Что такое полиуретан материал в строительстве

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

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 «М-Пласт».
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.

Источник: m-plast.ru

Полиуретан: характеристики, применение и цены

На сегодняшний день полиуретан является одним из самых востребованных полимеров в крупнейших сегментах промышленности.

Особенность полиуретанов — исключительно высокие физико-механические свойства, по некоторым параметрам превосходящие не только все типы резин, каучуков, но и металлы.

Пластины и стержни из полиуретана можно приобрести оптом или в розницу.

Современное оборудование позволяет изготавливать разнообразные изделия из полиуретана по чертежам заказчика с точным соблюдением всех размеров.

Удобные сервисы транспортировки позволят организовать быструю доставку полиуретана.

Закупка полимеров и пластиков у крупных поставщиков имеет ряд преимуществ:

• широкая география поставки;
• опт и розница;
• востребованные типоразмеры;
• персональный подход к клиентам.

На сегодняшний день полиуретан является крайне востребованным сырьем в промышленности. Этот полимер составляет серьезную конкуренцию резине, каучуку и металлу. Полиуретан применяется в жидком и твердом виде, в том числе в формованном — в листах.

Свойства полиуретана

Полиуретан — чуть ли не самый известный полимерный материал, а точнее, целый класс синтетических полимеров, молекулы которых содержат уретановые группы. Свойства этих полимеров существенно варьируются в зависимости от их молекулярной структуры. Однако отличительным свойством данной группы материалов является высокая эластичность и вязкость, именно поэтому полиуретаны относятся к группе эластомеров.

Справка
Эластомеры — это упругие материалы, которые могут существенно растягиваться подобно резине и возвращаться в исходное положение.

Полиуретаны отличаются высокими прочностными характеристиками и широким температурным диапазоном эксплуатации — от −60 °С до +80 °С.

Приведем некоторые свойства полиуретанов:

• Высокая степень твердости — позволяет использовать этот материал при сильных механических нагрузках.
• Высочайшая износостойкость, в том числе абразивная стойкость (устойчивость к воздействию абразивов твердых материалов, использующихся для шлифовки, полировки и другой обработки поверхностей).
• Высокая эластичность при высокой твердости. Значение прочности — до 50 МПа — обеспечивает невероятную устойчивость к деформациям.

Кроме того, полиуретан не подвержен образованию микроорганизмов и плесени, обладает стойкостью к маслам и растворителям. Из него можно изготавливать изделия любой формы и размеров (литьевым методом).

Это интересно
Впервые полиуретан были синтезирован в 1930-е годах в Германии известным ученым Отто Байэром. Полученный материал превосходил по своим характеристикам все известные до этого пластмассы. Массовое производство полиуретанов началось в 60-е годы благодаря американским компаниям Union Carbide и Mobay Chemical Corporation.

Плюсы и минусы материала

Полиуретан имеет многочисленные преимущества перед резиной, металлами и пластиками. В сравнении с резиной полиуретан медленнее стареет, выдерживает бόльшие нагрузки, быстрее восстанавливает форму при деформациях, обладает большей эластичностью, устойчив к воздействию масел. К полиуретану гораздо меньше прилипает грязь.

По сравнению с металлическими поверхностями материал обладает большей эластичностью, меньшим весом, он не проводит электричество, устойчив к воздействию абразивов. По соотношению стоимость/долговечность полиуретан также выигрывает. Если говорить о применении в производстве и различных механизмах, то полиуретан позволяет удешевить процесс производства, а полученные с его применением механизмы обладают меньшим уровнем шума. Наконец, оборудование из полиуретана требует меньших затрат на обслуживание и ремонт, нежели металлические аналоги.

По сравнению с разными видами пластика полиуретан обладает превосходной устойчивостью при механических воздействиях, большей упругостью и стойкостью по отношению к абразивам. Он не теряет эластичности в условиях низких температур, не раскалывается при ударных нагрузках. В отличие от пластика из полиуретана легче формируются толстые слои.

К общим плюсам полиуретана можно отнести следующие качества:

• Низкая масса, дающая возможность уменьшения веса изделий.
• Устойчивость к атмосферным воздействиям и различным химическим веществам.
• Диэлектрические свойства.
• Программируемый коэффициент трения — возможность изготовления материала с необходимым коэффициентом трения — от очень низкого до очень высокого.
• Способность к удлинению до 650%.
• Возможность кратковременной эксплуатации при температуре до +100 °С.
• Высочайшая долговечность, эластичность, упругость, твердость и прочность.

