ПОЛИУРЕТАНЫ

Содержание
  1. Полиуретан: что это за материал, характеристики, состав, применение
  2. Что представляет и чем хорош
  3. Полиуретан технические характеристики: химические и физические свойства
  4. Что это такое полиуретан, химический состав материала и свойства
  5. Физические качества
  6. Виды полиуретана
  7. Адипрены
  8. Вулколланы
  9. Вулкопрены
  10. Технические характеристики
  11. Преимущества и недостатки
  12. Где используется полиуретан
  13. Из чего и как делают полиуретан
  14. Методы формовки
  15. Экструзия
  16. Литье
  17. Прессование
  18. Заливка
  19. Переработка во вторсырье
  20. Неординарность и интересные факты по применению полиуретана
  21. Полиуретаны
  22. Изоцианаты
  23. Гидроксилсодержание соединения
  24. Свойства и применение полиуретанов
  25. Литьевые изделия из полиуретанов
  26. Физико-механические показатели изделий из литьевых полиуретанов приведены ниже:
  27. Техника безопасности при производстве полиуретанов и защита окружающей среды
  28. Мировой рынок полиуретанов
  29. Полиуретан – что это такое, применение, свойства
  30. Свойства полиуретана
  31. Области применения
  32. Производство
  33. Литье изделий
  34. Особенности и интересные факты
  35. Полиуретан: применение и свойства
  36. История создания полиуретана
  37. Физические свойства полиуретана
  38. Достоинства и недостатки материала
  39. Общие плюсы полиуретана
  40. Как производится полиуретан и полуфабрикаты из него
  41. Области применения полиуретана и его производных
  42. Вторая жизнь полиуретана

Полиуретан: что это за материал, характеристики, состав, применение

ПОЛИУРЕТАНЫ

16.04.2019

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.

Источник: https://m-plast.ru/blog/sklad-obzor/poliuretan-chto-eto-za-material-kharakteristiki-so/

Полиуретаны

ПОЛИУРЕТАНЫ

Полиуретан — это гетероцепный полимер, в макромолекуле которого присутствует уретановая группа —N(R)—C(O)O—, где R = Н, алкилы (-СН3,-С2Н5 и т.д.

), арил (-С6Н5) или ацил. Кроме того, в макромолекулах полиуретанов могут содержаться простые и сложноэфирные функциональные группы, мочевинная, амидная группы.

 Полиуретаны относятся к синтетическим эластомерам.

Полиуретанами называют высокомолекулярные соединения, содержащие в основной цепи макромолекулы уретановые группировки:

Наиболее распространенным методом синтеза полиуретанов является ступенчатая (миграционная) полимеризация ди- или полиизоцианатов с соединениями, содержащими две или несколько гидроксильных групп. В качестве таких гидроксилсодержащих соединений чаще всего используют простые или сложные полиэфиры. Получаемые в этом случае полиуретаны называют полиэфируретанами.

В настоящее время производство полиуретанов растет очень быстрыми темпами и достигло значительных масштабов, особенно в технически развитых странах.

Изоцианаты

Промышленные способы получения алифатических и ароматических ди- и триизоцианатов основаны на фосгенировании соответствующих ди- и триаминов:

Наиболее широкое применение в производстве полиуретанов находят толуилен-2,4-диизоцианат (I), гексаметилендиизоцианат (II) и 4,4′-дифенилметандиизоцианат (III):

Иногда изоцианаты переводят в «скрытую» форму. Такие «скрытые», или «блокированные», изоцианаты получаются, например, при взаимодействии изоцианатов с фенолами:

При нагревании до температуры выше 100 °С эти соединения распадаются на исходные компоненты. В качестве нелетучих «скрытых» полиизоцианатов применяют также продукты взаимодействия изоцианатов с триметилолпропаном, капролактамом, фталамидом, 2-меркаптобензтиазолом и др.

В качестве исходных соединений с изоцианатными группами в последнее время используют продукты олиго- и циклотримеризации диизоцианатов.

Например, олигомеры и тримеры изоцианатов при реакции с гликолями, простыми и сложными полиэфирами образуют полиуретаны сетчатого строения.

Использование олигомеров и тримеров изоцианатов имеет ряд технологических преимуществ, обусловленных их пониженной летучестью (меньшей, чем у диизоцианатов). При этом получают полиуретаны с более высокой теплостойкостью.

Гидроксилсодержание соединения

В качестве гидроксилсодержащих соединений используют простые и сложные полиэфиры, простые политиоэфиры, полиацетали, касторовое масло и его производные, а также низкомолекулярные гликоли.

