聚氨酯弹性体 (PU) 是一种介于橡胶与塑料之间的新型材料,通常被用作橡胶制品的替代品。由于PU具备卓越的耐磨性、高强度、出色的延展性和减震性能,已经在许多工业和高性能应用中广泛采用。本文将对PU弹性体的主要性能及其应用进行详细说明。
1. 耐磨性
PU弹性体的耐磨性在所有弹性体中名列前茅,尤其适合在磨损严重的应用场景,如传动皮带、采矿设备、石油和天然气工业等。在实际应用和实验测试中,PU的耐磨性明显优于许多其他材料。下表列出了一些常见材料的磨耗量数据:
材料名称 | 磨耗量 (mg) |
---|---|
PU弹性体 | 0.5~3.5 |
天然橡胶 | 146 |
氯丁橡胶 | 280 |
丁苯橡胶 | 177 |
丁基橡胶 | 205 |
丁腈橡胶 | 44 |
(注:磨耗测试条件:CS17轮,1000g/转,5000转/分,23°C)
2. 硬度范围
PU弹性体的硬度范围从邵氏A10到邵氏D80,而普通橡胶的硬度范围一般为邵氏A60至A100。PU在宽硬度范围内依然保持良好的延展性,其伸长率可达到400%-800%。相比之下,天然橡胶在550%的伸长率下,其最高硬度为邵氏A70。
3. 应力/应变性能
PU弹性体具有较高的模量、高抗张强度和高拉伸率,这些性能使得PU零件拥有卓越的弹性和耐用性。PU的拉伸强度是天然橡胶或合成橡胶的2至3倍。在实验中,PU弹性体的标准试片可以拉伸至5倍以上而不破裂,展示了其出色的延展性和抗断裂能力。
4. 吸震性
相比于硬度相近的橡胶,PU弹性体具有更高的承载能力和减震效果。其滞后时间长、阻尼性能好,在承受应力时能吸收大量能量。这种吸震特性使得PU在炮车防震座、飞机起落架、汽车保险杠及工业辊筒等领域展现出显著优势。
5. 低振动性
PU材质的时规皮带和多楔带通过液体低压灌注一体成型,其均质性优越,传动过程中不易产生震动,反而能减少机台振动,降低振动源的产生。
6. 耐候性
PU弹性体的耐油性能优于丁腈橡胶,耐候老化性能优于天然橡胶及其他合成橡胶。在耐水解、耐酸和耐化学溶液腐蚀方面,聚醚型PU优于聚酯型PU。此外,PU还具有优异的耐臭氧和耐射线性能,广泛应用于航天工业等特殊领域。
7. 其他物理特性
PU弹性体具有良好的吸震性能,其拉伸强度和延展率都非常高,负载支撑能力强。在某些高负载、耐磨需求的场景,如汽车保险杠、轧钢辊筒、泵内衬等,PU材料是理想的选择。PU弹性体的硬度在邵氏A85以上时,仍能保持弹性,这使得它具备其他弹性体所不具备的高负载支撑能力和优良的减震效果。
8. 应用场景
PU弹性体的卓越性能使其成为各类传动带、工业设备和机械结构中的重要材料。由于其低磨损和低污染特性,尤其适用于无尘室环境中的传动和输送需求。特别是在无尘等级为百级或千级的环境中,PU材质能够将磨损微尘降至最低,避免设备污染或电子电路短路问题。此外,PU在CNC机械传动中表现出色,耐油脂污染,适合用于小皮带轮径传动应用。
结论
聚氨酯弹性体(PU)凭借其卓越的耐磨性、高强度、优良的吸震性以及宽广的硬度范围,已经成为工业传动和减震领域中不可或缺的材料。无论是用于高负载、严苛环境还是对减震性有特殊要求的场景,PU弹性体都展现了其他材料难以替代的优势。在未来的发展中,PU弹性体在高性能机械、无尘环境和工业设备中的应用将会更加广泛。