Что такое полиуретан? — полиуретан: применение, свойства

Полиуретан — это что? Что такое полиуретан и где он используется? Именно по таким запросам пользователи в интернете ищут информацию об инновационном материале, который сегодня используется во многих сферах промышленности. Каждый из нас ежедневно использует данное сырье в том или ином виде: в автомобиле, дома, в офисе, на отдыхе и так далее.

Полиуретан – это резина или пластмасса?

Что такое полиуретан? Несмотря на популярность данного сырья не все знают, что именно являет собой этот материал. Многие из нас ежедневно сталкиваются с ним и даже не обращают внимание. Полиуретан является современным и универсальным материалом, использующимся в разных сферах промышленности. Он делает нашу жизнь более комфортной и является при этом абсолютно безопасным. В основе материала – полиол и изоционат. Технические характеристики сырья зависят от его молекулярной структуры. 

В промышленных целях полиуретаны начали производиться в 1937 году. Уже по истечению шести лет в Германии было налажено производство сложных пенополиуретанов, которые имели достаточно высокую стоимость. По этой причине данный материал не имел на рынке широкого спроса. Однако в 1957 году появился аналог современного материала, который отличался отличными эксплуатационными характеристиками и низкой ценой. 

Полиуретан, что это за материал? Почему он является незаменимым? Весь секрет заключается в уникальных свойствах материала, которые меняются в широком диапазоне. Он может быть как очень мягким, так и поразительно твердым. 

Многие потребители ошибочно относят уретаны к категории пластмасс или резины. Фактически, это ни то, ни другое. По сути, это синтетический эластомер, в основе которого находятся элементоорганические полимеры гетероцепного типа. В составе также присутствуют разные модификаторы, которые влияют на свойства конечного продукта. Полиуретан является лучшей альтернативой резине. Изделия из данного сырья отлично показывают в себя в условиях агрессивной среды и высоких температур.

Из чего делают полиуретан?

Перед кем как сделать полиуретан, очень важно изучить характеристики его составляющих компонентов. Процесс изготовления является достаточно трудоемким, и требует много времени, а также энергоемкого и дорогостоящего оборудования. Технология производства эластомеров позволяет придавать готовому материалу необходимые характеристики путём подбора вспомогательных компонентов.

Как было сказано выше, полиуретан в основном состоит из полиола и изоцианата. Данные два типа сырья добывают из сырой нефти. При соединении компонентов образуется реакционная смесь, которой можно придавать те или иные свойства. Исходя из соотношения компонентов, можно получить мягкий, вспененный, жёсткий или монолитный материал.

Полиуретан: где используется?

Использование синтетических эластомеров в строительной сфере – это надежный и доступный по цене способ минимизации выбросов углекислого газа. Уретаны позволяют сократить потери тепла в помещениях в зимнее время года. А летом они удерживают в зданиях прохладу. Чаще всего полиуретаном изолируют крыши, полы, пространство вокруг котлов и труб, пустотелые стены. Износоустойчивость материала продлевает срок службы зданий и сокращает трудозатраты по их техобслуживанию. Полимеры также применяются в таких отраслях:

• изоляция зданий и бытовой техники (холодильники, морозильные камеры). Чаще всего для изоляции морозильных камер и холодильников применяется жесткий пенополиуретан. Он существенно сокращает объем энергии, необходимой на поддержание низкой температуры. Материал отличается устойчивостью и прочностью, а также экологической безопасностью. Уретаны обеспечивают отличную изоляцию благодаря своей низкой теплопроводности;
• обувная промышленность. Благодаря своей легкости и стойкости к истиранию, полиуретан применяется при изготовлении подошв;
• изготовление деталей;
• автомобильная промышленность. Пенополиуретан используется при производстве подлокотников, подголовников и сидений.

Область применения полиуретана огромная и далеко не ограничивается вышеперечисленным списком.

Свойства полиуретана

Физические свойства полиуретана:

• стойкость к деформациям;
• отличные диэлектрические свойства;
• возможность работать при высоком давлении;
• высокие показатели обратной деформации;
• высокая эластичность.

Химические свойства полиуретана.

Полимеры отличаются стойкостью к маслам и растворителям, поэтому они успешно применяются для работы с нефтью и ее производными. Уретаны имеют высокую стойкость к воздействию солей и ультрафиолета.

Контакты завода полиуретановых изделий Timol:

Адрес:

 

ООО «ТИМОЛ»

49013 г. Днепропетровск,

ул. Академика Белелюбского, 68

(бывшая ул. Краснозаводская, 68)

 

e-mail: [email protected]

Телефоны:

 

+38 (098) 081-06-01 (Киевстар)

 

+38 (067) 610-25-70

Отдел заказов:

 

тел.: +38 (067) 523-67-22

тел.: +38 (067) 653-33-92

 

e-mail: [email protected]

+38 (098) 081-06-01 (Киевстар)

Полиуретан — что это за материал: виды, характеристики, свойства и состав

В сороковых годах двадцатого века известным немецким ученым Байером Отто Георг Вильгельмом впервые был синтезирован уретановый эластомер, которому суждено сделать революцию в технологиях. Общественность узнала, что это за материал, полиуретан, только через 20 лет.

Что представляет и чем хорош

Синтетическое вещество с полимерной структурой за счет смешивания компонентов, способно приобретать разнообразные качества. Оно может быть пластичным и жестким, а также иметь разные коэффициенты трения. Выдерживает растяжение до 500 % и температурные перепады от -60 до +80 градусов.

Пластик является эластомером, способным вернуть форму после снятия деформационных нагрузок. Основу составляют длинные цепочки из макромолекул уретановой группы. Специфичные черты приобретаются за счет присоединения дополнительных элементов.

Полиуретан технические характеристики: химические и физические свойства

Главным преимуществом этого вида сырья является возможность придания ему самых разных качеств. Как эластомер, он отлично сохраняет геометрию и способен возвращаться к первоначальному состоянию много раз. По этому показателю данный материал опережает главного конкурента – резину. Благодаря этому он показывает высокую износоустойчивость.

Что это такое полиуретан, химический состав материала и свойства

Основные компоненты:

• • полиолы – длинные цепочки;
• • диолы – короткие;
• • диизоцианаты.

За счет комбинации составляющих придаются необходимые качества по эластичности. Получаются устойчивые соединения, сохраняющие свои параметры при разных температурах, несклонные вступать в реакцию с окружающей средой. Пластик удерживает свою структуру в присутствии: масел, кислоты, щелочей и жиров. Не подвергается гидролизу, устойчив к воздействию микроорганизмов (грибков, бактерий, архей). Вещество спокойно переносит умеренное влияние ультрафиолета. Не окисляется озоном, как резина. Это повышает срок службы изделий.

Физические качества

Главное преимущество – это способность временно изменять геометрию и возможность придания разнообразных дополнительных свойств. Продукты на основе этого материала применяются в различных областях промышленности, так как он:

• • способен возвращать начальную форму после снятия усилия;
• • показывает высокую износостойкость;
• • сохраняет добротность при нагреве и охлаждении;
• • не пропускает электричество;
• • имеет коэффициент теплопроводности от 0,19 до 0,25 в зависимости от твердости;
• • создает воздухонепроницаемую пленку;
• • обладает относительно низким удельным весом;
• • возможно создать детали с разными коэффициентами прозрачности.

Виды полиуретана

Химическая отрасль выпускает три основных класса.

Адипрены

Это эластичные вещества, имеющие хорошие характеристики сохранения формы. Из них изготавливают защитные пыльники, протекторы шин для автомобильного транспорта, прокладки и уплотнители, валики для тележек и конвейеров, покрытие для решеток и узлов в обрабатывающей промышленности. Применяют детали в циклонах, грохотах и сепараторах (для предохранения изделий от износа). Изготавливают оправы для литья из гипса и бетона.

Вулколланы

Благодаря повышенной твердости и диапазону температур от -60 до +120 градусов, при которых не меняются параметры, этот материал необходим для создания опор, втулок, сайлентблоков.

Вулкопрены

Это типы, которые используются для последующей вулканизации в сочетании с другими полимерами (каучук). Позволяют достичь высоких показателей по истиранию.

Технические характеристики

Группа имеет достаточно разнообразные свойства в зависимости от молекулярного состава и технологии изготовления. Это определяет распространенность данного сырья в разных сферах жизни.

Особенности:

• • Плотность колеблется в пределах от 30 до 300 кг/м3, и достигается с помощью присадок и способа производства.
• • Обладает твердостью от 40 до 98 единиц по шкале Шору. Это позволяет расширить диапазон использования.
• • Полиуретан обладает большим интервалом температур эксплуатации от -60 до +80 градусов. Существуют виды, способные не утрачивать своих качеств при 140℃.
• • Эластичен. Возможна деформация до 650%.
• • Имеет высокое сопротивление, может работать, как изолятор.
• • Удельная масса маленькая, что позволяет облегчить вес конструкции.
• • Не подвержен разрушению под действием азота, как резина.
• • Устойчив к воздействию углеводородных растворителей (смазочные жиры, керосин, масло, дизельное топливо, изооктан, петролейный эфир).
• • Плохо реагирует на присутствие бензола и толуола. Набухает с увеличением объема до 60 % и теряет свои технические характеристики.
• • Обладает разным коэффициентом трения. Возможно программирование в зависимости от необходимости.
• • Не подвержен к поражению от микроорганизмов и грибков.
• • Возможно придания разного коэффициента поглощения света от прозрачного до черного.
• • Имеет хорошие свойства по водостойкости при комнатной температуре.

Преимущества и недостатки

В зависимости от того, из чего состоит полиуретан, он имеет как положительные, так и отрицательные черты.

К достоинствам можно отнести:

• • Эластичность. По этому показателю он уверенно обгоняет резину.
• • Износоустойчивость. Благодаря этому качеству он нашел широкое применение в обувной промышленности и в изготовлении разных колес и роликов для складского оборудования. На сайте «МПласт» вы можете подобрать необходимые изделия по приемлемой цене.
• • Поверхность имеет гладкую структуру, что позволяет сохранять товарный вид в процессе эксплуатации.
• • Со временем технические характеристики остаются прежними (не подвержен старению).
• • Устойчив к воздействию большинства органических растворителей.
• • Невосприимчив к ультрафиолету.
• • Этому пластику можно придать разный коэффициент трения. В зависимости от потребностей возможно создать скользкую поверхность или хорошее сцепление.
• • Прост при обработке. Допускает литье, термическое формование, вспенивание и другие способы.
• • Не пропускает воздух. Тонкое покрытие делает герметичным.
• • Является диэлектриком. 2 мм не допускают пробоя при приложении 20 киловольт.

К недостаткам относятся:

• • Неустойчивость к средам, содержащим ароматические углеводороды (бензол, толуол), а также к некоторым кислотам, скипидару и хлорсодержащим составам.
• • Ограниченное использование в изготовлении одежды и обуви из-за воздухопроницаемости.  
• • Приобретает ломкость при долговременном воздействии отрицательных температур.
• • Имеет сложную технологию утилизации.
• • С трудом поддается вторичной переработке.