Полиоксипропилендиол — простой полиэфир с концевыми гидроксильными группами — получают полимеризацией пропиленоксида в присутствии щелочей или алкоголятов щелочных металлов. В качестве исходного гидррксилсодержащего соединения используют пропиленгликоль или дипропиленгликоль. Полимеризация протекает по схеме

где В–гидроксил– или алкоголят-ион.

Полиоксипропилентриолы получают из пропиленоксида и низкомолекулярных трехатомных спиртов — триметилолпропана, глицерина и гексантриола-1,2,6— в присутствии щелочи или алкоголята соответствующего спирта.

На основе пропиленоксида или смеси этиленоксида и пропиленоксида и многоатомных спиртов (пентаэритрита, сорбита, маннита, левоглюкозана, дульцита и др.) получают полифункциональные простые полиэфиры, содержащие более трех гидроксильных групп.

В качестве гидроксилсодержащих соединений используют также простые полиэфиры, получаемые путем полимеризации тетрагидрофурана, совместной полимеризацией тетрагидрофурана с пропиленоксидом и продукты типа О-пропилглицерина.

Для синтеза сложных полиэфиров обычно используют адипиновую и себациновую кислоты, фталевую кислоту и ее ангидрид, а из многоатомных спиртов — диолы (этилен-, пропилен- и диэтиленгликоли) и триолы (глицерин, гексантриол-1,6,6 и триметилолпропан).

Введение избытка многоатомного спирта приводит к обрыву цепи и получению низкомолекулярного полиэфира с высоким содержанием гидроксильных групп. При небольшом избытке многоатомного спирта получаются продукты более высокой молекулярной массы с уменьшенным содержанием гидроксильных групп.

В производстве полиуретанов применяют в основном сложные полиэфиры молекулярной массы 800—2100.

Из низкомолекулярных гликолей наибольшее применение в производстве полиуретанов нашел бутиленгликоль. На основе гликолей, содержащих n-фениленовые и 1,4-циклогексиленовые группы, можно получать полиуретаны с повышенной температурой плавления и большей водостойкостью, но они не нашли широкого применения в технике.

В промышленности бутиленгликоль (бутандиол-1,4) получают гидрированием бутиндиола-1,4, в водном растворе при 20—30 МПа и 110—130 °С над катализатором Ni/Cu/Mg/Si02:

Процесс образования полиуретанов может протекать как в массе, так и в среде растворителей (хлорбензол, толуол, диметилформамид и др.)

При взаимодействии бифункциональных мономеров, например, диизоцианатов и гликолей, образуются полимеры линейного строения:

При взаимодействии мономеров с функциональностью больше двух образуются полимеры разветвленного или пространственного строения.

Синтез полимера на основе гексаметилендиизоцианата и бутиленгликоля проводят следующим образом. В реактор, снабженный рубашкой и мешалкой, загружают бутиленгликоль, нагревают его до 85—90 °С в атмосфере азота при интенсивном перемешивании и затем добавляют небольшими порциями в течение 30—60 мин гексаметилендиизоцианат.

После окончания экзотермической реакции температуру повышают и образовавшийся полимер выдерживают при 190—210 °С до полного завершения реакции. Процесс контролируют по вязкости расплава или раствора пробы в м-крезоле.

По окончании реакции полимер вакуумируют (остаточное давление 2,6—5,2 кПа) для удаления пузырьков газа, выдавливают из реактора сжатым азотом в виде ленты, охлаждают, дробят на куски и высушивают.

Синтез линейного полиуретана в смеси растворителей (хлорбензола и дихлорбензола) проводят следующим образом.

Раствор бутиленгликоля нагревают до 60 °С, после чего постепенно добавляют эквимольное количество гексаметилендиизоцианата и нагревают реакционную смесь до кипения.

Затем смесь выдерживают в течение 4—5 ч при температуре кипения.

Образовавшийся полимер выпадает в осадок в виде порошка или хлопьев; его отфильтровывают, обрабатывают острым паром для удаления остатков растворителей и высушивают в вакууме при 65 °С.

Свойства и применение полиуретанов

В зависимости от природы исходных компонентов и строения макромолекул полиуретаны могут быть термопластичными и термореактивными, а изделия — пластичными и хрупкими, мягкими и твёрдыми.

Линейные полиуретаны на основе низкомолекулярных гликолей обладают способностью к волокнообразованию; при вытяжке за счет ориентации макромолекул и увеличения степени кристалличности полимера происходит упрочнение волокон.

Прочностьлинейных полиуретанов обусловлена в значительной степени наличием водородных связей, возникающих между полярными карбонильными и иминными группами соседних макромолекул. Уменьшение количества таких межмолекулярных водородных связей способствует снижению степени кристалличности полимера, а следовательно, и снижению его температуры размягчения и механической прочности.

