पॉलिएस्टर-आधारित और पॉलीथर-आधारित जलजनित पॉलीयुरेथेन रेजिन: गर्मी प्रतिरोध प्रदर्शन की तुलना

रासायनिक दृष्टिकोण से, जलजनित पॉलीयूरेथेन रेज़िन अनिवार्य रूप से एक चिपचिपा तरल है जो पानी में समान रूप से फैले हुए जेल कणों से बना होता है। श्रृंखला वृद्धि के दौरान, इमल्शन की चिपचिपाहट आम तौर पर संतुलन की स्थिति बनाए रखती है, और इसकी भिन्नता मुख्य रूप से कणों के आणविक भार में वृद्धि से आती है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, जब फिल्म निर्माण के लिए तापमान बहुलक कणों के पिघलने बिंदु से अधिक हो जाता है, तो कणों के बीच एक समान रूप से वितरित निरंतर फिल्म परत बनती है। कम तापमान के मामले में, सूखी कोटिंग कण-से-कण आसंजन की एक असंतत स्थिति प्रदर्शित करती है।

पॉलिमर के ताप प्रतिरोध पर चर्चा करते समय, दो महत्वपूर्ण तापमान संकेतकों का उल्लेख किया जाना चाहिए: नरम तापमान और थर्मल अपघटन तापमान। नरम तापमान, जैसा कि नाम से पता चलता है, उस महत्वपूर्ण तापमान को संदर्भित करता है जिस पर बहुलक लोचदार अवस्था से चिपचिपी प्रवाह अवस्था में परिवर्तित होता है, अर्थात, सबसे निचला बिंदु जिस पर बहुलक श्रृंखलाएं खिसकना शुरू कर देती हैं। इस तापमान पर होने वाली विकृति अपरिवर्तनीय है। यह तापमान न केवल पॉलिमर के लिए मोल्डिंग के माध्यम से प्रसंस्करण की सीमा निर्धारित करता है बल्कि पॉलिमर उत्पादों के उपयोग के लिए तापमान सीमा भी निर्धारित करता है। थर्मल अपघटन तापमान वह न्यूनतम तापमान है जिस पर हीटिंग के दौरान पॉलिमर में रासायनिक बंधन टूट जाते हैं, और पॉलिमर उत्पादों का दीर्घकालिक परिचालन तापमान इस तापमान से कम होना चाहिए। यह ध्यान देने योग्य है कि थर्मल अपघटन तापमान और नरम तापमान के बीच संबंध निश्चित नहीं है और नरम तापमान से अधिक या कम हो सकता है। जलजनित पॉलीयुरेथेन के लिए, थर्मल अपघटन तापमान आमतौर पर नरम तापमान से कम होता है, और थर्मल अपघटन प्रक्रिया अक्सर ऑक्सीकरण और हाइड्रोलिसिस जैसी अन्य गिरावट प्रक्रियाओं के साथ परस्पर जुड़ी होती है, जो परस्पर एक दूसरे को बढ़ावा देती है।

जलजनित पॉलीयूरेथेन इमल्शन का थर्मल अपघटन तापमान इसकी मैक्रोमोलेक्यूलर संरचना में विभिन्न कार्यात्मक समूहों के गर्मी प्रतिरोध से काफी प्रभावित होता है। उदाहरण के लिए, डिमर यूरिया और यूरेथेन मेथैक्रिलेट का थर्मल अपघटन तापमान यूरेथेन और यूरिया की तुलना में काफी कम है। साहित्यिक रिकॉर्ड के अनुसार, डिमर यूरिया का थर्मल अपघटन तापमान 120°C है, जबकि यूरेथेन मेथैक्रिलेट का अपघटन तापमान केवल 106°C है। यूरेथेन का थर्मल अपघटन तापमान इसके मूल यौगिक की संरचना से निकटता से संबंधित है, एलिफैटिक डायसोसायनेट्स में आम तौर पर सुगंधित डायसोसायनेट्स की तुलना में बेहतर गर्मी प्रतिरोध होता है, और एलिफैटिक अल्कोहल में सुगंधित अल्कोहल (जैसे फिनोल) की तुलना में बेहतर गर्मी प्रतिरोध होता है। एरोमैटिक डायसोसायनेट्स में, ताप प्रतिरोध का क्रम आमतौर पर PPDI > NDI > MDI > TDI होता है।

इसके अलावा, एक ही आइसोसाइनेट के साथ फैटी अल्कोहल की विभिन्न संरचनाओं की प्रतिक्रिया से प्राप्त यूरेथेन-एक्रिलेट के थर्मल अपघटन तापमान में महत्वपूर्ण अंतर हैं। उनमें से, प्राथमिक अल्कोहल में उच्चतम तापीय अपघटन तापमान होता है, जबकि तृतीयक अल्कोहल में सबसे कम होता है, और कुछ 50°C पर भी विघटित होना शुरू हो सकते हैं। इसका मुख्य कारण यह है कि तृतीयक कार्बन परमाणु और चतुर्धातुक कार्बन परमाणु के पास के बंधन अधिक नाजुक होते हैं और टूटने की संभावना होती है। नरम खंड की संरचना थर्मल अपघटन तापमान को भी प्रभावित करती है। कार्बोनिल समूहों की अच्छी थर्मल स्थिरता और ईथर समूहों के α-कार्बन परमाणु पर ऑक्सीकरण के लिए हाइड्रोजन की संवेदनशीलता के कारण, पॉलिएस्टर-आधारित सामग्रियों में आमतौर पर पॉलीथर-आधारित सामग्रियों की तुलना में थर्मल वायु उम्र बढ़ने के लिए बेहतर प्रतिरोध होता है। इसके अलावा, नरम खंड में दोहरे बंधनों की उपस्थिति इलास्टोमेर की गर्मी प्रतिरोध को कम कर देगी, जबकि आइसोसायन्यूरेट रिंग और अकार्बनिक तत्वों की शुरूआत इलास्टोमेर की गर्मी प्रतिरोध को प्रभावी ढंग से सुधार सकती है। अणुओं के बीच बड़े अंतर-आणविक बलों के कारण पॉलिएस्टर पॉलीओल्स में आमतौर पर पॉलीथर पॉलीओल्स की तुलना में बेहतर गर्मी क्षरण प्रदर्शन होता है। पॉलिमर की थर्मल स्थिरता उनकी उच्च बंधन ऊर्जा विशेषताओं के कारण सिलिकॉन-ऑक्सीजन बांड की उपस्थिति से काफी बढ़ जाती है। अकार्बनिक सामग्रियों का उपयोग अक्सर उनकी उत्कृष्ट तापीय स्थिरता और यांत्रिक शक्ति के कारण पॉलिमर के ताप प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए किया जाता है।