К абсолютным минусам полиуретана относится трудность с переработкой его отходов. В остальном же его плюсы могут превратиться в минусы в зависимости от сферы применения. Например, полиуретановые сайлентблоки делают подвеску более жесткой по сравнению с резиновыми. Кроме того, материал обладает плохой сопротивляемостью к скручиванию.

При низких температурах сайлентблоки из ПУ становятся излишне твердыми и хрупкими, и значит, легко разрушаются. Что касается использования материала в декоре и лепнине, то вспененный полиуретан дает усадку из-за пористой структуры, а рисунок может ложиться нечетко. Полиуретан широко используется при изготовлении обуви, и в данном случае его очевидным недостатком является отсутствие воздухопроницаемости.

Производство полиуретана и полуфабрикатов из него

Для производства изделий из полиуретана используются практически все технологические методы — литье, прессование, экструзия, заливка на стандартном оборудовании. При использовании литья не требуются дорогостоящие и сложные формы, как при использовании других материалов. Полиуретан представлен на рынке во множестве форм: жидкий, вспененный (поролон, пенопласт), твердый (в виде листов, пластин, стержней и пр.), напыляемый (полимочевина).

На данный момент полиуретан является одним из самых востребованных полимеров в крупнейших сегментах промышленности. По оценкам компании Labyrinth Research

гидроизоляция крыш, изготовление лакокрасочных изделий, клеев, герметиков;

изготовление форм для литья из бетона, гипса, воска, в том числе для производства небольших скульптур, декора и архитектурных элементов.

Пенополиуретаны — изготовление пористых утеплителей, наполнителей.

Листовой — производство футеровочных элементов, прессовых штампов, опорных поверхностей роликов, валиков, колес.

Применение в отраслях промышленности:

• Тяжелая (амортизирующие прокладки для станков и агрегатов).
• Строительная (вибростойкие полы, антискользящие покрытия, фасадные системы).
• Автомобильная (шины, сайлентблоки, валы, ролики, пружины, втулки, подшипники, маслостойкие детали и пр.).
• Мебельная (изготовление матрасов, крепежных элементов).
• Текстильная и обувное производство (коврики, искусственные кожи, подошвы).
• Медицина (имплантаты, презервативы, протезы) и т.д.

В целом полиуретан — очень распространенный материал, который применяется практически во всех сферах производства. Особо широко он востребован в строительстве, мебельной и автомобильной промышленности.

Стоимость полиуретана

Стоимость полиуретана зависит от фирмы-производителя, вида материала и многих других факторов. Например, цены на листовой полиуретан зависят от толщины и габаритов листа.

Стоимость листа размером 0,5 х 0,5 м и толщиной 5 мм составляет не менее 1100 рублей, оптовая цена — порядка 500–900 рублей.

Цены на пластины толщиной 10 мм — в диапазоне 1000–1700 рублей, 20 мм — 2000–3500 рублей, 80 мм — от 12 000 рублей.

Полиуретановые стержни от 20 мм будут стоить около 80 рублей за штуку, 35 мм — 300 рублей, 50 мм — 400 рублей, 100 мм — 1600 рублей, 200 мм — 9 800 рублей.

Жидкий ПУ обойдется в 300–500 рублей за 1 кг.

Стоимость вспененного полиуретана отечественного производства — примерно 400 рублей за 1 кг; иностранного — 1000–2000 рублей за 1 кг.

Итак, полиуретан обладает уникальными характеристиками и во многом превосходит резину, каучук, пластик и даже металл. Потребление этого полимера в мировой промышленности из года в год растет, расширяются сферы его применения. Полиуретан на российском рынке представлен как отечественными, так и зарубежными производителями, поэтому цены на него могут существенно варьироваться. Необходимо учитывать, что на сегодняшний день производство полиуретана в России зависит от импорта химических компонентов, входящих в его состав.

Где можно купить полиуретан?

На вопрос отвечает специалист компании «МетПромСтар»:

«Рынок полиуретанов достаточно насыщенный, однако большинство продавцов ориентируются в основном на какой-либо один вид материала. Например, «МетПромСтар» специализируется на поставках полиуретана в пластинах и стержнях, которые на сегодняшний день наиболее востребованы на рынке. Мы работаем с отечественными и зарубежными производителями из Китая, в ассортименте компании — листы полиуретана толщиной от 5 до 80 мм и полиуретановые стержни диаметром от 20 до 200 мм. У нас можно купить листовой полиуретан как оптом, так и в розницу.