Где используется полиуретан

Химические заводы выпускают этот материал в трех формах: твердый (листовой, прутковый, гранулированный), текучий и пенистый. Первый используется для выпуска прокладок, защитных манжет, втулок, сайлентблоков и уплотнителей прессов. Большую популярность это вещество приобрело при производстве бескамерных шин для спорттоваров (роликовые коньки, скейтборды), для детских колясок, технологического оборудования (рохли, электрокары, складские тележки, направляющие для транспортеров). Эти изделия в широком ассортименте представлены в компании «МПласт».

Жидкий используется для герметичного антикоррозийного покрытия самых разнообразных конструкций: бетонных перекрытий, кровли, поверхности грохотов, транспортерных лент. Он применяется как компонент в составе герметика, клея, лака, краски. При последующей обработке путем вулканизации из него изготавливают сложные защитные элементы: молдинги и манжеты.

Пенистый применяется для утепления зданий, технологических устройств. Из него получаются легкие и эластичные подошвы для спортивной обуви, малонагруженные шины. Перечислить, что делают из полиуретана, не представляется возможным. Этот материал широко востребован:

• • В тяжелой промышленности, где используются вибростенды, и где необходимо применение условно подвижных узлов.
• • В строительной отрасли. Им утепляют поверхности зданий, создают пленку, защищающую от атмосферных воздействий.
• • В автомобилестроении. Из него делают шины, сайлентблоки, манжеты и прокладки, защитные кожухи.
• • В медицине. Широкое распространение получил из-за нейтральности. Изделия не выделяют вредные вещества и не реагируют с лекарственными препаратами. Гибкость и высокая износоустойчивость позволяет применять его в приготовлении протеза, презерватива, имплантата и покрытия для оборудования (костыль, кровать, поручень, инвалидная коляска).
• • В мебельной индустрии. Используется в производстве матрасов, мебели для сада, крепежей, стульев и столов, элементов для декоративной отделки.
• • В изготовлении спортивных принадлежностей: беговых дорожек, роликов, ограничителей в тренажерах, кроссовок и кед, противоскользящих покрытий, пропитка чехлов.
• • В легкой промышленности. Из материала производятся подошвы для обуви, заклепки, коврики для ванной комнаты, ортопедические стельки. Выпускается ткань, имитирующая натуральную кожу.

Из чего и как делают полиуретан

Изначальным сырьем для производства является нефть. Из нее выделяются два основных компонента – изоцианат и полиол. Их процентный состав, а также наличие добавок определяют физические свойства конечного продукта. В результате может получиться твердая, жидкая или тягучая субстанция, пригодная для дальнейшей обработки, как обычный полимер.

С завода волокно поступает на переработку в виде гранул, прутков, листа или в жидком состоянии. Изначально придается соответствующий цвет и степень прозрачности. Такие типы поставок позволяют простыми технологическим решениями изготавливать ту или иную продукцию, необходимую для потребителя.

Методы формовки

Покупателю требуется функциональное изделие, имеющее определенные свойства. Для достижения этого применяются способы обработки, которые аналогичны работе со всеми пластмассами.

Экструзия

Полиуретан полимер отлично подходит для формования методом продавливания. Под давлением нагретый и размягченный материал подается в выходное отверстие экструдера. В этой же зоне происходит отвердение. В результате на выходе получается пруток с заданным сечением или плоский лист. Полученный прокат нарезается или скручивается в рулоны.

Литье

Этот метод является самым распространенным. С помощью него изготавливаются товары со сложной геометрией: втулки, опоры, манжеты, уплотнители, элементы для гидравлики и подшипники. Преимуществом является легкая автоматизация процесса, возможность выпуска больших партий. Для изготовления штучных деталей, размеры которых могут быть до нескольких тонн, используется литье на стенде. В оправу заливается размягченная масса, с последующим отверждением и приобретением устойчивой формы.

Для ускорения процесса в автоматических линиях применяется повышенное давление. Метод мало отличается от технологий изделий из любой пластмассы. Часто необходимо покрыть полимером заготовку из металла. Тогда размягченный полиуретан вручную или под контролем компьютера наносится на вещь. Остывая, слой становится упругим и создает защитную пленку.

Прессование

Подготовленный материал (листовой, прутковый или гранулированный) подается на аппарат, где методом экстремального давления в ограниченном пространстве придается форма. Процесс может сопровождаться предварительным нагревом или размягчением субстанции за счет сжатия. При этом получается деталь с измененными свойствами, имеющая четко заданную геометрию. На производствах такое действие контролируется с помощью программного обеспечения.

Заливка

Для выпуска художественных или штучных изделий используется метод естественного литья. Вручную в подготовленную оправку помещается жидкий материал. Под влиянием высокой температуры или реагентов устройство застывает, сохраняя необходимую конфигурацию. Таким способом можно сделать небольшую серию любых заготовок. Чаще применяется для изготовления больших форм и элементов декора.

Переработка во вторсырье

Устойчивость к атмосферным воздействиям и к влиянию агрессивных сред является проблемой при вторичной переработке уретановых эластомеров. В естественных условиях они не разлагаются десятилетиями. Способность противостоять ультрафиолету и озону делает этот вид пластика вечным загрязнителем окружающей среды. Поэтому остро встал вопрос о рециркуляции.

Существуют несколько методов решения проблемы:

• • Сжигание. Как все углеводороды, полимер хорошо подвержен высокотемпературному окислению. Но технологические присадки содержат вещества, опасные для экологии. При горении продукты распада попадают в атмосферу.
• • Физический способ. Измельченные изделия нашли применение в строительстве, как добавка в бетон, асфальт. За счет этого они приобретают вторую жизнь.
• • Переплавка. При нагреве отходам придается необходимая форма и снова пускается в оборот. Недостатком данного метода является то, что из разнородных составляющих трудно получить продукт с четко заданными характеристиками.
• • Гликолиз – процесс расщепления длинных молекул при высокой температуре в присутствии катализаторов. На выходе получается коротко молекулярные соединения, которые в дальнейшем находят службу в промышленности (производство красок, лаков, добавок в асфальтобетон).
• • Химический способ. Это расщепление цепочек при помощи реагентов. Целью является получение вещества, годного для дальнейшего использования.

Неординарность и интересные факты по применению полиуретана

Возможность придать материалу разнообразные характеристики позволила ему появиться во многих отраслях. Занимаясь спортом, мы используем изделия из этого полимера. Из него делается одежда, обувь, медицинское оборудование. В современном транспорте (автомобили, самолеты, железнодорожные вагоны) давно используют уникальные свойства этой субстанции. Ее неуязвимость стала проблемой для экологии. Несколько лет назад был обнаружен вид грибов, для жизни которых достаточно наличие этого пластика. Pestalotiopsis microspora успешно разлагает полиуретан, при этом его можно употреблять в пищу. Гурманы утверждают, что по вкусу он напоминает хлеб. Может быть, в будущем это станет решением проблемы утилизации.

Полиуретан: свойства и области применения

Полиуретан (англ. polyurethane, polyuretan) — полимерное искусственно синтезированное вещество, имеющее особые свойства, позволяющие материалу широко использоваться. Имеет несколько подвидов.

Самый распространенный из всех видов полиуретана — вспененный, который очень востребован в строительной промышленности. Этот материал очень легкий, водостойкий, его просто применять. Сейчас особенно востребован вспененный полиуретан, о чем говорит рост его производства с каждым днем. Он входит в состав теплоизоляционных материалов, из него делают декоративные элементы мебели и интерьера и т. д.

Второй по популярности вид — жидкий полиуретан, из которого делают полиуретановую кровлю. Собственно, в строительстве это вещество в любых его формах применяется чаще всего, что обусловлено его свойствами. Следует отметить, что для скрепления полиуретановых изделий универсальный клей не подойдет, а для каждого состава подбирают свой уникальный вариант.

Существует также листовой и литьевой полиуретан. Первый применяется в автомобилестроительной промышленности, а второй — в медицине. Из него также делают уплотнительные кольца, сайлент-блоки и другие элементы для автомобиля.

Полиуретан (ПУ), пенополиуретан (или ППУ)

1. Полиуретан: история, классификация, особенности материала

На сегодняшний день существует очень много видов полиуретановых полимерных соединений. Они сделаны из разных веществ, содержат разнообразные функциональные группы, в корне отличаются по своим физико-химическим свойствам. Общее у них только одно — наличие уретановой группы -NHCOO- в постоянно повторяющихся звеньях полимерной цепи.

Полиуретан имеет давнюю историю. В 30-е годы ХХ столетия ученый Карозерс из США занимается синтезом полиамидов. Узнав об этих исследованиях, немецкая компания «Farbenindustrie» начинает синтезировать полимерные вещества из полиамидов. В 1937 году Байер, немецкий ученый, открывает полиуретановые эластомеры, синтезируя их из диизоцианатов и всевозможных гидроксилов. Преобразовав их, он вывел пенополиуретан.

После этого открытия начались разработки по внедрению данного материала в производство и замене менее выгодных продуктов (каучук, пробка, сталь) на него. С тех пор полиуретановая химия активно развивается. В частности, в СССР работы по разработке новых материалов на его основе активно велись с 60-х годов во многих научно-исследовательских институтах.

Полиуретаны не имеют одинаковых свойств, и это активно используется в производстве. Так, одни вещества могут быть эластичными, другие — жесткими и полужесткими. Переработку полиуретановпроизводят с помощью следующих методов:
— экструзия;
— литье;
— прессование;
— заливка на стандартном оборудовании.

С помощью этих подходов можно получить наполненные, вспененные, ламинированные, армированные листовые изделия. А это всевозможные волокна, панели, пленки, профили, блоки и многое другое. Полиуретан может служить основой как для окрашенных изделий, так и для прозрачных.

2. Свойства полиуретанов

Полиуретановые полимеры отличаются от других материалов особенной прочностью и устойчивостью к износу и раздиранию. Кроме того, данные вещества неплохо переносят нахождение в органических растворителях и маслах, выдерживают атаку озона, не разлагаются под воздействием радиации. Это все в совокупности говорит о том, что полиуретан является одним из лучших материалов по всем эксплуатационным характеристикам.

Полиуретан отличается высокой прочностью, которая порой лучше, чем у каучука, резины и даже металла. И если применять это вещество в промышленности, можно получить очень прочный материал (если его нужно использовать в местах с постоянным металлическим напряжением), износостойкий. Так, у литьевых полиуретанов абразивная стойкость в несколько раз выше, чем у пластика, резины, металла.

Более того, литьевой полиуретан отлично себя проявляет при нагреве. Так, он не теряет основных своих характеристик, таких как эластичность, деформация при разрыве и прочие свойства, обретая только новые качества. Даже имея высокую твердость, полиуретан остается эластичным — его предел деформации разрыва превышает 350%, что обеспечивает прочность даже при 50 МПа.

