A PUR szigetelések kémiai jellemzői 3.1. Gyorsan kötő PUR elasztomerek előállítása A gyorsan kötő poliuretán elasztomereket - némi egyszerűsítéssel vázolva - úgy állítják elő, hogy az alapmolekulákból (a monomerekből) először közepes lánchosszúságú, kémiai rekcióra képes komponenseket készítenek (ezek a prepolimerek), melyeket töltő-, segéd- és pigmentanyagokkal keverve A (poliol) és B (izocianát) komponens jelzéssel "félkész termékként" szállítanak. A prepolimerek lánchosszúságával, elágazottságával, a funkciós csoportok gyakoriságával a térháló sűrűsége szabályozható, a sűrű térháló szívós, kemény, a ritka térháló rugalmas poliure23