Мы располагаем собственным современным складом, который соответствует европейскому уровню и оснащен передовым импортным оборудованием. Кроме полиуретана, на нем хранятся и другие полимеры — капролон (полиамид-6) в гранулах, стержнях и листах, стержневой и пластинчатый полиацеталь, фторопласт, текстолит и стеклотекстолит, листовой винипласт и оргстекло. Вся продукция имеет множество типоразмеров. Мы работаем с 2005 года и поставляем технические пластики по всей России».

P.S. Компания «МетПромСтар» — крупный поставщик технических пластиков, в том числе листового полиуретана и стержней из этого полимера, а также нержавеющей стали и цветного проката от ведущих производителей России и зарубежья. Прямое сотрудничество с известными производителями и тщательный контроль поставок обеспечивают высокое качество предлагаемых изделий и конкурентные цены.

Источник: www.kp.ru

Полиуретан — что это за материал: виды, свойства и применение

01.10.2021

Полиуретан — что это за материал: виды, свойства и применение

О материале полиуретан начали говорить в начале прошлого века. Его первооткрыватель – ученый Байер из Германии. Он синтезировал уретановый эластомер, который и по сей день остается востребованным, а также находит все больше возможностей приложения. Полимер с успехом конкурирует по своим характеристикам с такими распространенными материалами, как резина, каучук и даже металл.

Что такое полиуретан?

В составе полиуретана находятся полиолол и изоцианат. Их выделяют из нефти, которую получают непосредственно из скважины, то есть сырой. В процессе дальнейшего синтеза вещество приобретает полимерную структуру, а смешивание главных компонентов в жидкой форме придает ему специфические свойства. Например, пластичность или жесткость.

Также, изделия могут быть с разными коэффициентами трения, выдерживать растяжение до 550% и колебания температур в интервале от -55 до +85°С. Вариативность процентного содержания компонентов придает материалу разные свойства. Его можно сделать мягким, жестким, ячеистым или монолитным. Дополнительные качества материал получает, если в его состав вводят следующие элементы: катализаторы, вспениватели, стабилизаторы, другие.

Способы производства

Для выпуска изделий из полиуретана применяются почти все известные технологические процессы. Так, широко применяют несколько методов производства.

Литье

Наиболее часто применяемый способ формовки, который почти ничем не отличается от технологии производства любых пластмасс. Позволяет получать полиуретановые изделия сложной геометрии. Такая технология не нуждается в сложной автоматизации и допускает выпуск крупных партий.

При этом штучные детали, размер которых может превышать 3-4 тонны, изготавливают с применением литья в стенде. Сам процесс достаточно прост: массу размягчают, заливают в специальные оправы. Затем она отвердевает и приобретает устойчивую форму. Повышенное давление ускоряет процедуру.

Прессование

Применяется для предварительно приготовленного материала, который подают в специальный аппарат. Под воздействием экстремально высокого давления массе придают нужную форму. Перед основным процессом формовки может применяться подогрев полиуретана или его размягчение путем сжатия. В этом случае меняется не только геометрия детали, но и ее свойства. Каждый этап контролирует компьютер.

Экструзия

Еще этот метод называется – продавливание. Полимер, разогретый и размягченный под давлением, поступает в экструдер. Здесь же производится его охлаждение и отвердение. Продукт этой технологии – прутки с сечением определенной формы, а также плоские листы, которые затем нарезают или скручивают.

Заливка на стандартном оборудовании

Это – распространенный метод изготовления декоративных изделий с применением литья, которое происходит естественным путем. Проводится путем заливки материала в текучем состоянии в оправу. Застывание происходит под воздействием температуры или реагентов. Применяют обычно для небольших партий. В процессе использования литья не нужны дорогие сложные формы.

Виды полимера

В химической отрасли присутствуют три основных типа полиуретана:

1. Адипрены — вещества с повышенной эластичностью, которые хорошо сохраняют заданную форму. Обычно они выступают основой для уплотняющих прокладок, участвуют в изготовлении колесиков для тележек, конвейерных валиков, шин для транспортных средств. От того, какие дополнительные свойства присутствуют у адипренов, их применяют при производстве запчастей в циклонах, оправ для гипсового или бетонного литья.
2. Вулколланы — твердые полимеры с широким интервалом эксплуатационной температуры без потери свойств. С их участием создаются втулки, опоры, сайлентблоки, другое.
3. Вулкопрены — вид полиуретана, который проходит последующую вулканизацию и сочетается с другими полимерами (например, с каучуком). Такой подход позволяет добиться высоких показателей к истиранию.