Полиуретан способен при постоянном динамическом напряжении выдерживать эксплуатацию при температуре в 120 градусов. А использование при пониженных температурах еще более реально. Эластомеры этого материала не теряют своих свойств даже при -70 С.

У всех полиуретанов сильно проявляются диэлектрические свойства. Они не растворимы в растворителях и маслах, не набухают в них, не подвержены разрушению под воздействием озона, устойчивы к воздействию плесени и бактерий.

За счет возможности использования литьевого типа изготовления полиуретановых изделий можно получить предметы любых форм и типов, что нельзя сказать даже о резиновых деталях. Кроме того, полиуретановая технология производства значительно дешевле, чем резиновая, а это значит, что изделия из него также будут доступнее, чем из резины и каучука.

Из минусов материала наиболее существенный — проблемы с переработкой полиуретановых отходов.

3. Использование полиуретанов

Самыми востребованными в промышленности типами полиуретанов являются литьевые эластомеры. Данная технология используется для получения крупных и средних деталей, например, огромных шин для транспорта, используемого на заводе. Применение для шин полиуретана позволяет повысить их надежность в 6-8 раз по сравнению с каучуком. Из ПУ делают также крупные детали для следующих устройств:
— транспорт для абразивного шлама;
— гидроциклоны;
— трубопроводы;
— флотационные установки.

Среднего типа детали находят свое применение в следующем:
— ремни ткацких машин;
— уплотнители в машинах разного рода и размера;
— конвейерные ленты;
— детали автомобилей;
— валики для бумажной и текстильной техники;
— уплотнители гидравлических машин и т. д.

Что же касается термоустойчивых эластопластов, то они используются в производстве автомобилей. Так, эти материалы применяются в подшипниках скольжения механизма руля, в подвеске автомобиля, вкладышах рулевых тяг, топливных клапанах, различных уплотнениях. Из ПУ производят детали, которые должны стойко переносить постоянное воздействие масла.

Полиуретан применяется и в обувной промышленности, где его используют в производстве прочной подошвы. Также из этого материала часто делаю искусственную кожу, так как он надежный и прочный.

Полиуретан применяют и при производстве древесностружечных плит, пенопластов, полимербетонов, различных покрытий, клеевых составов, изделий медицинского назначения и прочих продуктов и инструментов. За счет своих преимуществ перед резиной и другими подобными материалами полиуретан широко применяется во всевозможных производствах, так как это выгодно. Но наиболее выгодным типом ПУ является пенополиуретан, который в денежном выражении приносит свыше 90% дохода от общих поступлений за производство всех полиуретанов.

4. Пенополиуретан

ППУ — это один из видов газонаполненных пластмасс (в народе — пенопластов), широко применяемых в утеплении помещений. Все утеплители очень легкие, но габаритные. Связано это с их составом, так как в них до 90% объема занимает воздух. Чтобы не перевозить воздух с места на место, наилучшее решение — изготовить утеплитель прямо на месте. Именно это позволяет сделать пенополиуретан.

Утеплитель получается путем соединения двух веществ прямо на месте строительства. Это очень выгодно и удобно, так как технология очень простая. Итак, смешивают полиол с полиизоционатом до образования микрокапсюль с воздухом. Материал выходит очень экономичный. Так, тонна исходных продуктов позволит получить 20 кубических метров утеплителя плотностью 50 кг/м3. Таким образом, из 4-х 200-литровых бочек сырья можно получить невероятное количество утеплителя по простой технологии. Это выгодно с экономической точки и удобно в применении.

Пенополиуретан — нетоксичный материал. В любой стране он без проблем проходит проверку на безопасность. Даже в России, где требования ко всему серьезнее, нежели в развитых европейских странах, санитарная служба делает заключение о безопасности данного теплоизоляционного материала.

Если одним из исходных компонентов для получения пенополиуретана был антипирен, продукт обладает неплохой огнеустойчивостью. Так, он будет гореть только при поддержании огня снаружи, а как только факел или спичку уберут — угаснет, даже не дымясь и не тлея. Выбирая тип пенополиуретана, учитывают, где материал будет использоваться. Так, для тепловой изоляции труб, проходящих внутри земли, огнеупорные материалы не нужны. А вот если ППУ хотят закачать в прослойку между стен в жилом доме, лучше подыскать огнеупорный его тип. Не стоит беспокоиться, что пенополиуретан может сам загореться. Это возможно только при очень высоких температурах. Как правило, если стены дома достигают этих пороговых значений по температуре, гореть кроме ППУ уже нечему.

При смешении полиола и изоционата с воздухом получается смесь мелкой степени дисперсности, называемая аэрозолем. Ее наносят на поверхность — данный тип обработки именуют «напыление пенополиуретана»).

При смешении компонентов без участия воздуха получают идеально ровную и плотную монолитную струю, которую можно залить в ограниченное пространство. Данная технология называется заливкой пенополиуретаном и активно применяется в различных областях производства. Так, пенополиуретаниспользуют при производстве автомобилей, самолетов, мебели, в пищевой индустрии, в производстве упаковок, при изготовлении трубопроводных коммуникаций. Не менее важен он и в легкой промышленности — производстве спортивного инвентаря и обуви. Применяют пенополиуретан и в других более узких и специфических производствах.

Метод напыления пенополиуретана — один из лучших подходов для теплоизоляции помещения. Пенополиуретан хорошо заполняет различные пространства, надежно впитывается, поэтому архитекторы и строители могут активно использовать этот материал для воплощения в реальность проектов по утеплению зданий с различной сложной геометрической внешностью, например, с арками, колоннами, выступами и прочими элементами.

С помощью пенополиуретана можно быстро отремонтировать старую крышу, требующую реконструкции. При этом не важно, под каким углом постелена кровля. Так, если применить пенополиуретановоенапыление вместо классических методов ремонта и утепления, можно сэкономить до 80% времени и 50% средств.

Технология утепления и ремонта крыши следующая: кровлю сначала покрывают 4-5 сантиметровым слоем данного утеплителя (рекомендуемая его плотность составляет 60-80 кг/м3), после чего наносят защитный и гидроизоляционный пенополиуретан повышенной плотности толщиной 0,3-1 см (плотность материла при этом составляет 120-600 кг/м3).

С помощью пенополиуретана можно качественно произвести изоляцию труб для сохранения тепла внутри теплотрасс. Используя этот материал, можно получить монолитное покрытие, которое будет не только теплоизолирующим, но избавит и от просачивания воды и пара. Покрыв трубу пенополиуретаном, ее нужно только покрасить — на этом изоляция тепловых магистралей заканчивается.

Свойства ППУ позволяют использовать его для утепления чердака, крыши изнутри, потолка, стен, фасадов, других строительных элементов и конструкций. А за счет того, что на пенополиуретан влага не действует разрушающим образом, его можно выбирать для утепления пола, фундамент, погреба, подвальных конструкций.

Пенополиуретан — довольно долговечный материал, срок эксплуатации которого может превышать 30 лет. К примеру, во многих городах Европы при демонтаже старых крыш и стен, построенных в 70-х годах, обнаруживают пенополиуретан, который ничуть не изменился за это время. И причин для подобного изменения действительно нет. По сути, данный полимер — это замкнутые пластиковые капсюли, внутри которых находится воздух или углекислый газ. Этому веществу не с чем взаимодействовать, что обеспечивает такую долговечность.

Пенополиуретан — лучший из всех материалов по теплопроводности. Так, материал, произведенный на отечественных заводах, имеет коэффициент теплопроводности менее 0,028 Вт/м*град, и эта цифра постепенно снижается. К примеру, похожими свойствами обладает экструдированный пенополистирол, коэффициент у которого составляет 0,03 Вт/м*град, но снижаться больше не будет, так как достиг своего минимального предела.

Еще одна причина, почему пенополиуретан является королем по теплопроводности среди утеплителей — отсутствие у него зависимости этих свойств от влажности среды. А это значит, что даже постоянное нахождение под дождем и снегом не испортит материал и не сделает его менее способным сохранять тепло.

Как же высчитать, насколько выгоднее использовать пенополиуретан в сравнении с другими утеплителями? Для этого делят теплозащитную эффективность одного материала на такую же — для другого. К примеру, получив соотношение между пенополистиролом и пенополиуретаном(0,04/0,028=1,43), можно утверждать, что вместо 10-сантиметрового слоя пенополиуретана придется использовать 14,3 см пенополистирола, чтобы добиться такого же энергосбережения.

Итак, применять пенополиуретан крайне выгодно, и вот почему:
— За счет технологии напыления ППУ можно нанести на любой тип поверхности, а также залить в любое отверстие, где будут заполнены все щели и поры внутри.
— За счет усовершенствованной технологии использования работу можно завершить в краткие сроки.
— Технология напыления позволяет получить целостное покрытие, в котором не будет швов, из-за которых покрытие ускоренно разрушается. В этом же случае получается однородный по объему материал, имеющий качественный внешний вид.
— Если избежать случайных повреждений ППУ, он прослужит более четверти века.
— Качественный ППУ эксплуатируется при температурах от -250 С до +180 С, что является достаточно широким диапазоном.
— Коэффициент теплопроводности материала составляет 0,023-0,032 Вт/мК.
— Пенополиуретан не позволяет развиваться в своей среде плесени, микроорганизмам и прочим факторам, способствующим разложению.
— ППУ — трудносгораемый материал, который горит только при постоянной поддержке огня.
— Коэффициент водопоглощения материала за сутки при влажности 98% составляет 0,05% (2г/м2).

Итак, пенополиуретан — дешевый, качественный материал с исключительными характеристиками, который используется для утепления помещений и прочих целей.

В России пенополиуретан становится все более востребованным, поэтому разные его виды все в большем количестве производятся. Несмотря на это материал не столь популярен, как в Европе и США. Там он является привычным средством, применяемым более 50 лет.

Пенополиуретан применяется в следующих отраслях:
1. Теплоизоляция холодильников бытового и промышленного типа, морозильных хранилищ, складов.
2. Создание транспорта с холодильными свойствами — авторефрижераторов, вагонов.
3. Быстрое строительство зданий — так называемые сэндвич-панели, включающие жесткую конструкцию и утеплитель.
4. Ремонт жилых помещений, в частности, домов, квартир, коттеджей (утепление крыши, стен, дверей, оконных проемов и прочее).
5. Строительство гражданских и промышленных объектов (гидроизоляция крыши методом напыления, теплоизоляция здания).
6. Утепление мощных нефтяных и газовых трубопроводов, их изоляция методом заливки специального кожуха внутри.
7. Утепление тепловых сетей в населенных пунктах, а также системы трубопровода горячей воды.
8. Защита радио- и электротехники.
9. Создание деталей в производстве автомобилей, в частности, элементов салона машины.
10. Изготовление мебели из поролона (один из видов пенополиуретана), жестких видов пенополиуретана, производство лаков, клея, различных элементов и покрытий.
11. Изготовление обуви из искусственной кожи, а также подошвы и прочих материалов легкой индустрии.
12. Шумо- и теплоизоляция вагонов и самолетов, использование пенополиуретана для повышения огнестойкости транспорта.

