Що таке поліуретан: опис, характеристики, застосування і властивості

Ще півтора століття тому, розглядаючи інтер’єр звичайної кімнати, чоловік бачив перед собою різні предмети, виготовлені з металу, дерева, скла, кераміки, паперу та натуральних тканин, і це здавалося цілком природним. Сьогодні потрапити в таку кімнату просто нереально, адже безліч предметів зараз виготовлено з пластику. Серед цього матеріалу провідну роль займає поліуретан.

Що таке поліуретан

Поліуретан – це унікальний синтетик полімерної структури. Його особливість у тому, що він може бути твердим, як дерево, еластичним як пластмас, розтягуватися подібно гумі, мати монолітну структуру або пористу (спінений поліуретан). Таке розмаїття властивостей матеріалу пояснюється можливістю змішувати компоненти, з яких виготовлений пластик, у різних співвідношеннях.

Перший матеріал був отриманий на основі складних поліефірів у 1937 році на території Німеччини. Більш дешеві і прості поліефіри почали застосовувати в Сполучених Штатах Америки в 1957 році. З цього часу стали широко впроваджуватися вироби з використанням поліуретану.

Сучасними конкурентами полімеру на ринку є поліетилени, полістироли і поливинилхлориды. Але вони значно поступаються йому по ряду можливостей. Еластомер уретановий прекрасний конструкційний матеріал, що перевершує будь-які інші. А також завдяки уретановым властивостям він йде на позицію вище, ніж каучуки.

Поліуретан: властивості, технічні характеристики матеріалу

Вперше про поліуретані з’явилася інформація в 1937 році. Робота по його синтезированию проводилася Отто Байєром. В якості основних компонентів про використовував поліефіри та діїзоцианата в рідкій формі. Отриманий поліуретан мав більш високими якостями, в порівнянні з пластиком, який в той час зустрічався у всіх галузях промисловості.

Поліуретаном називають унікальний вид матеріалу, що характеризується широкою областю застосування. У його склад включені 2 види сировини: ізоціанати та поліоли. Вони утворюються на основі продуктів нафтопереробки. Властивості поліуретану і виходять з нього виробів багато в чому залежать від інгредієнтів, з яких роблять цей матеріал. Його випуск передбачає використання каталізаторів, стабілізаторів і інших елементів у певному співвідношенні.

Що являє та чим гарний

Синтетична речовина з полімерної структурою за рахунок змішування компонентів, здатне набувати різноманітні якості. Воно може бути пластичним і жорстким, а також мати різні коефіцієнти тертя. Витримує розтяг до 500 % і температурні перепади від -60 до +80 градусів.

Пластик є еластомером, здатним повернути форму після зняття деформаційних навантажень. Основу складають довгі ланцюжки з макромолекул уретанових групи. Специфічні риси придбаваються за рахунок приєднання додаткових елементів.

Поліуретан технічні характеристики: хімічні та фізичні властивості

Головною перевагою цього виду сировини є можливість надання йому різних якостей. Як еластомер, він відмінно зберігає геометрію і здатний повертатися до первісного стану багато разів. За цим показником даний матеріал випереджає головного конкурента – гуму. Завдяки цьому він показує високу зносостійкість.

Що це таке поліуретан, хімічний склад і властивості матеріалу

За рахунок комбінації складових надаються необхідні якості по еластичності. Виходять стійкі сполуки, що зберігають свої параметри при різних температурах, несхильні вступати в реакцію з навколишнім середовищем. Пластик утримує свою структуру у присутності: масел, кислот, лугів і жирів. Не піддається гідролізу, стійкий до впливу мікроорганізмів (грибків, бактерій, архей). Речовина спокійно переносить помірний вплив ультрафіолету. Не окиснюється озоном, як гума. Це підвищує термін служби виробів.

Фізичні якості

Головна перевага – це здатність тимчасово змінювати геометрію і можливість надання різноманітних додаткових властивостей. Продукти на основі цього матеріалу застосовуються в різних областях промисловості, так як він:

• • здатний повертати початкову форму після зняття зусилля;
• • показує високу зносостійкість;
• • зберігає добротність при нагріванні та охолодженні;
• • не пропускає електрика;
• • має коефіцієнт теплопровідності від 0,19 до 0,25 залежно від твердості;
• • створює повітронепроникну плівку;
• • володіє відносно низькою питомою вагою;
• • можливо створити деталі з різними коефіцієнтами прозорості.

Ліпнина в наш час

Раніше зводилися колони, ліпнина була на стінах і стелях, а що вона представляє із себе в наш час? В наш час ліпнина – це декоративні балки, стельові кесони, плінтуса і обрамлення віконних прорізів, каміни, куполи і різні орнаменти.