Каждый из этих эластомеров активно применяется в разных областях, поскольку такие параметры материала, как долговечность, прочность, растяжимость, намного лучше, чем у привычных резины и металла.

Свойства и характеристики

Главное свойство полиуретана – способность на непродолжительное время изменять свою геометрию, а затем возвращать свою форму после удаления нагрузки. Также полимер демонстрирует устойчивость при контакте с разными химическими составам, маслами и кислотам, не боится микроорганизмов, не реагирует на ультрафиолет.

Благодаря своим техническим характеристикам этот вид пластмассы незаменим в эксплуатационных условиях, в которых нужны износостойкость и сопротивляемость. К особенностям материала относятся:

• плотность — зависит от типа, параметры стоят в интервале 30-300 кг/м3;
• твердость (по Шору) — 50-99 единиц;
• эксплуатационный разбег температур — от -55 до +85 °С, но допускается кратковременное применение в среде при +110. +150 °С без потери первоначальных свойств и плавления;
• эластичность — до 50 Мпа.

Это полимер с небольшой массой, не проводит электрический ток, не теряет целостности под воздействием озона.

Положительные и отрицательные качества

Физические параметры зависят от состава полимера. Среди плюсов материала отмечают:

• хороший уровень эластичности, эти показатели намного лучше, чем у резины;
• гладкая структура, которая придает поверхности пластика приятный вид;
• трудногорючесть, поэтому его используют на многих производствах;
• отсутствие старения, то есть полимер не меняет характеристики даже через много лет;
• возможность регулировать коэффициент трения от требований при эксплуатации (например, можно получить как гладкую поверхность, так и обеспечить нужную шероховатость для увеличения адгезии);
• простота обработки.

Дополнительно, полиуретан не пропускает газообразные вещества, в том числе воздух. Это качество используют, когда хотят применить его как герметик. Также полиуретан выступает диэлектриком. Ученые доказали, что при использовании полиуретанового компаунда, слой которого не превышает 1,5 см, прочность изоляции будет выше, чем у метрового слоя из бетона.

Однако, у полимера есть и отрицательные качества:

• может частично терять свойства в рабочих средах на основе аренов (бензола, тулуола), а также восприимчив к скипидару и жидкостям, которые содержат хлор;
• повышенная твердость и хрупкость в условиях долговременного воздействия холода;
• непростая система уничтожения и вторичной переработки.

Кроме того, полиуретан обладает низкой сопротивляемостью к скручивающей силе. Также из-за воздухонепроницаемости, его хотя и используют при изготовлении одежды и обуви, но в ограниченном количестве.

Где используют?

Полиуретан часто встречается в жизни. Люди сталкиваются с ним во всех сферах: во время занятий спортом, поездок в транспорте, дома.

На химических заводах встречается несколько основных форм выпуска этого сырья, от которых зависит его дальнейшее использование:

1. Твердые. Из листов, гранул или прутьев пластика выпускаются прокладки, втулки, уплотнители. Материал применяют для изготовления бескамерных шин, которые устанавливают на спортивном снаряжении (роликовых коньках, скейтбордах), детских колясок и оборудования (тележках, валиках транспортеров).
2. Жидкие (однокомпонентные и двухкомпонентные). Выступают основой для антикоррозийного покрытия с герметичными свойствами. Применяют в разных ограждающих конструкциях (бетонные перекрытия зданий, крыши домов, поверхности грохотов, другие). Текучие формы полиуретана незаменимы при изготовлении клеев, герметиков, красок, мастик. После вулканизации текучий полиуретан выступает основой таких защитных элементов, как молдинги автомобилей.
3. Пенистые. Применяют при утеплении строительных объектов или устройств. Из этого композита изготавливают подошвы кроссовок, шины небольшой нагрузки. Это – продукция, которая должна быть легкой и упругой.

Дополнительно, эластомер используют в таких отраслях:

• тяжелая промышленность, в вибростендах и условно подвижных узлах;
• строительство, для утепления стен зданий;
• автомобилестроение, для выпуска шин, сайлентблоков, защитных кожухов, прочего;
• медицина, благодаря нейтральности изделия из эластомера безопасны для пациентов и не вступают в реакцию с лекарственными препаратами;
• мебельная индустрия, при изготовлении соединительных деталей, декора;
• спорттовары, при выпуске разного вида инвентаря и тренажеров;
• легкая промышленность, компонент для ортопедических стелек, подошв и крепежа.