Схожим по свойствам материалом с пенополиуретаном является полиурия (или полимочевина). Но есть отличия. Ее нельзя получить при низком давлении. Связано это с высокой вязкостью и плотностью материала, запросам к температуре синтеза. Поэтому полимочевину можно получить только при использовании высокого давления. Наличие подобных элементов весьма проблематично. Такие установки используются только для узких задач. Поэтому полиурия не так распространена и востребована, как полиуретан.

В нашей стране достаточно много компаний, занимающихся поставкой сырья для производства пенополиуретана. Так, изготовлением жидких составляющих для синтеза этого вещества занимаются крупные международные игроки (Shell, Basf), а также более мелкие российские компании. Большинство из них находится в г. Владимир, где некогда был НПО «Полимерсинтез».

разнообразие форм, свойства, методы получения и применение в промышленности

Полиуретан – это синтетический полимер, сырьём для изготовления которого, служит полиол, получаемый из сырой нефти. Промышленное производство полиуретана наладил в 1937 году немецкий технолог Отто Байер. В зависимости от соотношения компонентов, вступающих в реакцию полимеризации, он может быть:

• Жёстким;
• Мягким;
• Интегральным;
• Ячеистым (впененным), в качестве вспенивающего агента используется диоксид углерода. Чем его больше, тем полимер мягче;
• Монолитным, с плотной износостойкой структурой. Используется, например, для изготовления колёс для роликовых коньков.

Полиуретаны могут быть вязкими жидкостями, находиться в аморфном состоянии или быть твёрдыми веществами. Они обладают уникальными характеристиками:

• Устойчивостью к действию кислот, органических и минеральных масел, бензина;
• Низкой теплопроводностью;
• Долговечностью;
• Стойкостью к абразивному износу;
• Устойчивостью к негативному воздействию факторов окружающей среды: ультрафиолету, морской воде, озону;
• Высокими диэлектрическими параметрами;
• Сохраняют свои рабочие характеристики в широком температурном интервале, от -60°C до +100°C;
• Выдерживают высокое рабочее давление.

Исключительные физико-механические свойства этого полимера позволяют ему превосходить эксплуатационные характеристики всех типов каучука и некоторых металлов. Изделия из полиуретана находят применение во многих отраслях промышленности:

• Тепло- и хладоизоляция. За счёт износоустойчивости материала повышается срок службы зданий, изоляционные панели сохраняют свои выдающиеся энергосберегающие характеристики в течение всей эксплуатации;
• Машиностроение. Изготовление уплотнительных соединений в гидравлических и пневматических устройствах. Производство вибростойких валов, шестерней для горнодобывающей, авиационной, автомобильной, нефтегазодобывающей, строительной и многих других отраслей промышленности;
• Упаковочные материалы. Мягкие полиуретаны обладают превосходными амортизационными свойствами, они отлично подходят для изготовления упаковки хрупких дорогостоящих изделий: электронного оборудования, оптики. Из них изготавливают упаковку для транспортировки продуктов питания, которые благодаря её низкой теплопроводности, долго сохраняют свою свежесть;
• Покрытия. Большинство современных покрытий для пола, стен, спортивных площадок, оболочек кабелей, содержат в своём составе полиуретаны, которые не только улучшают внешний вид, но и эффективно защищают открытые поверхности от атмосферного воздействия, увеличивая их срок службы. Могут использоваться для деревянных, бетонных, металлических конструкций;
• Полиуретановые формы для искусственного камня. Механическая прочность материала в сочетании с эластичностью позволяет этим формам выдерживать более 1000 заливок. Они идеально копируют поверхность натурального камня;
• Клейкие вещества и герметики. Клей на основе полиуретанов может склеить между собой совершенно разнородные по своей структуре материалы: дерево, стекло, резину, картон и обеспечить такому соединению необходимую прочность и упругость. Так, крошка из переработанных автомобильных покрышек с помощью такого клея может стать основой для покрытия детской или спортивной площадки. В мебельной промышленности всё чаще используют древесно-композитные материалы на основе полиуретанового клея. Применение полиуретановых герметиков позволяет сократить потери тепла и предотвратить попадание влаги в соединительные узлы;
• Полиуретан в интерьере. Пенополиуретан служит основой для изготовления декоративной «лепнины», различных скульптурных композиций. Эластичный вспененный полиуретан обладает высокой износоустойчивостью и способностью принимать сохранять форму тела. Он широко используется для изготовления матрасов, в том числе, и медицинских, что позволяет избежать появления пролежней у лежачих больных. Универсальность этого материала заключается в том, что его плотность можно регулировать в процессе производства.

Этот экологически безопасный, универсальный полимер всё чаще применяется в различных областях нашей жизни. Однако стоить помнить, что при использовании изделий из полиуретана следует избегать попадания на них ацетонов, азотной и соляной кислоты, соединений хлора, скипидара. Под воздействием этих веществ они быстро разрушаются.

Что такое полиуретан? Свойства и применение полиуретана

Полиуретан –  основа 80% досок для серфинга. Пенистый материал отлично амортизирует натиск воды. Полиуретан вручную закрепляют на продольном стрингере и покрывают стекловолокном. Технология производства серфов неизменна с 1950-ых. Первопроходцем стал Боб Симмонс. Спортсмена не устраивала тяжесть и неповоротливость досок из сосны и красного дерева. Сначала, американец заменил их бальсой, а после, — полиуретаном. Ему и посвятим сегодняшнюю статью.

Что такое полиуретан?

Полиуретан называют материалом с неограниченными возможностями. Сырье бывает мягким и твердым. К первой разновидности относится, к примеру, поролон, ко второй – пенопласт. Встречаются обычные и вспененные полиуретаны. К последним относится монтажная пена. Если она используется, как изолятор, достаточно 1,6 сантиметров вместо 1,3 метров бетона.

На фото полиуретан может предстать в виде автомобильных шин, трубопроводов, конвейерных лент, амортизаторов железнодорожного транспорта, подшипника, подошвы обуви. Пригождается сырье для клеев, медицинских протезов, валиков текстильных предприятий, ремней в ткацких машинках. Изготовление полиуретана, действительно, дает безграничные возможности.

Получают материал из сырой нефти. Основных составляющих две – изоцинат и полиол. Последний – гидроксилсодержащая жидкость. В нее могут входить различные реагенты, эмульгаторы и полиэфиры. Цвет состава всегда желто-коричневый. Изоцинат – эфир изоциновой кислоты с органическим радикалом. Вещество бывает кристаллическим, но, чаще, предстает в виде жидкости. Цвета она не имеет.

Добавляя к основе различные вспениватели и катализаторы, меняют свойства и структуру конечного полиуретана. По спектру возможных комбинаций материал обгоняет поливинилхлориды, полистиролы и полиэтилены.

История полиуретана

Полиуретан купить впервые стало возможно в Германии. Там промышленное производство синтетического материала запустили в 1944-ом году. Разработки начались одновременно в США и на немецких землях. Целью было создание сырья, способного заменить, и пластмассы, и металл, и резину.

В Америке в ходе опытов получили искусственный каучук и нейлон. А вот в Германии удалось создать полипропилен. Синтезировал его ученый по фамилии Байер. Позже, мужчина переквалифицировался в бизнесмена. В стране и сейчас работают заводы его имени, выпускающие поликарбонаты.

Вспененный полиуретан удалось получить сразу. Монолитные же варианты материала разработали  лишь к 1950-му. В это время немцев догнали американцы. Они так же произвели изделия из полиуретана, но на основе простых полиэфиров. Байер же пользовался смесью сложных полиэфиров. Рецепт из США оказался выгоднее с точки зрения затрат на производство.

Применение полиуретана

Сфер применения материала более 20-ти. В металлургии из полиуретана делают валики, пружины и ролики. Они превосходят каучуковые аналоги по устойчивости к истиранию. В полиграфии, кожевенном деле, химической отрасли и бумажной промышленности используют полиуретан декоративный в виде красок и лаков. Из синтетического материала так же делают герметики и клеи.

Применяют сырье и в строительстве. Популярностью пользуются не только утеплители из пенистого материала, но и его версии для внутренней отделки. Популярно дерево из полиуретана. На основе полиэфиров имитируют цвет и структуру клена, ореха, березы, дуба и не только.

В отличии от натуральных образцов, искусственные не гниют, не впитывают влагу и запахи, в разы легче, да и стоят дешевле. Балки из полиуретана соответствуют Сан ПиНу, обладают большим запасом растяжения, неуязвимы для бактерий.

Устанавливают в помещениях и декор из полиуретана. Он крепче и выгоднее гипса. Синтетическое сырье идет, к примеру, на лепнину для классических интерьеров. Из полиэфиров делают фальш-камины, молдинги, розетки. Изготавливают и потолочный плинтус из полиуретана.

Лепнина из полиуретана переносит перепады температур, бывает гибкой, легко красится. Грунт, служащий базой под пигмент наносят еще на заводах. Защитный слой бережет молдинги из полиуретана, к примеру, от ультрафиолетового излучения и прочих разрушающих факторов. Поэтому, возможен монтаж и без покраски.

Плинтус из полиуретана, как потолочный, так и напольный, выбирают для помещений с повышенной влажностью, тех же, ванных комнат. Материал не впитывает пары. Практично и то, что искусственное сырье легко моется. Легко плинтус из полиэфиров и крепится благодаря легкости. Там, где каменный или деревянный элемент сползет под тяжестью, полиуретановая деталь прочно прикрепится к монтажному клею.

В строительстве используют и полиуретан для форм, сендвич-панелей, скрепления древесной крошки в листах фанеры. Столь широкое применение связано с низкой токсичностью материала, не зря же в магазинах их полиэфиров делают контейнерные ленты, тары для продуктов.

На полиуретан цена устанавливается и в горнодобывающей отрасли. Здесь материал идет на сита для грохотов – устройства для разделения сыпучих масс на фракции.

В радиоэлектроники полиуретан применяется в качестве материала для заливки и изоляции. Интересно, что после добавки нового сырья в холодильники, эффективность их работы возросла на 60%.

В текстильной отрасли из полиэфиров делают подложки тканей, клеи, ролики для пряжи. Даже в матрацах есть значительная доля полиуретана в виде пенопластов. Их получают путем вторичной переработки отслуживших синтетических изделий.

Для маслостойких клапанов полиуретан закупают нефтяники, а для катетеров и трубок – медики. Даже дамбы и плотины укрепляют растворами полиуретанов, чтобы защитить строения от бурь и прочих капризов природы.

Аналитики подсчитали, что в Европе на изготовлении полиуретана задействованы свыше 900 000 человек. В США на производстве синтетического материала трудятся около 300 000 граждан. Каждый из них косвенно обеспечивает работой еще 4-х человек.

