**01**
Laten we eerst eens verduidelijken: Wat zijn aromatische en alifatische verbindingen?
We weten allemaal dat de essentie van chemische reacties ligt in het gedrag van elektronen.en de vorming van covalente bindingen gaat in wezen om atomen die elektronenparen delenIn moleculen die we dagelijks tegenkomen, zoals alifatische verbindingen zoals cyclohexane, methaan en polyethyleen, zijn hun elektronen meestal gelokaliseerd in specifieke atomen of specifieke bindingen.
De situatie is echter compleet anders voor **aromatische verbindingen**.zij zijn niet langer beperkt tot één enkele band, maar zijn verspreid over een groter gebied. Laten we eens kijken naar de definitie van aromatischheid: aromatische verbindingen zijn die die ten minste één cyclisch geconjugeerd systeem bevatten dat bestaat uit gedelocalizeerde π-elektronen en die de regel van Hückel naleven.
Om dit met een eenvoudiger vergelijking te begrijpen, zijn aromatische verbindingen als een "paradijs voor het delen van elektronen".
Het moet een ring zijn, zodat elektronen in cirkels kunnen lopen.
Als de ring draait en draait, is de elektronenbaan niet glad.
- Elk atoom in de ring moet deelnemen aan het delen van elektronen: hand in hand om een continue elektronenevel te vormen.
Een typische vertegenwoordiger is **benzeen** een ring met zes leden waarin elektronen gelijkmatig over de hele ring worden verdeeld, waardoor een geconjugeerde elektronenwolk wordt gevormd.
Daarentegen blijven elektronen in alifatische verbindingen gelokaliseerd; het is meer als "iedereen rijdt zijn eigen auto", zonder een gedeelde grote racebaan te vormen.
**02**
De essentie: Benzene ring versus gewone ring Waarom zo'n groot verschil?
Wat is het fundamentele verschil met cyclohexane? De sleutel ligt in het elektronengedrag.
** Benzene Ring:** 6 pi-elektronen zijn in een gedelocalizeerde toestand, en vormen een stabiele "pi-elektronenwolk".de 6 π-elektronen zijn niet beperkt tot een specifieke C=C dubbele binding, maar zijn over de hele zes-lid ring verplaatstDit betekent dat de elektronenwolk gelijkmatig over en onder de aromatische ring verdeeld is, waardoor een ringvormige "pi-elektronenwolk" wordt gevormd.de elektronen uitbreiden van het lokale bindingsbereik naar een groter systeem (de hele ring)Ze verlaten het domein niet, maar vergroten het domein.
De benzenenring is bijna synoniem aan stijfheid.Deze "stijfheid" wordt juist verleend door elektronenverplaatsingDit heeft hoofdzakelijk twee aspecten: **verdeling van energie + structurele beperkingen.**
**(1) Gemiddeld energieverbruik**
Als elektronen op dubbele bindingen zouden worden gelokaliseerd, zou dat verschillen in de lengte van de enkele en dubbele binding creëren.de elektronen zijn gelijkmatig verdeeld → alle zes C?? C-bindingen hebben identieke lengtes, is de systeemenergie lager, en de hele ring neigt natuurlijk naar "symmetrie + vlakheid".
**(2) Beperkend effect van de π-elektronenwolk**
In de benzeenring worden de 6 π-elektronen gezamenlijk gedeeld, waardoor een zeer symmetrische, vlakke ringvormige elektronenwolk wordt gevormd.De poging om deze verplaatsing te ondermijnen (eDe benzene ring is dus "gesloten door de elektronwolk" en kan niet vrij draaien zoals alkanen.
**(3) Resultante Manifestatie**
De benzeenringstructuur is gelijkvormig met gelijke bandlengtes, en kan niet gemakkelijk worden uitgerekt of samengeperst.die zich manifesteert als verhoogde materiaalstijfheid en een overeenkomstige stijging van de glazen overgangstemperatuur (Tg).
**03**
Aromatisch versus alifatisch in polyurethaan
De ruggengraat van polyurethanes wordt gevormd door polycondensatie van **disocyanaten** (zoals HDI, MDI, IPDI, TDI, enz.) met polyolen.Het type disocyanat bepaalt of het polyurethaanskelet voornamelijk **aromatisch** of **alifatisch** is., die de eigenschappen en toepassingsscenario's van het materiaal aanzienlijk beïnvloeden.