Недавно термостойкость и изоляционные свойства этого материала начали применять при изготовлении холодильного оборудования. Примечательно, что это решение повысило эффективность приборов больше, чем на 40%.

Часто технические характеристики синтетического эластомера сравнивают с резиной. Но, в отличие от прорезиненных деталей, полиуретановые продолжительно надежно работают и износостойкие. Полиуретан на порядок устойчивее к износу.

По оценкам специалистов, мировой объем полиуретана в 2020 г. составил 30 тыс. тонн. По прогнозам, эти показатели будут расти и дальше, обгоняя динамику мирового ВВП.

Востребованность по видам полиуретана распределилась следующим образом:

• вспененный полиуретан – 84%;
• жесткий пластик – 38%;
• мягкий – 46%.

Спрос на материал по сферам применение выглядит так:

• изготовление мебели – 35%;
• автомобилестроение – 22%;
• строительство – 21%;
• трубопроводный транспорт – 8%;
• холодильная промышленность – 7%.

Интересно, что занятость на производстве полиуретана в странах Европы и в Америке составляет около 1 миллиона человек. Дополнительно, 1 рабочее место в этой области косвенно обеспечивает рабочими местами не меньше четырех человек.

Безопасность и экологичность

В связи с широким применением материала, многих интересует вопрос его экологичности. Известно, что в твердом состоянии эта пластмасса не выделяет вредных веществ. Опасные испарения возникают только при неправильном обращении с полиуретаном. При нарушении технологии производства, есть риск выделения таких токсичных испарений, как:

• изоцианаты — при отсутствии спецзащиты могут стать причиной развития астмы;
• аминовые катализаторы — негативно влияют на глаза;
• полиол — приводит к интоксикации в условиях попадания в организм (при глотании);
• антипирен — станет причиной отравления, если накопится в большом количестве.

Говоря простыми словами, полиуретан может нести опасность здоровью только при его неправильном использовании. В остальных случаях этот материал полностью безвреден.

Условия хранения, утилизация

Полиуретан не требует специальных условий для хранения. Поскольку он выдерживает перепады температур, то допускается транспортировка по железной дороге или автотранспортом. Единственное условие — это наличие упаковки, которая защитит материал от прямых солнечных лучей.

Полиуретан имеет обширное применение, поэтому остро встает проблема его переработки. Так, в природных условиях этот полимер выдерживает влияние ультрафиолета и озона без изменения своих качеств. Поэтому загрязняет окружающую среду, так как не разлагается.

Есть несколько методов утилизации и переработки полиуретана:

• Сжигание. Несмотря на критические температуры, при которых полиуретан все равно не плавится, этот материал, как и все углеводороды, склонен к высокотемпературному окислению. Однако, сжигание редко применяется для утилизации пластика, поскольку во время горения в воздух попадают вредные вещества, которые опасны для здоровья.
• Механический метод. Применяется для вторичной переработки материала. После измельчения пластмассу добавляют в бетон или асфальт.
• Переплавка. При высоких температурах полимерным изделиям придают нужные формы, затем их отправляют на вторичное применение. Главный недостаток такой процедуры – неоднородный состав, из-за которого невозможно добиться определенных характеристик.
• Гликолиз. Представляет собой расщепление молекул с помощью катализатора путем нагревания. В итоге получаются короткомолекулярные соединения, которые далее применяют в химической промышленности, а также при изготовлении специальных добавок в искусственный стройматериал.
• Химметод. Позволяет расщепить цепочку пластика с помощью реагентов для получения на выходе вещества, пригодного для вторичного использования.

Над проблемой экологичной переработки полиуретана работают ведущие химики мира. Так, последний из способов разложения проводится с использованием трихлоруксусной кислоты в дихлорметана. Такой процесс проводится при температуре 20-22 °С и занимает не более трех часов.

Кроме того, 2-3 года назад ученые обнаружили грибы (Pestalotiopsis microspora), которые в своей жизнедеятельности могут использовать этот вид пластика. Микроорганизмы не только разлагают эластомер. При выращивании в определенных условиях их можно использовать для приготовления кулинарных блюд. По оценкам знатоков, их структура обладает приятной пористостью.

Вкус грибов также интересен, гурманы высоко его оценивают. Так что утилизация полиуретана имеет хорошие перспективы. Надеемся, что этот эластомер будет только полезен для человека и не нанесет весомого ущерба природе.

Источник: profrezina.ru