Не резиновая! Полиуретановые детали подвески

Полиуретаны — эластичные полимеры (эластомеры), широко применяемые в промышленности. Этот синтетический материал изобрели немцы в конце Второй мировой войны для замены дефицитной в то время резины. Сегодня с резиной проблем нет, но многие автомобилисты меняют штатные резиновые детали подвески на полиуретановые. Зачем? Давайте выясним.

Дитя прогресса

Главным преимуществом первых полиуретанов перед резиной была возможность промышленного синтеза без использования каучука. Сегодняшние полиуретаны ушли далеко вперёд и по рабочим характеристикам.

Современные технологии позволяют программировать свойства полиуретанов, т.е. задавать нужные характеристики ещё на стадии синтеза. Например, твёрдость полиуретана может быть от 40 до 98 единиц по Шору: от мягкого и эластичного, как стирательная резинка, до жесткого, как эбонит. Полиуретаны в несколько раз прочнее резины, стойки к агрессивным средам (соль, бензин, масло) и почти не подвержены старению.

В то же время резиновые детали подвески стали массово производить из синтетического каучука вместо натурального — для удешевления производства. К тому же, природного каучука на планете просто не хватает: львиную долю забирает производство автомобильных шин. По механическим свойствам синтетический каучук уступает природному, а его качество сильно зависит от технологичности производства и входящих в состав компонентов. Хороший синтетический каучук не сильно дешевле натурального, поэтому и резиновые детали из него довольно дороги. 

Основные физические свойства резины и полиуретана сведены в таблицу. Очевидно, что полиуретан сопротивляется различным деформациям значительно лучше.

Применение в автомобилях

Логичный вопрос: если полиуретан так хорош, почему автопроизводители не ставят его на машины «с завода»? Причин несколько. Во-первых, себестоимость полиуретановой детали выше, чем резиновой, а в каждой машине их — десятки; при массовом производстве разница выливается в гигантские деньги. Во-вторых, временной цикл производства полиуретана в разы дольше, чем резины. Наконец, с резиной инженерам проще работать: она лучше поглощает вибрации, с ней легче сделать автомобиль комфортным. Поэтому полиуретан не прижился на конвейерах, зато прочно обосновался в нише тюнинга.

Полиуретановые детали подвески — далеко не российское изобретение. За рубежом их производят и продают уже давно, в основном для тюнинга спортивных машин и джипов, когда требуется «сбитость» подвески и высокая износостойкость. Но в России полиуретан больше ценят за прочность: на разбитых дорогах он живёт в несколько раз дольше резины.

Но то — тюнинг, а есть ли в полиуретане смысл при обычной гражданской эксплуатации? Здесь всё довольно просто. Полиуретан не стоит рассматривать как замену оригинальным резиновым деталям, сделанным из качественного каучука — они и прослужат долго, и работу подвески не изменят. Но далеко не всем по карману «оригинал», особенно когда резиновая деталь идёт в сборе с металлическим рычагом. В этом случае полиуретан — разумная альтернатива резиновым аналогам сторонних производителей, качество которых зачастую вызывает вопросы.  

Наибольшей популярностью пользуются полиуретановые сайлентблоки, втулки и стойки стабилизатора. Также из полиуретана делают проставки, подушки, пыльники ШРУСа — словом, почти все неметаллические детали подвески.

Мифы о полиуретане

Полиуретановые детали сопровождает множество мифов и расхожих мнений. Вот самые популярные.

Цвет: «жёлтый лучше красного»

Изначально полиуретан вообще не имеет цвета, это почти прозрачный материал. Цвет ему придаёт специальный краситель, который никак не влияет на характеристики. Разные производители полиуретановых деталей красят их в разные цвета, чтобы выделить свою продукцию на фоне конкурентов. Но в рамках одного бренда цветовая палитра действительно может что-то значить: например, различную твёрдость.

Жёсткость: полиуретан «дубовый»

Как уже упоминалось, полиуретан может быть разной твёрдости. Если у резины показатель твёрдости по Шору находится в пределах 65-75 единиц, то у полиуретана диапазон намного шире: 40-98 единиц.

На рынке много полиуретановых деталей с высокой твёрдостью (80-90 единиц), рассчитанных на тюнинг спортивных автомобилей. В повседневной езде на таком полиуретане приятного, действительно, мало. Но производители давно выпускают и линейки твёрдостью 60-75 единиц, рассчитанные именно на «гражданское» применение. Такие детали ничуть не жестче обычных резиновых.

Морозостойкость: «не для нашей зимы»

Поскольку полиуретан — «программируемый» материал, его физические свойства задаются на стадии производства. Базовая морозостойкость полиуретана — до -40 градусов Цельсия (к слову, обычная резина начинает стекловаться уже при -30˚). Но в жарком климате производитель полиуретана может осознанно снизить морозостойкость, повысив за счёт неё другие качества. Такой материал действительно не рассчитан на морозы.

Само собой, полиуретановые детали, произведённые в России, делаются с учётом местного климата, и никто морозостойкость специально не снижает. Напротив, у нас выпускается даже особый «арктический» полиуретан, сохраняющий эластичность до -50˚.

Цена: «резиновые аналоги дешевле»

Полиуретан занимает среднее ценовое положение между оригинальными резиновыми деталями и дешёвыми аналогами. В долговечности картина иная: полиуретан — на первом месте, следом идёт «оригинал», а дальше — пропасть. Дешевые резиновые заменители могут разрушиться уже через полгода, потребовав повторной замены. На этом вся экономия заканчивается.   

Шум: «полиуретан скрипит»

Скрип полиуретановой детали — верный признак плохой установки. Вариантов несколько: либо нарушили технологию монтажа, либо забыли про смазку, либо плохо очистили прилегающую поверхность. Менее вероятный, но тоже возможный вариант — плохое качество самого полиуретана. Хороший и правильно установленный полиуретан в подвеске не скрипит.

Качественная установка

Монтаж полиуретановой детали несколько сложнее установки такой же резиновой, особенно при прессовой посадке сайлентблока с натягом. Нужно хорошо подготовить и смазать посадочную поверхность, точно соблюсти соосность и не допустить попадания внутрь абразива. Нарушение технологии монтажа ведёт к неправильной работе и порче детали: в этом смысле полиуретан «капризнее» резины. Но это все-таки не космические технологии: в хороших автосервисах полиуретан ставят давно и успешно.

Если вы решились на «полиуретановый тюнинг», вот три простых совета: узнайте о производителе (не покупайте непонятный полиуретан «на развес» на авторынке), уточните твёрдость нужной вам детали и устанавливайте её в проверенном сервисе, где с полиуретаном умеют работать и дают на эту работу гарантию.

Полиуретан и основные сферы его использования — Каталог статей — 1000 статей

Промышленное производство полиуретанов началось в 1937 году, практически сразу после того, как они были впервые синтезированы Отто Байером. Столь быстрый запуск нового материала в производство был обусловлен его великолепными эксплуатационными качествами.

К настоящему времени сфера применения полиуретанов очень широка, они используются в обувной промышленности, при производстве различных демпферов и отбойников в машиностроении, в качестве изоляции кабелей электропроводки, при изготовлении колес и траков спецтехники, в качестве сырья для изготовления детских игрушек и утеплительных материалов, а также во многих других отраслях.

Полиуретан – это синтетический полимер, в основе которого лежат соединения полиола и изоцианата, получаемые в ходе переработки нефти. При производстве полиуретана исходные компоненты – в виде жидкостей, которые уже содержат все необходимые добавки, отвечающие за стабильность реакции и конечные свойства полимера. В результате смешивания получается реакционно-способная смесь, из которой и формируется конечный продукт.

Свойства полиуретанов могут весьма сильно различаться в зависимости от их предназначения. Меняя рецептуру и внося коррективы в технологический процесс, можно получать самые разные виды полиуретана: мягкий и эластичный, жесткий и очень прочный, интегральный, вспененный или ячеистый с очень низкой теплопроводностью.

По своим физическим характеристикам полиуретаны могут быть как твердыми телами – высокопрочный пластик, так и густыми, вязкими жидкостями или мягкой резиной. Для их переработки могут применяться практически все существующие методы заливка, экструзия, прессование и штамповка, а также литье.

Из четырех типов полимеров, наиболее широко используемых сейчас – поливинилхлорида, полиэтилена, полистирола и полиуретана, именно полиуретан является наиболее универсальным с точки зрения сфер возможного применения.

Основные сферы применения полиуретанов

Благодаря широкой гамме физических свойств, которые можно придать полиуретану, изделия на его основе используются практически во всех отраслях промышленности. Рассмотрим наиболее типичное использование полиуретана в производстве.

Полиуретан применяется при создании экологически чистых и безопасных лакокрасочных материалов и клеев. Они могут использоваться в мебельной промышленности и при отделке помещений, то есть в тех областях, где важно отсутствие вредных для человека компонентов.

Благодаря хорошим термоизоляционным свойствам полиуретан очень популярен в качестве материала для изготовления теплоизоляции и хладоизоляции. Подобные материалы используются в промышленных агрегатах и сооружениях, бытовых холодильниках, в автомобильной промышленности и при изготовлении спецтехники, при оборудовании хранилищ различного назначения, для изготовления изотермических камер, в качестве термоизоляции зданий и сооружений, а также трубопроводов и различного рода резервуаров.

В случае трубопроводов используется и такая эффективная конструкция, как «труба в трубе». Между напорной трубой и твердотельной оболочкой, осуществляющей механическую защиту, заливается термоизоляционный полиуретановый состав. Эффективность подобного способа термоизоляции многократно превышает традиционные, а кроме того, имеет существенно больший срок эксплуатации.

Применяется полиуретан и в медицине – он идет на изготовление шовного материала, и из него делают протезы для сердечно-сосудистой системы.

Не обойтись без полиуретана и при производстве различного рода сорбентов, служащих для выделения необходимых компонентов из воды или воздуха. Сорбенты необходимы при изготовлении систем фильтрации и очистных сооружений.

При изготовлении защитного покрытия промышленных конвейеров, точнее, их лент, подшипников скольжения, разного рода прокладок и шайб в автомобилестроении, приводных ремней в некоторых моделях стиральных машин и даже для покрытия лопастей вертолетных винтов – везде применяется полиуретан. Полиуретановые изделия отлично зарекомендовали себя при изготовлении стойких к воздействию нефтепродуктов и масел клапанов и самосмазывающихся уплотнителей.

Используют полиуретан и при создании гидроизоляционных материалов, применяемых в строительстве, составы на его основе применяют для герметизации межпанельных швов зданий и сооружений. Как видно из данного, далеко не полного перечня, полиуретан весьма универсален и очень востребован, пожалуй, найти ему замену будет весьма непросто.

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!

Полиуретановый пластик: от клея до штанов для йоги

Полиуретан часто не похож на пластик. Что это такое и как его производят?

Эффектный Metropol Parasol использует полиуретановое покрытие для защиты склеенной древесины от коррозии.

