Вспененный полиуретан: свойства и применение

Свойства и особенности вспененного полиуретана

Вспененный полиуретан – это отдельная группа пластмасс, в основе которой лежит полиуретан. Но особенностью данной «пластмассовой братии» является наличие газовой части, эта фаза занимает 85-90%.

Содержание

• Химизм получения
• Откуда появился
• Сфера применения
• Советы по применению напыления 
• Основные методы получения

Химизм получения

Под действием специального вспенивающего агента по всему объему полимера образуется множество микрозон, которые заполнены воздухом.

Чаще всего исходным сырьем для получения является продукты нефтехимии, например, полиолы и полиизоцианаты, но не исключается, применение и масел растительного происхождения, подходят: касторовое, подсолнечное и рапсовое масло. Но, натуральное сырье влечет значительное удорожание конечного продукту, поэтому его применение экономически не целесообразно.

Более того, свойства конечного продукта определяются введением дополнительных веществ.

Модифицирующие добавки:

• Дифенилметандиизоцианат – добавка, применяемая для производства полимера жесткого или полужесткого типа.
• Толуолдиизоцианат – данное вещество вводится для придания эластичных свойств полимеру.
• Нафтилендиизоцианат – придает конечному продукту повышенную стойкость к температурным воздействиям.
• Антиокислители, стабилизаторы – помогают конечному продукту быть стойким к пыли, ультрафиолету, теплу.

Откуда появился

Что касается истории получения, то она начинается в далеком 1937 году, когда небольшой группой ученых было впервые синтезировано новое вещество с уникальными свойствами. Причем было установлено, что от скорости протекания реакции взаимодействия между веществами, коэффициента смешивания сильно отличаются свойства конечного продукта. Может быть получен гибкий и упругий, но хрупкий на разрыв продукт, а с в иных случаях – плотный, твердый, прочный, но ломкий при сгибании.

В 1940 году началось производство на промышленном уровне полиуретана в Леверкузене.

Но, свои коррективы внесла вторая мировая война, когда возник дефицит исходного сырья. Поэтому, практически до 1960 года, производство полиуретанов было поставлено «на паузу».

Но спустя годы интерес к продукту возрастал и поэтому производство набирало обороты, открывались новые «рецепты» полимеров с уникальными свойствами.

Сфера применения

Изделия, которые изготавливаются из вспененного полиуретана, имеют легкий вес и повышенную прочность. Вид материала может быть жидкий или твердый, различной степени прозрачности, а также различного расцветки. Уникальные характеристики определили достаточно широкую область применения.

• Автомобилестроение – наполнитель автокресел, шумоизоляционным компонентом салона.
• В мебельной промышленности – в основном применяется в качестве «умягчителя» — наполнитель для подушек, мебели, матрасов.
• В обувной промышленности – в качестве супинаторов и других элементов обуви.
• Жесткие полиуретаны – используются в качестве теплоизоляторов для магистральных трубопроводов, при строительстве зданий и т.п.
• Жидкие полиуретаны – в качестве теплоизоляторов.

В последние время широкое применении полиуретана в качестве теплоизолятора в строительстве зданий набирает обороты. Так как это достаточно простой и быстрый способ нанесения слоя, обладающего отличными теплоизоляционными характеристиками. Полиуретановая пена – это уникальный материал, жидкий и компактный – вырастающий в размерах и становится твердым в дальнейшем. Расширяясь и, затвердевает, он заполняет все пустоты, а воздух «живущий» в воздушных зонах утеплителя – является всем известным теплоизолятором. Поэтому вспененный полиуретан – то уникальный утеплитель. Простой и удобный в использовании, дающий великолепные результаты. Вспененный полиуретан – изолятор, сочетающий в себе цену и качество. Главное использовать по правилам.

Советы по применению напыления 

Жидкий полиуретан после нанесения увеличивается в размерах, следует учитывать данный факт.

Пена затвердевает очень быстро, поэтому и следует аккуратно применять, так как при попадание на кожу сложно удалить.

Полимер боится ультрафиолета, поэтому необходимо его «прятать» от солнечных лучей.