**Aromatische polyurethaan (typisch: MDI, TDI) **
- ** Sterke mechanische eigenschappen:** Gewoonlijk met een hoge modulus en een hoge treksterkte, geschikt voor dragende of structurele toepassingen.
- ** lage kosten:** hoge mate van industrialisatie, met relatief lage grondstof- en verwerkingskosten, wat leidt tot een brede toepassing.
- **Voornaamste nadeel: Gewoonlijk geel:** Aromatische ringen kunnen fungeren als chromoforen.die grotere geconjugeerde systemen (chromoforen) vormen die het korte golflengte-einde van zichtbaar licht (blauw-violet licht) absorberen, visueel manifesteert als geel worden.
- **Typische toepassingen:** Schoenenzool, interieur van auto's, structurele onderdelen, enz., waar sterkte vereist is en de blootstelling aan sterke UV zelden voorkomt.
**Alifatische polyurethaan (typisch: HDI, IPDI) **
- **Goeie vergeldingsbestandheid:** Sterke weersverwachting; transparante producten weerstaan vergelding zelfs bij langdurig gebruik in de buitenlucht.
- **Uitstekende flexibiliteit en weersbestendigheid:** Betere prestaties bij toepassingen die een langdurige blootstelling en een hoge transparantie vereisen, zoals coatings, optische films, buitensluitingen.
- **Afslag:** Hogere grondstofkosten, strengere verwerkingsvoorschriften en in het algemeen iets lagere mechanische sterkte in vergelijking met aromatische systemen.
- ** Typische toepassingen:** Optische films, buitencoatings, transparant TPU, enz., waarbij kleurvastheid, weersbestendigheid en uiterlijk cruciaal zijn.
** Materiaalselectie en ontwerpoverwegingen**
** Materialen selecteren op basis van de gebruiksomgeving**
- **In de binnenruimte, structurele onderdelen:** Aromatische polyurethaanen bieden een hoge kosteneffectiviteit en kunnen worden geprioriteerd.
- **Uitendingen, transparante en optische toepassingen:** Prioriteren van alifatische polyurethanes om de onderhouds- en vervangingskosten later te verminderen.
**Modificatie en anti-aging strategieën**
- **Voor aromatische polyurethanes:** Voeg UV-absorberende stoffen, gehinderde amine lichtstabilisatoren (HALS) enz. toe om de foto-oxidatie te remmen en het geel worden te vertragen.
- **Voor alifatische polyurethanes:** Indien verdere hydrolyseresistentie of een betere duurzaamheid nodig is, kunnen strategieën zoals fluorering, toevoeging van hydrolyseresistente middelen,of het verhogen van de kristalliniteit om de vochtpenetratie te verminderen kan worden gebruikt.
Optimalisatie van de moleculaire structuur
- Een gemeenschappelijke strategie is de copolymerisatie/menging, waarbij aromatische en alifatische monomeren in specifieke verhoudingen worden gecombineerd om de sterkte, weersverwachting en kosten in evenwicht te brengen.een combinatie van MDI en HDI kan zowel mechanische prestaties als een betere weerbestendigheid/uiterlijk opleveren.
- Bovendien is het mogelijk de uiteindelijke eigenschappen te verfijnen door middel van het segmentontwerp (verhouding zacht/hard segment, moleculair gewicht, graad van kruisverbinding) en het toevoegen van vulstoffen/verplasters.
** Samenvatting in één zin **
- **Aromatisch** = Sterk, stijf, goedkoop, maar **bang voor zonlicht** en gevoelig voor geel worden.
- **Alifatisch** = stabiel, weerbestendig, transparant, maar **duurder** en iets zwakker in sterkte.
**Uiteindelijke woorden**
Veel materiaal eigenschappen kunnen worden teruggevoerd naar de meest fundamentele moleculaire structuur: de pi-elektronen van de benzeenring, de flexibiliteit van ketensegmenten, de flexibiliteit van de splijtstof, de flexibiliteit van de splijtstof en de flexibiliteit van de splijtstof.het aantal waterstofbindingen- Wat is er?
Dus de volgende keer dat je ziet dat een materiaal geel wordt, broos wordt of plotseling mislukt nadat het prima werkt, focus je niet alleen op het fenomeen.Is er een "oorzaak" begraven in de structuur?