Полиуретан — это полимер, соединенный уретановыми звеньями. Эти связи образуются в результате реакции ди- или полиизоцианата с полиолом. Полиуретан уникален тем, что он не производится, как многие другие пластмассы. Большинство полимеров, таких как полиэтилен, производятся в виде порошка, а затем формуются в желаемую форму.Напротив, полиуретаны обычно образуются непосредственно в конечном продукте.

Для чего используется полиуретановый пластик?

Полиуретан является базовым компонентом для различных коммерческих применений и строительных материалов. Его также можно найти в одежде, спортивных товарах и устройствах для управления дорожным движением.

Полиуретановый пластик часто используется в качестве базового компонента в досках для серфинга и морском оборудовании.

Пластиковые детали

Полиуретановый пластик может быть жестким или гибким.Жесткий полиуретан используется в конструкционных деталях промышленного и коммерческого назначения. Он также используется для изготовления компонентов досок для серфинга и лодок, а также лицевых панелей электронных инструментов. Гибкий полиуретан — распространенный материал для изготовления захватов в спортивном оборудовании, таком как клюшки для гольфа и теннисные ракетки.

Гибкие болларды долговечны и экономичны — они разработаны для неабразивного управления дорожным движением с низким уровнем ударных нагрузок.

Гибкие болларды

Гибкие полиуретановые болларды предлагают решения для управления движением на автостоянках и городских улицах.Болларды с низким уровнем удара долговечны и экономичны, они используются в качестве обозначения велосипедных дорожек или для обозначения конца парковочного места. Для областей с изменяющимися потребностями движения можно использовать съемный гибкий столбик с различными конфигурациями.

Спандекс, состоящий как минимум на 85% из полиуретана, широко используется в спортивной одежде.

Ткань

Полиуретан можно превратить в волокна методом сухого прядения. Эти волокна широко используются в тканях для изготовления одежды от спортивной одежды до трикотажных изделий. С химической точки зрения ткань, известная как спандекс, лайкра или эластан, состоит не менее чем на 85% из полиуретана.

Высокая несущая способность полиуретана делает колеса из эластомера прочными.

Колеса

Полиуретан обладает высокой несущей способностью и является основным материалом для эластомерных колес и шин. Их можно найти на тележках для покупок, лифтах, американских горках и роликовых коньках.

Полы с полиуретановым покрытием защищены от истирания и ударов.

Полы и инфраструктура

Полиуретановые покрытия идеально подходят для поверхностей, требующих стойкости к истиранию и коррозии, таких как паркетные полы и наружная инфраструктура.Регулярное обслуживание позволяет защитить эти поверхности от ежедневного износа.

Полугибкие пенополиуретаны обладают более прочными свойствами и идеально подходят для приборных панелей автомобилей и дверных обшивок.

Пены и подушки

Эластичная пена мягкая с высокими впитывающими характеристиками. Полугибкие пенополиуретаны более прочные и используются для изготовления приборных панелей автомобилей и дверных обшивок. Изделия из вспененного материала с высокой эластичностью подходят для изготовления сидений, уплотнений и изоляционных панелей из пенопласта.

Распылители пенополиуретана заполняют щели вокруг окон для лучшей изоляции.

Клеи и герметики

Полиуретан используется в высокоэффективных клеях и герметиках для поверхностей. Эти герметики заполняют зазоры, допуская расширение и сжатие строительных материалов. Эластомерные свойства герметика допускают перемещение на 25–50%. Пенные спреи также разработаны из полиуретана и заполняют щели для лучшей теплоизоляции здания.

Свойства полиуретана

Плотность полимера полиуретана можно регулировать, что дает ряд свойств.Преимущества полиуретана включают высокую эластичность и формуемость, что делает его идеальным базовым материалом для многих пластмассовых изделий, как показано выше.

СВОЙСТВА ПОЛИУРЕТАНА
Преимущества

Высокая стойкость к истиранию и растворителям

Высокая несущая способность и эластичность

Высокая изоляция

Хорошее качество литья

Недостатки

Низкая термическая стойкость

Токсичные свойства (изоцианаты)

Низкая устойчивость к солнечному свету

Легковоспламеняющийся

Полиуретановые конструкции и продукция

Полиуретан образуется в результате экзотермической реакции между двумя молекулами, изоцианатами и полиолами, которые создают уретановую связь.Сначала важно понять изоцианаты и полиолы, поскольку полиуретан является результатом этих двух соединений.

1) Изоцианаты

Изоцианат имеет формулу R – N = C = O. Это химическое органическое соединение, которое часто содержит полимерные материалы. Когда изоцианат имеет две изоцианатные группы, он называется диизоцианатом (TDI). TDI используется для взаимодействия с полиолами при производстве полиуретана.

2) Полиолы

Полиолы могут быть как полиэфирными, так и полиэфирполиолами.Полиолы на основе простых полиэфиров образуются, когда эпоксиды реагируют с соединениями, содержащими активный водород. Поликонденсация происходит между многофункциональными карбоновыми кислотами и полигидроксисоединениями. Полиолы с более высокой молекулярной массой дают эластичные полиуретаны. Полиолы с более низким молекулярным весом дают жесткие полиуретаны.

3) Полиуретан

Тип изоцианата и полиола, используемых в производстве полиуретана, влияет на его свойства. Полиолы отвечают за контроль гибкости и эластичности полимера.Более длинные цепи и низкое сшивание создают эластичный полимер, в то время как более короткие цепи приводят к более твердому полимеру. Существует множество вариантов изоцианатов и полиолов, и для производства используются различные технологические условия.

Добавки также используются в процессе производства полиуретана. Эти химические вещества контролируют реакции и свойства полиуретана.

ДОБАВКИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПОЛИУРЕТАНА

Катализаторы

Ускоряет химическую реакцию

Сшивающие агенты

Механическое усиление

Огнезащитные составы

Снижает воспламеняемость

Пластификаторы

Снижает твердость

Наполнители

Улучшает свойства материала и снижает затраты

Пенообразователи ПАВ

Контролирует ячеистую структуру пенополиуретана

Средства для подавления дыма

Снижает уровень дыма при горении

Пигменты

Добавляет цвет для эстетики

Классификация полиуретана

Полиуретан можно разделить на две группы в зависимости от их реакции на тепло:

Термопласт

Термопластичный полиуретан универсален в том, что его можно повторно нагревать и повторно формовать много раз.При нагревании он превращается в жидкость, и ему можно придать желаемую форму без каких-либо изменений свойств пластика. Термопластичный полиуретан лучше всего подходит для конечных продуктов, требующих термостойкости более 250 ° F.

Термореактивный

Термореактивный полиуретан нельзя формировать более одного раза. Когда термореактивный полиуретан затвердевает, он вступает в химическую реакцию, что делает изменение необратимым. Термореактивный полиуретан — более прочный вариант для несущих и устойчивых к истиранию изделий.

Типы полиуретана

Полиуретан можно разделить на четыре основных типа: эластомеры, покрытия, гибкие пены и сшитые пены. Для каждого из типов следует выбирать наиболее подходящий класс полиуретана — термопластичный или термореактивный. В зависимости от конкретной конструкции и применения необходимо учитывать различные требования к нагреву, весу и истиранию.

Эластомерные свойства гибких боллардов позволяют им прогибаться под транспортными средствами, не теряя своей формы.

Эластомеры

Полиуретановые эластомеры обладают очень высокой эластичностью. Устройства безопасности движения, такие как гибкие болларды, выигрывают от этих эластичных свойств. Гибкие болларды, которые изгибаются под транспортными средствами, могут быстро вернуться к своей первоначальной форме после разглаживания.

Покрытия

Полиуретановые покрытия обеспечивают стойкость к агрессивным растворителям, таким как промышленные чистящие средства. Они также предлагают некоторую защиту от ударов. Полиуретановые покрытия идеально подходят для поверхностей, требующих стойкости к истиранию.Также доступны растворы на водной основе.

Пенопласты гибкие

Эластичные пеноматериалы обладают высокой ударной вязкостью и амортизацией. Полугибкие пенополиуретаны также доступны в качестве более прочной альтернативы.

Пенопласты с поперечными связями

Пенопласты с поперечными связями имеют более жесткую и более толстую структуру по сравнению с гибкими пенами.

Полиуретановая пластмасса для ухода

Полиуретан прост в уходе и не требует особого ухода. Он устойчив к растворителям, маслам и коррозии, а также обладает высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям и истиранию.Регулярное обслуживание так же просто, как протирание поверхности влажной тканью. Для случаев с большим повреждением поверхности можно использовать моющие и чистящие средства. Однако лучше приберечь жесткие чистящие средства для случайного использования, поскольку они могут повлиять на уровень глянца некоторых полиуретановых покрытий.

Переработка полиуретановой пластмассы

Полиуретан может быть переработан двумя способами: механической или химической переработкой. При механической переработке материал повторно используется в полимерной форме, а при химической переработке материал возвращается в его химические компоненты.

1) Механическая переработка

Ребонд

Отходы полиуретана измельчают на мелкие кусочки, опрыскивают форполимером и связывают с получением пены желаемого сорта. Популярный метод обработки переработанных подложек для ковровых покрытий.

Regrind

Промышленная отделка из полиуретана измельчена в мелкий порошок. Затем порошок можно комбинировать с первичными материалами для получения новой полиуретановой пены.

Клеевой пресс

Полиуретановые детали гранулируются и смешиваются, затем подвергаются нагреву и давлению для формования плит или лепных украшений.Полученные в результате древесно-стружечные плиты можно использовать в звукоизоляционных изделиях и в производстве мебели.

2) Химическая переработка

Гликолиз

Полиуретаны промышленного и бытового назначения смешиваются с диолами при высокой температуре. Новые полиолы создаются в результате химической реакции, которую затем можно использовать для производства переработанного полиуретана.

Гидролиз

Реакция между использованными полиуретанами и водой приводит к образованию полиолов, которые можно использовать в качестве топлива. Промежуточные химические вещества можно использовать в качестве сырья для создания переработанного полиуретана.

Пиролиз

Газ и нефть образуются при разложении полиуретанов в среде, свободной от кислорода.

Гидрирование

Газ и нефть создаются из использованных полиуретанов под воздействием тепла, давления и кислорода.

Полиуретан будущего

Старый пенополиуретан, удаленный во время земляных работ, можно переработать механическим или химическим способом.

Полиуретан — впечатляющий ресурс благодаря сочетанию рабочих характеристик.Полиуретановые продукты также могут похвастаться разнообразием — от пластмасс, пен, покрытий до герметиков, — которые приносят пользу множеству отраслей промышленности.

Полиуретановые продукты имеют циклический срок службы, поскольку они продолжают сохранять ценность даже после завершения жизненного цикла продукта. В 2010 году американский производитель автомобилей Chrysler объявил, что будет использовать 180 000 фунтов переработанного пенополиуретана для изготовления сидений и подголовников. По мере того, как мир становится зеленым, полиуретановая промышленность следует этому примеру и придерживается экологически безопасных методов.