Полиуретановая пена – при горении тлеет и выделяя, токсичные вещества, поэтому при опасении, что будет попадание открытого огня или повышенных температур стоит использовать пену, модифицированную добавками, дающими стойкость к воздействию повышенных температур.

Основные методы получения

Существует два способа получения вспененного полиуретана – литье и напыления. С напылением ранее мы уже познакомились.

При напылении продукт находится в специальном баллоне и наносится потребителем на нужные поверхности, при затвердевании расширяется и заполняет пустоты, твердеет.

Литьевой способ подразумевает в себе смешивания компонентов в герметичной емкости без доступа кислорода. В результате образуется специальный пенный продукты, которым заполняет матрицы нужных форм. Получаются твердые «блоки», панели и т.п.

Вспененный полистирол – уникальный и широко распространённый в наше время компонент. Он известен еще с довоенных времен, но в более полной мере его свойства оценены в наши дни.
 

Автор:
Гарифуллина Надежда Николаевна
Все статьи этого автора

Последние статьи автора:
Что относится к природным полимерам Полибутилен – полимер для производства труб

Вспененный полиуретан и сферы его использования

Содержание

1. Свойства и изготовление материала
2. Сферы использования вспененного полиуретана
3. Сравнения различных утеплителей
4. Советы при напылении полиуретана своими руками
5. Другие изделия и декор

Впервые познакомившись с данным материалом, меня поразила его многофункциональность. Вспененный полиуретан используется в различных процессах, связанных с промышленной деятельностью и строительной деятельностью. Давайте рассмотрим все преимущества и недостатки использования полиуретана, а также узнаем сферы использования данного материала.

Вспененный полиуретан

Свойства и изготовление материала

Вспененный полиуретан для строительных работ

При производстве пенополиуретана используются два основных компонента, которыми является изиционат и полиол. Благодаря различным добавкам и катализаторам получается готовый материал разных видов. Стабилизатор, который добавляется в состав, защищает полимеры от негативного воздействия ультрафиолетовых лучей, тепла или различных загрязнений.

Так как вспененный полиуретан является очень востребованным заменителем многих материалов естественного происхождения, пластиков и резин, давайте рассмотрим его главные плюсы:

1. Удельный вес, благодаря которому появляется возможность обустройства фасадной системы. Помимо этого, транспортировка и монтаж достаточно просты, благодаря легкому весу
2. Благодаря устойчивости к различным внешним явлениям, полиуретан используется при наружной отделке и в помещениях с повышенной влажности
3. Помимо высокой прочности, которая преобладает перед пластиком и другими видами резины, вспененный элемент обладает свойствами восстановления своей формы
4. Рабочая температура использования составляет от -70 до +120 градусов
5. Не боится различных химикатов, масел и поэтому разрешено использование в неблагоприятной среде
6. Даже при условиях длительного использования в помещениях с повышенной влажностью, на материале не проявляются плесневые и грибковые споры

Если изготовление вспененного полиуретана происходит чистого вида, то он получает белый цвет. Однако для удобства применения в состав добавляется необходимое количество различных пигментов, придающих материалу нужный цвет.

Сферы использования вспененного полиуретана

Автомобильное кресло из вспененного полиуретана

Статья по теме:  Обои с цветами: фото в интерьере, цветы на стену, крупные маки, розы, мелкие букеты, белые пионы, 3д красные и розовые, акварель, видео

Хорошие свойства, которые присущи вспененному полиуретану позволяют использовать его в различных целях. Давайте рассмотрим самые востребованные из них:

• Разновидности кожзама и обувная подошва
• Мягкая мебель и ее отдельные детали
• Внутренняя обшивка автомобильных салонов – кнопки, педали, торпеда, сидения
• Шумопоглощающие перегородки и различные изделия из полиуретана
• Надписи, лепнина, элементы фасадного декора и систем
• Возможность использования напыляемого материала позволяет проводить теплоизоляцию в труднодоступных местах, то есть там, где обычный утеплитель уложить не получится. Такими местами могут быть сложные арочные конструкции, перегородки и места с большим скоплением трубопроводов
• В помещения промышленной и бытовой эксплуатации, в качестве гидроизоляционного слоя стен, полов и потолка
• Противовибрационные прокладки, а также амортизирующие вставки для машин и технологического оборудования

Это далеко не весь перечень сфер деятельности, в которых можно применить вспененный полистирол. Я написал лишь самые распространенные и известные варианты, которые используются не только в домашних процессах строительства и отделки, но и в условиях промышленности.