Ліпний декор відмінно виглядати зовні і всередині будівлі. Його застосовують для прикраси фасадів. Ліпнина з легкістю кріпиться до будь-яких поверхонь. Її можна поєднувати з різними оздоблювальними матеріалами і домагатися чудових творінь.

Види поліуретану

Хімічна галузь випускає три основних класу.

Адипрени

Це еластичні речовини, що мають хороші характеристики збереження форми. З них виготовляють захисні пильовики, протектори шин для автомобільного транспорту, прокладки та ущільнювачі, валики для візків та конвеєрів, покриття для решіток і вузлів в обробній промисловості. Застосовують деталі в циклонах, грохотах і сепараторах (для запобігання виробів від зносу). Виготовляють оправи для лиття з гіпсу і бетону.

Вулколлани

Завдяки підвищеній твердості і діапазону температур від -60 до +120 градусів, при яких не змінюються параметри, цей матеріал необхідний для створення опор, втулок, сайлентблоків.

Вулкопрени

Це типи, які використовуються для подальшої вулканізації в поєднанні з іншими полімерами (каучук). Дозволяють досягти високих показників по стирання.

Технічні характеристики

Група має досить різноманітні властивості в залежності від молекулярного складу і технології виготовлення. Це визначає поширеність даної сировини в різних сферах життя.

• • Щільність коливається в межах від 30 до 300 кг/м3, і досягається за допомогою присадок і способу виробництва.
• • Володіє твердістю від 40 до 98 одиниць за шкалою Шору. Це дозволяє розширити діапазон використання.
• • Поліуретан володіє великим інтервалом температур експлуатації від -60 до +80 градусів. Існують види, здатні не втрачати своїх якостей при 140℃.
• • Еластичний. Можлива деформація до 650%.
• • Має високий опір, може працювати, як ізолятор.
• • Питома маса маленька, що дозволяє полегшити вагу конструкції.
• • Не піддається руйнуванню під дією азоту, як гума.
• • Стійкий до впливу вуглеводневих розчинників (мастильні жири, гас, масло, дизельне паливо, изооктан, петролейний ефір).
• • Погано реагує на присутність бензолу і толуолу. Набухає з збільшенням обсягу до 60 % і втрачає свої технічні характеристики.
• • Володіє різним коефіцієнтом тертя. Можливо програмування в залежності від необхідності.
• • Не схильний до поразки від мікроорганізмів і грибків.
• • Можливе надання різного коефіцієнта поглинання світла від прозорого до чорного.
• • Має хороші властивості по водостійкості при кімнатній температурі.

Ціна, розміри, вага

Підсумкова вартість поліуретанових аркушів визначається їх товщиною, розмірами, маркою, підприємством-виготовлювачем, загальним обсягом замовлення, іншими факторами (наприклад, доставка). Оптова ціна завжди нижча від роздрібної. Оптова вартість 10 мм поліуретанового листа (0,5×0,5 м) — від 1878 грн. (імпортного виробництва) до 2160 (вітчизняного). Пластини товщиною 40, 50 мм дорожче – 8600 і 10760 руб/лист відповідно, габарити стандартні, 0,5×0,5 м. За поліуретановий лист товщиною 80 мм стандартних розмірів доведеться оплатити 14800 руб, вага пластини буде становити близько 24,5 кг).

Вага поліуретану листового розміром 0,5*0,5 метра (товщина, мм вага, кг):

• 5 — 1,65;
• 10 — 3,12;
• 15 — 4,74;
• 20 — 5,9;
• 25 — 7,95;
• 30 — 9,2;
• 40 — 12,5;
• 50 — 15,5;
• 60 — 19,6;
• 80 — 24,5.

Оптова ціна поліуретанових стрижнів починається від 94 руб/шт (довжина 0,5 м, діаметр 20 мм, вага – 240 гр., імпортного виробництва). Вартість 1 кг поліуретанових стрижнів (вітчизняних) – від 690 грн. Поліуретановий стрижень діаметром 35 мм коштуватиме 335 грн. за штуку, 50 мм – 665 карбованців, 60 – 975, 80 мм – 1400 гривень, 100 – 2700, 150 мм – 6090, 200 мм – від 10810 гривень.

Ціна на спінений поліуретан починається від 400 гривень за кілограм.

Переваги і недоліки

В залежності від того, з чого складається поліуретан, він має як позитивні, так і негативні риси.