Как производится полиуретан?

Полиуретановые продукты были изобретены в 1940-х годах после того, как Отто Байер и его коллеги открыли и запатентовали химию полиуретанов в 1937 году. Вещество становится гибким и очень прочным материалом, который необходимо производить, чтобы его можно было использовать в обществе, и который постоянно совершенствуется для использования в большом разнообразии предметов. Полиуретан используется для создания изделий из резины, металла и дерева. Он также используется в красках, хлопке и других тканях.Основываясь на своей структуре и использовании, полиуретан может соответствовать множеству предметов. Его можно найти в пенопластах, как жестких, так и гибких, в химически стойких лаках и покрытиях, специальных герметиках, резиновых клеях и даже стекловолокне.

Основа полиуретанового вещества относится к категории полимеров. Полимер — это молекула, состоящая из нескольких более мелких единиц, называемых мономерами. Полиуретаны производятся путем смешивания двух типов химических соединений полиолов и полимерных изоцианатов вместе с другими добавками для создания химической реакции.Базовый материал имеет несколько довольно неразрушимых вариаций, которые можно изменять и представлять в форме жидкости, пены или твердого вещества, каждая из которых имеет свои ограничения и преимущества.

Формованные изделия из полиуретана обычно состоят из полимерной основы, некоторого типа отвердителя и красителя или пигментной красящей добавки. Большинство производителей используют высокотехнологичное оборудование, которое сначала смешивает ингредиенты в сопоставимой жидкости, которая затем нагревается и формуется для создания готового продукта. Поскольку полиуретан настолько пластичен, машины, используемые для производства продукта, состоят из резервуаров для химикатов, в которых сырье поддерживается при определенной высокой температуре для оптимальной обработки.Резервуары связаны со сложными смесительными камерами, в которых смешиваются полиол и изоцианаты, и смесь заливается в определенные полости формы для придания им желаемой формы.
Типичные методы, используемые для смешивания, формования и создания полиуретановых продуктов:

Компрессионное формование : Полиуретан в жидкой форме заливается в форму и помещается в пресс для сжатия. Тепло позволяет жидкости загустеть, а давление пресса создает завершенный процесс формования.

Open Cast Molding : В этом процессе жидкая форма полиуретана заливается в открытую форму. Затем форму помещают в духовку.

Вращающееся литье : Для этого процесса требуется прядильная форма, в которую заливается жидкий полиуретан. Этот процесс удаляет весь воздух, оставшийся внутри химического вещества во время его заливки.

Литье под низким давлением : Этот процесс требует, чтобы жидкий полиуретан был впрыснут в закрытую форму.Форма имеет отверстия, позволяющие воздуху медленно вытекать.

Полиуретаны наиболее известны широкой публике в виде так называемой гибкой пены. Эти пенополиуретаны производятся в виде матрасов, обивки и другой химически стойкой упаковки. Опять же, он может соответствовать практически любому типу конструкции, а также имеет формы, которые можно использовать для изоляции водонагревателей и зданий. Это вещество постоянно адаптируется для использования в наших современных технологиях.

Изготовленные на заказ полиуретановые ролики помогут спасти ваше оборудование

В чем разница между полиуретановыми и резиновыми шинами

Что такое пенополиуретан? | Europur

Гибкий пенополиуретан помогает обеспечить комфорт каждому человеку каждый день.

Он наиболее известен тем, что поддерживает наше тело большую часть дня в виде матрасов, мягкой мебели и автомобильных сидений.Что иногда менее известно, так это то, что мы наслаждаемся преимуществами сотен изделий из пенополиуретана, даже не замечая этого. Его области применения практически безграничны: от небольших, но необходимых предметов, таких как губки на кухне, медицинские повязки до больших фильтров и систем звукоизоляции, которые сохраняют окружающую среду в чистоте и тишине.

Полиуретан — ведущий представитель обширного и весьма разнообразного семейства полимеров или пластиков. Полиуретан может быть твердым или иметь открытую ячеистую структуру, в этом случае он называется пеной… и пеноматериалы могут быть гибкими или жесткими.

В качестве простого объяснения производители делают пенополиуретан путем взаимодействия полиолов и диизоцианатов, обоих продуктов, полученных из сырой нефти. В зависимости от области применения, для которой пена будет использоваться, необходим ряд добавок для производства высококачественных изделий из пенополиуретана.

Каждая форма пенополиуретана имеет множество применений:

• EUROPUR представляет производителей гибких пенополиуретановых блоков, используемых в приложениях, представленных на этом сайте (постельное белье, мебель, автомобили и многие другие).
• Некоторые гибкие пенополиуретаны также формуются, особенно для использования в автомобильном секторе, в основном для автомобильных сидений. Для получения дополнительной информации о применении формованных пенопластов посетите веб-сайт Euro-Moulders, европейской ассоциации производителей формованных полиуретановых деталей для автомобильной промышленности.
• Жесткие пенопласты в основном используются для теплоизоляции зданий и находятся в компетенции нашей партнерской организации PU Europe, которая разработала веб-сайт, специально посвященный ответам на все вопросы по теплоизоляции зданий с помощью пенополиуретана.

Узнайте больше о различных областях применения полиуретана из видео ниже, разработанного ISOPA, Европейской ассоциацией производителей диизоцианатов и полиолов. Для получения более подробной информации обо всех областях применения полиуретанов посетите сайт Polyurethanes.org

.

Узнайте разницу между полиуретановыми и резиновыми втулками

Полиуретан и резина — два распространенных эластомерных материала, используемых при производстве продукции во многих отраслях промышленности.В частности, автомобильная промышленность использует каждый из этих материалов для изготовления многих деталей — например, прокладок, шин, ремней и шлангов. Когда дело доходит до подвески автомобиля, полиуретановые и резиновые втулки часто сравнивают по схожим механическим свойствам. Хотя на самом деле эти два материала не являются противоположностями, они отличаются по-разному. Свойства резиновой втулки не такие, как у полиуретана. Как и в случае с любой другой деталью, выбор зависит от требуемых механических свойств детали.

Чтобы понять различия и сходства между полиуретаном и резиной, давайте подробнее рассмотрим два:

Полиуретан

Есть много видов полиуретана. Полиуретаны представляют собой семейство пластмасс, или, более конкретно, эластомерных полимеров, которые включают каучук, который с момента первого изобретения в 1937 году был адаптирован для производства широкого спектра продуктов. Материал исключительно универсален, прочен, гибок, адаптируется и эластичен. Образованный в результате синтеза полиизоцианата и полиола, полиуретан обладает механическими свойствами, которые придают ему прочность жесткого пластика и эластичность резины.

Области применения полиуретана практически бесконечны, и он часто используется вместо дерева, металла, краски или хлопка во многих компонентах и ​​деталях потребительских и промышленных товаров. Пена в матрасах и мягкой мебели — диванах, диванах, креслах — изготовлена ​​из полиуретана, как и мягкая пена, содержащаяся в игрушках и подушках. Изоляция стен и крыш, жидкие покрытия и краски, роликовые колеса, типы эластичных волокон, компоненты или детали, используемые в автомобилях, медицинских устройствах, обуви, клеях, герметиках и напольных покрытиях — все это сделано из полиуретанов.

Резина

Как и полиуретан, каучук является эластомером. Из-за их эластичных свойств эластомеры часто правильно описываются как каучукоподобные материалы. Многие все еще могут представить себе, что большинство резиновых изделий происходит из его естественной формы, то есть из органического латекса, собранного с каучуковых деревьев, а не из синтетического каучука, полученного из побочных продуктов нефти. Хотя органический каучук все еще используется для использования, большая часть резиновых изделий, производимых сегодня, производится из синтетического каучука.В общей сложности на долю последнего приходится примерно две трети мирового годового производства.

Rubber является синонимом шин, и это неудивительно. Его эластичность, упругость и прочность делают резину основным компонентом при производстве шин для автомобилей, автобусов, грузовиков, самолетов и велосипедов. Большая часть производства резины производится для автомобильного сектора. Половина всей производимой резины идет только на производство автомобильных шин. Большой процент приходится на механические детали и компоненты, такие как втулки, крепления, прокладки, шланги и ремни.Прочие резиновые изделия производятся для таких потребительских товаров, как обувь, игрушки, одежда и мебель.

Различия между полиуретаном и резиной

И каучук, и полиуретан известны за их эластичные и гибкие свойства. Каждый материал обычно используется при производстве деталей и компонентов в автомобильной промышленности. Крупнейшим потребителем деталей, получаемых методом литья под давлением с реакцией полиуретана (RIM), является автомобильная промышленность. Поскольку полиуретан обычно более прочен, чем резина, полиуретан используется в приложениях, где требуется постоянное воздействие нагрузок или постоянного растяжения, а также обеспечивает определенную степень гибкости и большую прочность.Такие детали кузова, как крылья, бамперы и спойлеры, изготовлены из полиуретана.

Место резины в автомобильной промышленности сводится к одному механическому свойству — абсорбции. Резина более эффективно поглощает вибрации, чем полиуретан. Вот почему этот материал используется для изготовления шин, а также для уплотнений, прокладок и втулок. Что касается последних, когда речь идет о полиуретановых и резиновых втулках, резина более эффективна в гашении и поглощении дорожного шума, вибраций и твердости, чем втулки из полиуретана.Резиновые компоненты обеспечивают более тихую и плавную езду и, как правило, являются оригинальным оборудованием производителя. В тех случаях, когда требуются антивибрационные втулки, лучшим материалом является резина.

С другой стороны, полиуретан дает водителю более четкое ощущение дороги, предлагая водителю ощущение, что он или она является продолжением самого транспортного средства. Резина также быстрее изнашивается из-за постоянного растяжения и напряжения детали.

Тем не менее, резина стоит меньше, чем полиуретан, что может быть еще одной причиной того, что производители используют резиновые компоненты, когда речь идет о подвеске автомобиля.Производство полиуретана — более сложный процесс. В результате необработанный полиуретан стоит дороже, чем натуральный или синтетический каучук.

Полиуретан и резина имеют несколько различий и сходств. У каждого из этих эластомерных материалов есть свои плюсы и минусы. В конечном итоге это будет зависеть от механических свойств, необходимых для применения.

Полиуретан — обзор | Темы ScienceDirect

5.2.4 Полиуретан

Полиуретаны (ПУ) уже много лет являются популярным выбором полимеров в биомедицинской промышленности.Полиуретаны обладают универсальными свойствами, такими как прочность, долговечность, биосовместимость и скорость разложения, которые можно изменять в зависимости от области применения [51]. В зависимости от их физической формы полиуретаны использовались в качестве термопластичных эластомеров или пен, которые могут быть гибкими или жесткими. ПУ был впервые коммерциализирован для биомедицинского применения в 1960 году в качестве эластомера под названием биомер для сердечно-сосудистой системы. Это было прекращено в 1991 году из-за развития трещин на полимерной поверхности [43,52].Несмотря на эту неудачу, исследования продолжались, и понимание химии полиуретана накапливалось; его использование в медицинской промышленности увеличилось.