Сравнения различных утеплителей

Коврик из вспененного полиуретана

Для наглядности я решил составить несколько таблиц, которые наглядно рассказали б о преимуществах самостоятельного использования в качестве утеплителя. В первой таблице мы сравним технические показатели пенополиуретана и минеральной ваты:

Уже только с той таблицы становится понятно, что полиуретан является очень хорошим теплоизолятором, который отличается прочностью и устойчивостью к влаге. Однако давайте посмотрим насколько экологичен и безопасен материал в сравнении с другими известными утеплителями:

Советы при напылении полиуретана своими руками

Вспененный полиуретан

Если для получения хорошей теплоизоляции вы используете метод напыления, то придерживайтесь некоторых простых правил использования:

1. Лучше всего наносить в несколько слоев, таким образом вы достигнете наилучших показателей. Первый слой при этом должен составлять 1-2 см в толщину, если у вас появились незначительные неравномерности, то второй слой вполне компенсирует все недостатки
2. Главным фактором является выбор ППУ и его марки, от этого зависит плотность материала после его застывания
3. Все работы по утеплению могут проводиться круглогодично, однако производя наружные процессы лучше выбирать подходящую для работы погоду

Другие изделия и декор

Шумоизоляция из вспененного полиуретана

Декоративные элементы из полиуретана – это еще одно доказательство долговечности материала. Фасадный декор производимый с помощью ППУ украсит не только интерьер внутри дома, но наружную отделку вашего жилья. Если вы хотите создать классический фасад, но при этом не потратить большое количество финансовых средств на отделку, то декор из полиуретана именно то, что вам нужно.

Важно! Первые дома, отделанные с помощью декора из полиуретана, появились еще в 70-х годах. Стоит заметить, что данные фасады «живы» и по сей день.

Именно декор из полиуретана зарекомендовал себя, как устойчивый и недорогой материал, выделяющийся на фоне недостатков среди других элементов. На сегодняшний день декор может использоваться для отделки в стиле:

• Ампир
• Модерн
• Классика
• Неоклассицизм
• Классицизм

Изделия из полиуретана настолько разнообразны, что у вас и не сразу получится подобрать подходящий элемент дизайна. На данный момент среди существующих есть:

1. Барельефы
2. Карнизы
3. Молдинги
4. Колонны
5. Пилястры
6. Кронштейны
7. Русты
8. Подоконники
9. Обрамления для проемов окон

Вспененный полиуретан для шумоизоляции помещения

Еще одной интересной сферой использования данного материала смело можно назвать производство карнизов. Карнизы и полиуретана это некая разновидность гибких карнизов, в которых радиус имеющего изгиба может иметь 8 см. Универсальность таких карнизов говорит сама за себя, ведь эти изделия можно закрепить как на стене, так и на потолке с помощью специальных кронштейнов.

Особая гибкость изделий из полиуретана позволяет:

• Изгибать карниз до получения необходимой формы
• Выполнять большой радиус кривизны
• В процессе монтажа карниза можно корректировать изгиб
• Производить повторный монтаж
• Помимо простоты в установке вы получите легкое скольжение занавесок
• Простая регулировка изделия путем отпиливания или наращивания
• Можно использовать в различных интерьерных решениях, а также для арочных проемов
• Транспортировка профиля из полиуретана не составит проблем, так как при перевозке он просто сворачивается в кольцо

Как видите полиуретан является достаточно востребованным материалом и при этом его востребованность вполне объяснима, так как показатели прочности, экологической безопасности и устойчивости к химическим воздействиям у него на высоте.

Обзор: изготовление каркасов из пористого полиуретана

Обзор

. 2015 март; 48: 586-91.

doi: 10.1016/j.msec.2014.12.037.

Epub 2014 17 декабря.

Х Джаник
¹
, М Маржец
²

Принадлежности

• ¹ Кафедра технологии полимеров, химический факультет, Гданьский технологический университет, ул. Габриэла Нарутовича 11/12, 80-233 Гданьск, Польша. Электронный адрес: [email protected].
• ² Кафедра технологии полимеров, химический факультет, Гданьский технологический университет, ул. Габриэла Нарутовича 11/12, 80-233 Гданьск, Польша.

