Применение и свойства полиуретана

Появившийся на рынке промышленного сырья относительно недавно, полиуретан мгновенно завоевал популярность и спровоцировал ряд вопросов: что это за материал, каковы его свойства, для чего он применяется. Полиуретан можно поставить в один ряд с каучуком и резиной. Он встречается в нескольких субстанциях: жидкой, твердой, в том числе формованные листы. Синтезируемый полимер может переходить из одного состояние в другое, при этом восстанавливая свои форму и свойства за счет поразительной эластичности. Востребованность материала обоснована не только его доступной ценой, но и универсальной сферой применения. Он используется в строительстве, в мебельном производстве, автомобильной отрасли, а также при изготовлении труб для нефте- и газопроводов. Не может не впечатлять и морозостойкость разных типов полиуретанов: они предполагают эксплуатацию при температурном диапазоне от – 60°C до +80°C. Какие же делают изделия из пластмасс этого вида? Какая история происхождения у полиуретана? Об этом вы узнаете из нижеследующей статьи.

История создания материала

Производство полиуретана началось более 85 лет назад. Первый образец был получен в ходе успешно проведенных экспериментов по синтезированию вещества из диизоцианта и жидкого полиэфира. Во главе исследования стоял всемирно известный ученый из Германии – химик-технолог Отто Байер. Изобретенный им полиуретан значительно превосходил по своим характеристикам все существующие на тот момент пластмассы. Исследования должны были продолжиться, так как ученый хотел получить искусственные волокна и пену, которая бы обладала высокой эластичностью. Но наступившая в 1939 г. Вторая Мировая война приостановила производства нового вещества. Но несмотря на активные боевые действия уже в то время полиуретан нашел себе применение: его использовали в небольших объемах в качестве защитного покрытия самолетов.

После завершения войны ученая группа вновь вернулась к исследованиям и изготовлению нового вида пластмасса в промышленных масштабах в 1954 году. Технологии производства базировалась на синтезе диизоцианта толуола и полиолы полиэстра. И уже в 1960-х гг. при материальной поддержке крупных успешных американских компаний Mobay и Union Carbide начался масштабный выпуск разных видов полиуретана.

Любопытно то, что более востребованный сегодня вспененный полиуретан изобрели совершенно случайно. При производстве очередной партии пластмасс в емкость, где происходила химическая реакция, попала вода. Результат был непредсказуемый, и дал толчок для изобретения абсолютного нового типа полиуретана, который сегодня занимает 85% от общей массы производимого материала.

Характеристики и свойства материала

В категорию «полиуретаны» входят разные типы веществ. Это огромный класс синтезируемых полимеров, в молекулах которых есть уретаны. Отличия в молекулярной структуре объясняют разные характеристики и свойства материалов. Однако общими чертами для всей группы полимеров остаются:

• вязкость;
• высокая эластичность;
• упругость: способность растягиваться и принимать начальную форму;
• твердость: материал активно применяют там, где наблюдаются существенные механические нагрузки;
• поразительная износостойкость: полиуретаны можно шлифовать, полировать, обрабатывать абразивными веществами;
• стойкость к деформациям: максимальные показатели прочности достигают 50 Мпа;
• экологичность: пластмассы этого типа не склонны к образованию плесени, сырости, грибков и патогенных микроорганизмов;
• не поддаются воздействию масел, химически агрессивных жидкостей, включая растворители;
• податливость форме: из полиуретана можно делать продукцию любого размера и конфигурации. Поэтому он так активно применяется при литье пластика на заказ.

Плюсы и минусы

Полиуретан относится к универсальным эластомерам, которые в виду множества плюсов и незначительных минусах широко применяются в качестве конструкционного материала. В числе преимуществ материала:

• легкий вес по сравнению с металлами;
• диэлектрические свойства: не проводит электричество;
• не поддается воздействию абразивных веществ;
• шумоподавление и звукоизоляция: полиуретаны активно применяются в качестве шумоизоляции в автомобильной и строительной отрасли, а также укладываются на пол при обустройстве звукоизоляции в домах и квартирах;
• длительный срок эксплуатации;
• способность выдерживать большие нагрузки;
• упругость и возвращение в первоначальную форму;
• не меняется структуры и формы при взаимодействии с маслами;
• отталкивает грязь;
• имеет широкий температурный диапазон эксплуатации: от –60С до +80С.

Сопоставляя полиуретан с прочими пластиками можно выделить в его плюсы и поразительно доступную цену при его высоких характеристиках. Из него можно формовать изделия разных очертаний. Производство в виду повышенного интереса со стороны потребителей выделяется мгновенной окупаемостью и высокой рентабельностью.

К недостаткам полиуретана относят:

• ограничения по диапазону эксплуатации (не менее –60С и более +80С);
• продолжительный процесс отверждения (до 48 ч);
• трудоемкость вторичной переработки.

Главным минусом полиуретана при всех его положительных свойствах считается сложность утилизации пластиковых изделий на вторичное сырье. Использовать его можно только после переплавки. При этом плавление полиуретана сопряжено с внушительными энергозатратами. Формованные изделия предварительно измельчаются на гранулы, которые впоследствии плавятся, а из них отливается необходимая продукция.

Производство полиуретана

Чтобы получить полиуретан, потребуется смешать такие ингредиенты, как:

• полиол;
• полиэфирамины;
• изоциант;
• красители.

После чего смесь подогревается до конкретной отметки и остывает. При необходимости жидкую массу могут залить в специальные формы для придания определенных очертаний плитам. К технологиям изготовления полиуретанов относят: литье, экструзию, прессование. Эластичность материала задается в ходе производства. В настоящее время основными поставщиками компонентов для пластиков выступают: США, Россия, Германия, Италия. Выделяют такие виды полиуретанов: твердый, жидкий, вспененный, напыляемый, а также в форме стержней, плит, листов, пластин.

Где используется

Универсальный эластомер из-за своих уникальных свойств обладает широкой сферой применения:

• листовой: основа для изготовления штампов для прессов, роликов, валов, колес, защитных элементов;
• жидкий: реализуется в формате спрея для покрытия различных поверхностей с целью защиты – корпусов оборудования, кузовов автомобилей, баков и резервуаров. Полиуретан в этом виде входит в состав клеев, красок, лаков и герметиков. Помимо прочего из него отливаются формы для штамповки в последующих изделий из бетона, гипса, воска.
• вспененный полиуретан: из него делают теплоизолирующие материалы, подложки для напольных покрытий и стеновые панели для звукоизоляции и теплоизоляции.

Плюсы полиуретана объясняют его применение в многочисленных отраслях промышленности: строительной, автомобильной, медицинской, обувной, текстильной. Материал служит основой при изготовлении всевозможных востребованных для населения изделий. Теперь вы знаете, что это за материал полиуретан, каковы его достоинства и недостатки, область использования и виды.