Структура PU состоит из трех сложных мономеров: диизоцианата, макродиола и удлинителя цепи, на основе которых можно синтезировать ряд различных материалов PU. Например, при добавлении двойной связи углерод-азот изоцианаты реагируют с гидроксильными группами с образованием уретановых связей, тогда как реакция с функциональными аминогруппами образует связи мочевины.Затем реакция воды с изоцианатами с образованием карбаминовой кислоты используется для синтеза пенополиуретана [43].

Одна из причин повышенного интереса к полиуретану в медицине заключается в том, что конструкции из полиуретана могут быть изготовлены традиционными методами, такими как солевое выщелачивание, газовое вспенивание и электроспиннинг, или передовыми методами, такими как моделирование наплавленного осаждения и биопечать [52]. Пенополиуретан и конструкции с заданными механическими и физическими свойствами находят постоянное применение в мягких тканях кожи, сердца и нервной системы в качестве инъекционных гидрогелей для доставки лекарств [52,53].

Было показано, что в коже биоразлагаемый временный матрикс из полиуретана дает сравнимый результат заживления с шаблоном дермальной регенерации Integra на модели полнослойной раны овцы в течение 29 дней [54]. В модели полнослойной раны продукты распада PU-каркасов вызывали минимальную воспалительную реакцию, что позволяет предположить, что они имеют потенциал в инженерии кожных тканей [55].

В ряде отчетов исследовались побочные эффекты продуктов распада полиуретана после имплантации [10,51,56] после того, как в отчете обсуждалось присутствие потенциально канцерогенных ароматических диаминов, образующихся в качестве побочного продукта разложения полиэфируретана после операции по имплантации груди [57] ].Дальнейшая работа была сосредоточена на использовании воспалительных клеток для понимания биодеградации PUs [58] и гидролитического пути расщепления PU цепи [51].

Эти исследования способствовали разработке более безопасных разлагаемых полиуретановых материалов для тканевой инженерии [51]. Материалы с контролируемым разложением полиуретана были синтезированы путем введения химических связей в сополимерную структуру полиуретана. Например, комбинации полимеров на основе поли (сложного эфира уретана) мочевины и поли (сложного эфира уретана) мочевины были изготовлены для достижения контролируемой скорости разложения для мягких тканей [59].Таким образом, полиуретановые материалы имеют высокий потенциал для использования в области тканевой инженерии. При надлежащих исследованиях и разработках эти материалы могут иметь важное будущее в восстановлении и регенерации тканей, открывая новое измерение в биомедицинской области.

Типы полиуретана, синтез и применение — обзор

Полиуретаны (ПУ) — это класс универсальных материалов с большим потенциалом использования в различных областях, особенно в зависимости от их взаимосвязи между структурой и свойствами.Их особые механические, физические, биологические и химические свойства привлекают значительное внимание исследователей, направленных на адаптацию полиуретанов для использования в различных областях. Улучшение свойств и характеристик материалов на основе полиуретана может быть достигнуто за счет изменения производственного процесса или сырья, используемого при их производстве, или через использования передовых методов определения характеристик. Очевидно, что модификация сырья и производственного процесса с помощью надлежащих методов может привести к получению полиуретанов, подходящих для различных конкретных применений.Настоящее исследование направлено на то, чтобы пролить свет на химию, типы и синтез различных видов полиуретанов. Подробно обсуждаются некоторые важные исследования, касающиеся полиуретанов, включая методы их синтеза, методы определения характеристик и результаты исследований. Здесь также представлены последние достижения в области новых типов PU и их синтеза для различных приложений. Кроме того, предоставляется информация об экологичности полиуретанов с особым акцентом на их пригодность для вторичной переработки и восстановления.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент…

Что-то пошло не так. Попробуй еще раз?

Полиуретан: свойства, обработка и применение

Полиуретаны — это большой класс полимеров, которые можно адаптировать к широкому спектру областей применения, вносящих значительный вклад в строительную, автомобильную и электротехническую отрасли.

Полиуретан более известен как жидкие покрытия и краски, но его применение также может варьироваться от мягких гибких пен до жесткой изоляции. Такой широкий диапазон применений возможен, поскольку существуют как термопластичные, так и термореактивные полиуретаны.

Полиуретан был первоначально синтезирован как заменитель натурального каучука во время Второй мировой войны. Вскоре после этого универсальность этого нового полимера и его способность заменять дефицитные материалы привели к многочисленным применениям.В настоящее время на эту группу полимеров приходится 7,7% спроса на пластик в Европе после товарных полимеров полиэтилена, полипропилена и ПВХ [1].

Здесь вы узнаете о:

• Состав и свойства полиуретана
• Производство и переработка полиуретана
• Применение полиуретана
• Товарные марки полиуретана

Рисунок 1 . Кубики из полиуретана.

Свойства полиуретана

Полиуретан получают в результате реакции полимеризации между диолов (или полиолов: спиртов с двумя или более реактивными гидроксильными -ОН-группами) и диизоцианатов (или полиизоцианатов: изоцианатов с двумя или более реакционноспособными изоцианат-NCO-группами) .В результате получается молекула, связанная уретановыми (COONH) связями.

Рисунок 2. Полиуретановая структура [2].

Существует несколько вариантов молекул спирта и соответствующих молекул изоцианата, каждая комбинация дает новый полиуретановый материал с новыми свойствами. Свойства полиуретанов варьируются в зависимости от структуры этой полимерной основы и могут быть адаптированы для обеспечения высокой прочности и жесткости или высокой гибкости и ударной вязкости.

Сравнение термопластичного полиуретана и термореактивного полиуретана

Выбранная молекула полиола имеет большое влияние на свойства и степень сшивки в полиуретановом продукте. В частности, количество гидроксильных групп на молекулу, а также размер и гибкость углеводородной основной цепи могут быть выбраны для настройки механических свойств получаемого полиуретанового материала.

Если диол реагирует с диизоцианатом, он образует линейный термопластичный полимер.

Если спирт имеет более двух гидроксильных групп, это приведет к образованию жесткой, поперечно-сшитой, термореактивной молекулы.

Таблица 1. Свойства термопластичного полиуретана .

Производство и переработка полиуретана

Учитывая, что полиуретаны образуются в результате реакции между диолами и диизоцианатами, производственный процесс можно разделить на три части:

1. Производство диолов
2. Производство изоцианатов
3. Производство полиуретана из этих компонентов.

Полиол, используемый в производстве полиуретанов, обычно представляет собой простой полиэфир (в 90% полиуретанов) или сложный полиэфир с концевыми гидроксильными группами. Кроме того, существует множество ароматических и алифатических полиизоцианатов; однако наиболее важные из них, толуолдиизоцианат (TDI) и метилендифенилдиизоцианат (MDI), способствуют производству около 95% всех полиуретанов [3]. TDI обычно используется в производстве мягких, гибких пен для амортизации, тогда как MDI используется в производстве более универсальных жестких полиуретанов.

Если диол реагирует с ТДИ или МДИ, он образует линейный термопластичный полимер в результате реакции конденсационной полимеризации. Если спирт имеет более двух гидроксильных групп, это приведет к образованию жесткой, поперечно-сшитой, термореактивной молекулы.

В смесь обычно добавляют добавки для улучшения определенных свойств, таких как сшивающие агенты, агенты удлинения цепи, вспенивающие агенты, поверхностно-активные вещества, наполнители, пластификаторы, пигменты и антипирены. Вспенивающие агенты будут создавать пенополиуретан, а поверхностно-активные вещества будут контролировать образование пузырьков и, следовательно, образование ячеек пены.Наполнители увеличивают жесткость, пластификаторы снижают твердость, а пигменты придают материалу цвет.

Рисунок 3. Ручной штамп на матрасе из пенополиуретана с эффектом памяти после испытания на прессование.

Пенополиуретан

Две жидкости-реагенты объединяются с образованием твердого полимера, который может быть эластичным или жестким. Однако это твердое вещество может также содержать пузырьки, что делает его ячеистым вспененным материалом. Эти пузыри могут образовываться химически или физически.Химическая продувка может быть достигнута путем добавления воды к полиолу, который, в свою очередь, реагирует с изоцианатами с образованием пузырьков газообразного диоксида углерода. В качестве альтернативы физическое выдувание достигается добавлением вещества с относительно низкой температурой кипения, такого как пентан. По мере протекания экзотермической реакции полимеризации пентан нагревается и испаряется в пузырьки.

Этой процедурой можно управлять в зависимости от используемого приложения. Например, подошва обуви может быть увеличена вдвое, а подушки — в 30-40 раз больше.В некоторых пенопластах низкой плотности для амортизации и изоляции только 3% от общего объема составляет твердый полиуретан [3].

Применение полиуретана

Поскольку для производства полиуретана доступно такое большое количество полиизоцианатных и полиольных веществ, можно производить широкий спектр материалов для удовлетворения потребностей конкретных областей применения. Его относительно легкий вес и универсальность делают его оптимальным материалом для строительства, автомобилестроения, судоходства и даже одежды [4].

Рис. 4. Использование полиуретанов (воспроизведено с Рис. 1 в [3])

Гибкий пенополиуретан

Гибкий пенополиуретан легкий, прочный, поддерживающий и удобный. Он обычно используется для амортизации постельного белья, мебели, автомобильных салонов, ковровых покрытий и упаковки. Это составляет 30% рынка полиуретана в связи с его товарным потреблением [5].

Жесткий пенополиуретан

Жесткий пенополиуретан — наиболее экономичный и энергоэффективный изолятор, значительно сокращающий затраты на электроэнергию.При использовании для изоляции крыш и стен, окон и дверей, он помогает поддерживать равномерную температуру и снижает уровень шума. Жесткий пенополиуретан также широко используется в качестве теплоизоляции в холодильниках и морозильниках.

Покрытия, клеи, герметики и эластомеры

Полиуретановые покрытия могут улучшить внешний вид продукта и увеличить срок его службы. Полиуретановая отделка может использоваться для придания блеска поверхности объекта, предлагая относительно лучшие свойства, чем традиционные лаки, шеллаки и лаки.Полиуретановая или полиуретановая краска, наносимая протиранием, обычно представляет собой полиуретановое покрытие на масляной основе, наносимое на деревянные или бетонные поверхности для придания цвета и увеличения долговечности, поскольку оно обычно слишком толстое для распыления. Однако полиуретан на водной основе становится все более популярным, поскольку он менее токсичен и требует меньше времени для высыхания, чем его аналог на масляной основе [6].

Полиуретановые клеи обеспечивают сильное склеивание, особенно вскоре после производства, а полиуретановые герметики обеспечивают более плотное уплотнение, чем традиционные аналоги.Полиуретановым эластомерам можно придать любую требуемую форму, они легче металла, обеспечивают повышенное восстановление напряжений и очень устойчивы к окружающей среде.

Рис.