• PMID:

  25579961

• DOI:

  10.1016/мс.2014.12.037

Обзор

H Яник и соавт.

Mater Sci Eng C Mater Biol Appl.

2015 март

. 2015 март; 48: 586-91.

doi: 10.1016/j.msec.2014.12.037.

Epub 2014 17 декабря.

Авторы

Х Джаник
¹
, М Маржец
²

Принадлежности

• ¹ Кафедра технологии полимеров, химический факультет, Гданьский технологический университет, ул. Габриэла Нарутовича 11/12, 80-233 Гданьск, Польша. Электронный адрес: [email protected].
• ² Кафедра технологии полимеров, химический факультет, Гданьский технологический университет, ул. Габриэла Нарутовича 11/12, 80-233 Гданьск, Польша.

• PMID:

  25579961

• DOI:

  10.1016/мс.2014.12.037

Абстрактный

Целью тканевой инженерии является изготовление трехмерных каркасов, которые можно использовать для реконструкции и регенерации поврежденных или деформированных тканей и органов. Разработано множество методов для создания волокнистых или пористых каркасов из полимеров, металлов, композитных материалов и керамики. Тем не менее, наиболее перспективными материалами являются биоразлагаемые полимеры благодаря их комплексным механическим свойствам, способности контролировать скорость разложения и сходству со структурами естественных тканей. Полиуретаны (ПУ) являются привлекательными кандидатами для изготовления каркасов, поскольку они биосовместимы и обладают превосходными механическими свойствами и механической гибкостью. Полиуретан может применяться в различных методах изготовления пористых каркасов, среди которых литье растворителем/выщелачивание частицами, термически индуцированное фазовое разделение, вспенивание газом, лиофильная сушка эмульсии и формование из расплава. Свойства каркаса, полученные с помощью этих методов, включая размер пор, взаимосвязь и общую пористость, зависят от параметров термической обработки, а также используемых порообразователей и растворителей. В данном обзоре обсуждаются различные полиуретановые системы для строительных лесов, а также способы их изготовления, включая последние разработки, их преимущества и недостатки.

Ключевые слова:

Полиуретан; пористость; леса; Тканевая инженерия.

Copyright © 2014. Опубликовано Elsevier B.V.

Похожие статьи

• Дизайн и изготовление пористых биоразлагаемых каркасов: стратегия тканевой инженерии.

  Раисдасте Хокмабад В., Даваран С., Рамазани А., Салехи Р.

  Raeisdasteh Hokmabad V, et al.
  J Biomater Sci Polym Ed. 2017 ноябрь;28(16):1797-1825. дои: 10.1080/09205063.2017.1354674. Epub 2017 24 июля.
  J Biomater Sci Polym Ed. 2017.

  PMID: 28707508

  Обзор.

• Изготовление и характеристика биоразлагаемых полиуретанов на водной основе. Трехмерные пористые каркасы для инженерии сосудистой ткани.

  Цзян Х, Ю Ф, Ван З, Ли Дж, Тан Х, Дин М, Фу Ц.

  Цзян X и др.
  J Biomater Sci Polym Ed. 2010;21(12):1637-52. дои: 10.1163/092050609X12525750021270. Epub 2010 9 июня.
  J Biomater Sci Polym Ed. 2010.

  PMID: 20537246

• Оценка биоразлагаемых эластичных каркасов из анионного полиуретана для инженерии хрящевой ткани.

  Цай М.С., Хун К.С., Хун С.К., Хсу С.Х.

  Цай М.С. и соавт.
  Коллоиды Surf B Биоинтерфейсы. 2015 1 января; 125:34-44. doi: 10.1016/j.colsurfb.2014.11.003. Epub 2014 13 ноября.
  Коллоиды Surf B Биоинтерфейсы. 2015.

  PMID: 25460599

• Систематическая характеристика пористости, массопереноса и механических свойств пористых полиуретановых каркасов.

  Ван Ю. Ф., Баррера К.М., Дауэр Э.А., Гу В., Андреопулос Ф., Хуан К.С.