До переваг можна віднести:

• • Еластичність. За цим показником він впевнено обганяє гуму.
• • Зносостійкість. Завдяки цій якості він знайшов широке застосування у взуттєвій промисловості і у виготовленні різних коліс і роликів для складського обладнання. На сайті «МПласт» ви можете підібрати необхідні вироби за прийнятною ціною.
• • Поверхня має гладку структуру, що дозволяє зберігати товарний вигляд у процесі експлуатації.
• • З часом технічні характеристики залишаються незмінними (не схильний до старіння).
• • Стійкий до впливу більшості органічних розчинників.
• • Несприйнятливий до ультрафіолету.
• • Цього пластику можна надати різний коефіцієнт тертя. В залежності від потреб можливо створити слизьку поверхню або хороше зчеплення.
• • Простий при обробці. Допускає лиття, термічне формування, спінювання і інші способи.
• • Не пропускає повітря. Тонке покриття робить герметичним.
• • Є діелектриком. 2 мм не допускають пробою при додатку 20 кіловольт.

• • Нестійкість до середовищ, що містять ароматичні вуглеводні (бензол, толуол), а також до деяких кислот, скипидару та хлоровмісних складам.
• • Обмежене використання у виготовленні одягу і взуття з-за повітропроникності.
• • Набуває ламкість при довготривалому впливі негативних температур.
• • Має складну технологію утилізації.
• • З працею піддається вторинній переробці.

Особливості виготовлення представленого матеріалу

Існує 2 методу виготовлення поліуретану:

• Метод заливки — використовується для виготовлення панелей, блоків, елементів декору. Виконує властивості утеплювача.
• Метод розпилення — проводиться спеціальним обладнанням за допомогою піни або заливки. Такий спосіб входить у процес першого методу.

Зовнішній вид
Генератор має доступ до резервуарів для автоматичного змішування компонентів. Отримана маса направляється в камеру, яка з’єднана з розпилювачем і з іншим резервуаром для розливання суміші за формами. Під час формування поліуретану дозування суворо автоматизована.

Процес виробництва контролюється фахівцем. Вся інформація виводиться на цифровий екран. Напилення та заливки процеси, що протікають з швидкою швидкість. Це забезпечує високі показники. Обладнання просто в обслуговуванні. Процес автоматизації і високі технології дозволяють отримувати якісний поліуретан.

Де використовується поліуретан

Хімічні заводи випускають цей матеріал у трьох формах: тверда (листовий, прутковий, гранульований), текучий і пінистий. Перший використовується для виробництва прокладок, захисних манжет, втулок, сайлентблоків та ущільнювачів пресів. Велику популярність ця речовина придбало при виробництві безкамерних шин для спорттоварів (роликові ковзани, скейтборд), для дитячих колясок, технологічного устаткування (рохля, електрокари, складські візки, направляючі для транспортерів). Ці вироби в широкому асортименті представлені .

Рідкий використовується для герметичного антикорозійного покриття найрізноманітніших конструкцій: бетонних перекриттів, покрівлі, поверхні грохотів, транспортерних стрічок. Він застосовується, як компонент в складі герметиків, клею, лаку, фарби. При подальшій обробці шляхом вулканізації з нього виготовляють складні захисні елементи: молдінги і манжети.

Пінистий застосовується для утеплення будівель, технологічних пристроїв. З нього виходять легкі й еластичні підошви для спортивного взуття, малонагруженние шини. Перерахувати, що роблять з поліуретану, не представляється можливим. Цей матеріал широко затребуваний:

• • У важкій промисловості, де використовуються вибростенди, і де необхідно застосування умовно рухомих вузлів.
• • У будівельній галузі. Їм утеплюють поверхні будівель, створюють плівку, що захищає від атмосферних впливів.
• • В автомобілебудуванні. З нього роблять шини, сайлентблоки, манжети і прокладки, захисні кожухи.
• • В медицині. Широке поширення отримав з-за нейтральності. Вироби не виділяють шкідливі речовини і не реагують з лікарськими препаратами. Гнучкість і висока зносостійкість дозволяє застосовувати його в приготуванні протеза, презерватива, імплантата та покриття для обладнання (костиль, ліжко, поручень, інвалідна коляска).
• • В меблевій індустрії. Використовується у виробництві матраців, меблів для саду, кріплень, стільців і столів, елементів для декоративної обробки.
• • У виготовленні спортивних приладдя: бігових доріжок, роликів, обмежувачів в тренажерах, кросівок та кедів, протиковзких покриттів, просочення чохлів.
• • В легкій промисловості. З матеріалу виготовляються підошви для взуття, заклепки, килимки для ванної кімнати, ортопедичні устілки. Випускається тканина, що імітує натуральну шкіру.