  Ван Ю.Ф. и соавт.
  J Mech Behav Biomed Mater. 2017 Январь; 65: 657-664. doi: 10.1016/j.jmbbm.2016.09.029. Epub 2016 23 сентября.
  J Mech Behav Biomed Mater. 2017.

  PMID: 27741496

• Изготовление полиуретана и композиционных волокон на основе полиуретана методом электроформования для инженерии мягких тканей сердечно-сосудистой системы.

  Кучинска-Липка Я., Губанска И., Яник Х., Сенкевич М.

  Кучинска-Липка Дж. и соавт.
  Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2015 янв; 46:166-76. doi: 10.1016/j.msec.2014.10.027. Epub 2014 13 октября.
  Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2015.

  PMID: 25491973 г.

  Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Улучшенные свойства при растяжении, биостабильность и биосовместимость силоксан-сшитого полиуретана, содержащего упорядоченные твердые сегменты, для долговечного применения имплантатов.

  У С, Цзя Х, Фу У, Ли М, Пан Ю.

  Ву С и др.
  Молекулы. 2023 8 марта; 28 (6): 2464. дои: 10.3390/молекулы 28062464.
  Молекулы. 2023.

  PMID: 36985436
  Бесплатная статья ЧВК.

• Публикация: In Vitro и Ex Vivo Анализ коллагеновых пен для регенерации мягких и твердых тканей.

  Юнг О, Барбек М., Фан Л.У., Корте Ф., Чжао С., Крастев Р., Пантермель С., Сюн Х.

  Юнг О и др.
  В Виво. 2023 янв-февраль;37(1):320-328. doi: 10.21873/invivo.13082.
  В Виво. 2023.

  PMID: 36593025
  Бесплатная статья ЧВК.

• Искусственная кожа одного кожного слоя, содержащая напечатанные гибридные биочернила желатин-поливиниловый спирт с помощью 3D-биопечати: оценка in vitro в моделях погружения и подъема воздуха.

  Масри С., Фаузи Ф.А.М., Хаснизам С.Б., Ажари А.С., Лим Д.Е.А., Хао Л.К., Маароф М., Мотта А., Фаузи М.Б.

  Масри С. и др.
  Фармацевтика (Базель). 2022 27 октября; 15 (11): 1328. дои: 10.3390/тел.25111328.
  Фармацевтика (Базель). 2022.

  PMID: 36355501
  Бесплатная статья ЧВК.

• Роботизированное литье и лазерная микрообработка полученных из золь-геля трехмерных каркасов из диоксида кремния/желатина/β-TCP для регенерации костной ткани.

  Рейес-Песес М.В., Феликс Э., Мартинес-Васкес Ф.Х., Фернандес-Монтесинос Р., Бомати-Мигель О, Меса-Диас МДМ, Алькантара Р., Вилчес-Перес Х.И., Салидо М., Де ла Роса-Фокс Н., Пиньеро М. .

  Рейес-Песес М.В. и соавт.
  Гели. 2022 7 октября; 8 (10): 634. дои: 10.3390/гельс8100634.
  Гели. 2022.

  PMID: 36286135
  Бесплатная статья ЧВК.

• Биоактивный композит для ремонта и регенерации орбитального пола.

  Аль-Хамуди Ф., Рехман Х.У., Альмошава Ю.А., Талари А.С.С., Чаудхри А.А., Рейли Г.К., Рехман И.Ю.

  Аль-Хамуди Ф. и др.
  Int J Mol Sci. 2022 7 сентября; 23 (18): 10333. дои: 10.3390/ijms231810333.
  Int J Mol Sci. 2022.

  PMID: 36142239
  Бесплатная статья ЧВК.

Просмотреть все статьи «Цитируется по»

Типы публикаций

термины MeSH

вещества

Биоразлагаемые пористые полиуретановые каркасы для восстановления и регенерации тканей

. 2006 г., октябрь; 79 (1): 128–38.

doi: 10.1002/jbm.a.30708.

Катажина Горна
¹
, Сильвестр Гоголевский

принадлежность

• ¹ Исследования полимеров, АО Научно-исследовательский институт, Клаваделерштрассе 8, CH-7270 Давос, Швейцария.

• PMID:

  16779769

• DOI:

  10.1002/jbm.a.30708

Катажина Горна и др.

J Biomed Mater Res A.

2006 Октябрь

. 2006 г., октябрь; 79 (1): 128–38.

doi: 10.1002/jbm.a.30708.

Авторы

Катажина Горна
¹
, Сильвестр Гоголевский

принадлежность

• ¹ Исследования полимеров, АО Научно-исследовательский институт, Клаваделерштрассе 8, CH-7270 Давос, Швейцария.

• PMID:

  16779769

• DOI:

  10.1002/jbm.a.30708

Абстрактный

Дефекты кости критического размера обычно требуют введения аутогенного костного трансплантата для заживления. Забор кости травматичен и приводит к высокой заболеваемости на донорском участке. Потенциальной альтернативой костному трансплантату может быть костный заменитель с адекватной биосовместимостью и биологическими свойствами, изготовленный из керамики или биорезорбируемых/биоразлагаемых полимеров. В настоящей работе синтезированы новые эластомерные биоразлагаемые полиуретаны с повышенным сродством к клеткам и тканям с использованием алифатического диизоцианата, поли(эпсилон-капролактон)диола и биологически активного 1,4:3,6-диангидро-D-сорбита (изосорбиддиола). ) как удлинитель цепи. Полимеры были переработаны в трехмерные пористые каркасы путем применения комбинированного обратного процесса фазы выщелачивания соли. Критическими параметрами, контролирующими размер и геометрию пор, были растворители и нерастворители, используемые для приготовления каркаса, а также размеры твердых кристаллов порообразователя. Каркасы, приготовленные из раствора полимера в таких растворителях, как диметилсульфоксид или метил-2-пирролидон, не имели однородной структуры пор. Многие поры сообщались между собой, но многие поры были закрыты. Несмотря на высокое соотношение пор к объему (75%), матриксы показали плохую водопроницаемость. Лучшим растворителем для изготовления матриксов из полиуретана, использованного в исследовании, был диметилформамид (ДМФА). Тип нерастворителя, примешанного к раствору полимера в ДМФА, сильно влиял на структуру пор матриксов. Эластомерный полиуретановый каркас, приготовленный из оптимальной смеси растворитель-нерастворитель, имел регулярные взаимосвязанные поры, высокую водопроницаемость и соотношение пор к объему, равное 9. 0%. Остеокондуктивные свойства трехмерных пористых полиуретановых каркасов могут быть дополнительно повышены за счет добавления в них солей фосфата кальция, таких как гидроксиапатит или трикальцийфосфат, что делает их перспективными кандидатами в качестве заменителей костных трансплантатов.

(c) 2006 Wiley Periodicals, Inc.

Похожие статьи

• Приготовление, деградация и кальцификация биоразлагаемых пенополиуретанов для заменителей костных трансплантатов.

  Горна К., Гоголевский С.

  Горна К. и др.
  J Biomed Mater Res A. 2003 Dec 1;67(3):813-27. doi: 10.1002/jbm.a.10148.
  J Biomed Mater Res A. 2003.

  PMID: 14613229

• Регенерация бикортикальных дефектов гребня подвздошной кости у овец с дефицитом эстрогенов с использованием новых биоразлагаемых полиуретановых заменителей кости.

  Гоголевский С., Горна К., Тернер А.С.

  Гоголевский С. и соавт.
  J Biomed Mater Res A. 15 июня 2006 г .; 77 (4): 802-10. дои: 10.1002/jbm.a.30669.
  J Biomed Mater Res A. 2006.

  PMID: 16575914

• Биоразлагаемые полиуретаны, модифицированные фарнезолом, для инженерии хрящевой ткани.

  Эглин Д., Град С., Гоголевский С., Алини М.

  Эглин Д. и соавт.
  J Biomed Mater Res A. 2010 Jan; 92(1):393-408. doi: 10.1002/jbm.a.32385.
  J Biomed Mater Res A. 2010.

  PMID: 19191318

• Биоразлагаемые и биоактивные пористые полимерно-неорганические композитные каркасы для инженерии костной ткани.

  Резван К., Чен К.З., Блейкер Дж.Дж., Боккаччини А.Р.

  Резван К.