З чого і як роблять поліуретан

Початковою сировиною для виробництва є нафта. З неї виділяються два основних компоненти – ізоціанати та полиол. Їх відсотковий склад, а також наявність добавок визначають фізичні властивості кінцевого продукту. В результаті може вийти тверда, рідка або тягуча субстанція, придатна для подальшої обробки, як звичайний полімер.

З заводу волокно надходить на переробку у вигляді гранул, прутків, аркуша або в рідкому стані. Спочатку надається відповідний колір і ступінь прозорості. Такі типи поставок дозволяють простими технологічними рішеннями виготовляти ту чи іншу продукцію, необхідну для споживача.

Виробництво

Поліуретан є похідним матеріалом від поліолів та ізоціанату – продуктів нафтохімічної промисловості. Для досягнення тих чи інших технічних властивостей до них додаються різні присадки, тобто при виробництві поліуретану як сировини необхідно враховувати його подальшу область застосування. Сьогодні він являє собою найбільш затребуваний полімер у світі у всіх великих сегментах промисловості. На ринку синтетичних полімерів представлений як зарубіжний, так і вітчизняний матеріал.

При виробництві виробів застосовуються такі технологічні прийоми як лиття, екструзія, пресування, заливка.

Методи формування

Покупцеві потрібно функціональне виріб, що має певні властивості. Для досягнення цього застосовуються способи обробки, які аналогічні роботи з усіма пластмасами.

Екструзія

Поліуретан полімер відмінно підходить для формування методом продавлювання. Під тиском нагріте і розм’якшений матеріал подається у вихідний отвір екструдера. В цій же зоні відбувається затвердіння. У результаті на виході виходить пруток з заданим перетином або плоский лист. Отриманий прокат нарізається або згортається в рулони.

Лиття

Цей метод є найпоширенішим. З допомогою нього виготовляються товари зі складною геометрією: втулки, опори, манжети, ущільнювачі, елементи для гідравліки і підшипники. Перевагою є легка автоматизація процесу, можливість випуску великих партій. Для виготовлення штучних деталей, розміри яких можуть бути до кількох тонн, використовується лиття на стенді. В оправу заливається розм’якшення маса, з подальшим затвердінням і придбанням стійкої форми.

Для прискорення процесу в автоматичних лініях застосовується підвищений тиск. Метод мало відрізняється від технології виробів з будь пластмаси. Часто необхідно покрити полімером заготовку з металу. Тоді розм’якшений поліуретан вручну або під контролем комп’ютера наноситься на річ. Остигаючи, шар стає пружним і створює захисну плівку.

Пресування

Підготовлений матеріал (листовий, прутковий або гранульований) подається на апарат, де методом екстремального тиску в обмеженому просторі надається форма. Процес може супроводжуватися попереднім нагріванням або розм’якшенням субстанції за рахунок стиснення. При цьому виходить деталь зі зміненими властивостями, має чітко задану геометрію. На виробництвах така дія контролюється за допомогою програмного забезпечення.

Заливка

Для випуску художніх або штучних виробів використовується метод природного лиття. Вручну у підготовлену оправлення міститься рідкий матеріал. Під впливом високої температури або реагентів пристрій застигає, зберігаючи необхідну конфігурацію. Таким способом можна зробити невелику серію будь-яких заготовок. Частіше застосовується для виготовлення великих форм і елементів декору.

Лиття виробів

Найпоширеніший спосіб виробництва виробів з поліуретану – це лиття. З його допомогою виготовляються такі продукти як втулки, манжети, кільця, підшипники, самозмазуючі деталі, запчастини підвіски, ущільнювальні елементи для гідравлічних і пневматичних механізмів. Великим плюсом виробництва полімерних виробів методом заливки є дешевизна форм, що робить готовий продукт привабливим за ціною.

У створенні виробів з даного полімеру методом лиття застосовуються три технології: ротаційне лиття, вільне лиття у форму і лиття під тиском.

Ротаційне лиття застосовується для покриття поліуретаном великих площ і деталей циліндричної форми. Полімер наноситься спеціальним обладнанням на обертовий вал, всю процедуру контролює комп’ютер. Ротаційне лиття проводиться без нагріву, є маловідходних виробництвом і дозволяє повністю підлаштуватися під завдання клієнта.

Вільне лиття застосовується для створення складних форм, в деяких випадках готовий виріб може важити півтонни. Завдяки комп’ютерному управлінню лиття у форму проходить під точним контролем дозування полімеру, його температури і тиску, під яким він надходить. Це дозволяє виготовляти вироби високої якості.

Для вільного лиття застосовуються силіконові форми, і цей метод використовують для створення виробів обмеженими серіями. Перевага лиття – маленькі тимчасові витрати і низька вартість готового продукту.

Лиття під тиском дозволяє прискорити виробництво, воно необхідне для створення великих партій. Цей метод підходить не тільки для поліуретану, але і інших полімерів.

Особливості та цікаві факти

Вперше поліуретан був отриманий в 40-х роках в Європі. В ході довгих лабораторних досліджень відомий хімік, вчений та інженер Байєр Отто Георг Вільгельм отримав раніше невідомий матеріал з приголомшливими технічними властивостями.

В цьому ж році був створений перший завод, і новий полімер був випущений на ринок. Але широке застосування він знайшов тільки через 20 років, коли його стали повсюдно використовувати в різних галузях промисловості. Американські компанії Union Carbide і Mobay Chemical Corporation були першими, хто почав виробляти поліуретан і вироби з нього.

Переробка на вторсировину

Стійкість до атмосферних впливів і до впливу агресивних середовищ є проблемою при вторинній переробці уретанових еластомерів. У природних умовах вони не розкладаються десятиліттями. Здатність протистояти ультрафіолету і озону робить цей вид пластику вічним забруднювачем навколишнього середовища. Тому гостро постало питання про рециркуляції.

Існують кілька методів вирішення проблеми:

• • Спалювання. Як всі вуглеводні, полімер добре піддається високотемпературного окислення. Але технологічні присадки містять речовини, небезпечні для екології. При горінні продукти розпаду потрапляють в атмосферу.
• • Фізичний спосіб. Подрібнені вироби знайшли застосування в будівництві, як добавка в бетон, асфальт. За рахунок цього вони набувають друге життя.
• • Переплавлення. При нагріванні відходів надається необхідна форма і знову пускається в обіг. Недоліком даного методу є те, що з різнорідних складових важко отримати продукт із чітко заданими характеристиками.
• • Гліколіз – процес розщеплення довгих молекул при високій температурі в присутності каталізаторів. На виході виходить коротко молекулярні сполуки, які в подальшому знаходять службу в промисловості (виробництво фарб, лаків, добавок у асфальтобетон).
• • Хімічний спосіб. Це розщеплення ланцюжків за допомогою реагентів. Метою є отримання речовини, придатного для подальшого використання.

Неординарність і цікаві факти щодо застосування поліуретану

Можливість надати матеріалу різноманітні характеристики дозволила йому з’явитися в багатьох галузях. Займаючись спортом, ми використовуємо вироби з цього полімеру. З нього робиться одяг, взуття, медичне обладнання. У сучасному транспорт (автомобілі, літаки, залізничні вагони) давно використовують унікальні властивості цієї субстанції. Її невразливість стала проблемою для екології. Кілька років тому був виявлений вид грибів, для життя яких достатньо наявність цього пластику. Pestalotiopsis microspora успішно розкладає поліуретан, при цьому його можна вживати в їжу. Гурмани стверджують, що за смаком він нагадує хліб. Може бути, в майбутньому це стане вирішенням проблеми утилізації.

Пінополіуретан

Осібно серед всіх поліуретанів варто пінополіуретан. ППУ входить до класу газонаповнених пластмас, вони ж пінопласти. Такі пластики складаються з повітря або іншого газу на величину близько 90 відсотків за обсягом. ППУ ділиться на дві великі групи: жорсткий або інтегральний пластик м’який (еластичний) пінополіуретан або поролон.

Рис.2. Застосування еластичного ППУ в меблів

ППУ цікавий тим, що його синтез зазвичай відбувається на місці, а не в заводських умовах (при цьому меблевий поролон або труби в ППУ ізоляції все-таки виробляються на заводах). Пінополіуретан синтезується при змішуванні поліолів та полиизоционата з отриманням високонаполненной вуглекислим газом полімерної матриці.

ППУ біологічно нейтральний, небезпека може представляти його компонент високотоксична речовина ізоціанати, у разі якщо він узятий у надлишку. При застосуванні антипіренів в компонентах поліуретану матеріал не підтримує горіння і гасне при видаленні полум’я.

Related posts

Як використовується Стіродур для утеплення будинків?

У сучасному світі питання енергоефективності та збереження тепла у будинках набуває все більшого значення. Один із.

Паркетна дошка інженерна: все, що ви хотіли знати

Паркетна дошка інженерна — це виготовлена з декількох шарів деревини та інших матеріалів підстилаюча підлогова покрівля.

Монтаж Сантехніки «Під Ключ»: Забудьте Про Головний Біль та Зайві Турботи!

Коли настав час встановлювати нову сантехніку або робити ремонт в ванній кімнаті чи кухні, одне питання.