Атомы кислорода в главных цепях полиуретанов вызывают снижение температуры плавления (размягчения) линейных полиуретанов и улучшают их растворимость в органических растворителях.

Присутствие атомов кислорода в цепи придает полиуретанам эластичность (гибкость) и, следовательно, улучшает перерабатываемость в изделия.

Полиуретаны имеют низкое влагопоглощение, достаточную морозостойкость, хорошие адгезионные свойства и высокую износостойкость. Все эти свойства обусловили широкое применение полиуретанов в народном хозяйстве.

Из полиуретанов изготовляют эластичные, стойкие к старению волокна и пленки. Для получения защитных покрытий и эмалирования проводов, в производстве мебели и обуви используют полиуретановые клеи и лаки, обладающие высокой теплостойкостью, водо- и атмосферостойкостью.

Находят применение полиуретановые компаунды — многокомпонентные системы, наполненные минеральными или органическими наполнителями, перерабатываемые методом свободной заливки и не требующие обычно для отверждения дополнительного нагрева.

Полиуретановые эластомеры на основе олигомерных простых и сложных полиэфирполиолов с молекулярной массой 1000—3000 обладают масло- и бензостойкостью, высокой эластичностью, сочетающейся с довольно большой прочностью (относительное удлинение при разрыве 500—1000%, разрушающее напряжение при растяжении 19,6—49,0 МПа).

Полиуретановые эластомеры отличаются высокой стойкостью к истиранию, что очень важно при эксплуатации таких изделий, как шины, конвейерные ленты для горнодобывающей промышленности и т. п.

Однако основное применение полиуретаны находят в производстве пенополиуретанов.

Литьевые изделия из полиуретанов

Для получения литьевых изделий используют линейные полиуретаны на основе гексаметилендиизоцианата и бутиленгликоля. Из полиуретанов с молекулярной массой 13 000—15 000 вырабатывают волокна. Из более высокомолекулярных продуктов литьем под давлением изготовляются различные детали.

Физико-механические показатели изделий из литьевых полиуретанов приведены ниже:

  • Кажущаяся плотность: 1210 кг/м3;
  • Разрушающее напряжение при растяжении: 49,0—58,7 Мпа;
  • Разрушающее напряжение при сжатии: 78,4—83,2 Мпа;
  • Разрушающее напряжение при изгибе: 69,0—78,4 Мпа;
  • Ударная вязкость: 49,4 кДж/м2;
  • Температура плавления: 176—180 °С;
  • Теплостойкость по Мартенсу: 60 °С;
  • Коэффициент теплопроводности: 0,31 Вт/м·К;
  • Удельное объемное электрическое сопротивление: 1·1014—2·1014 Ом·см;
  • Тангенс угла диэлектрических потерь при 106 Гц: 0,014—0,020;
  • Диэлектрическая проницаемость при 106 Гц: 4,5—4,8;
  • Электрическая прочность: 20—25 кВ/мм;
  • Усадка при литье: 1,0—1,2 %;
  • Водопоглощение (максимальное): %.

Линейные полиуретаны перерабатывают в изделия (пленки, листовые материалы, тонкие пластины) при 180—185 °С. Изделия могут работать длительное время при 100—110 °С и высокой влажности; их применяют в радио- и электротехнической промышленности.

Техника безопасности при производстве полиуретанов и защита окружающей среды

При производстве пенополиуретанов воздух может быть загрязнен толуилендиизоцианатом, особенно при получении пенополиуретанов методом напыления. Толуилендиизоцианат является токсичным веществом, оказывающим раздражающее действие на кожу, слизистые оболочки дыхательных путей и глаз.

Толуилендиизоцианат — аллерген, который может вызывать бронхиальную астму и экземы. Симптомы отравления проявляются в кашле, загрудинных болях и хрипах в легких.

Процессы приготовления смесей, получения и вызревания блоков полиуретанов должны проводиться в вентилируемых помещениях.

Мировой рынок полиуретанов

По данным информационно-аналитической компании Ceresana, объем мирового рынка полиуретанов составлял в 2014 году порядка $50 млрд.

Ожидается, что в период с 2015 по 2022 год среднегодовой темп прироста данного рынка будет составлять 4,8%, что (в конечном итоге) позволит достигнуть отметки в $74 млрд.

Как и в случае с большинством полимерных материалов, ключевыми потребителями полиуретна являются: автомобильная промышленность, строительная индустрия, а также производство мебели и постельных принадлежностей.

Список литературы: Вандерберг Э. Пластмасса в промышленности и в технике. М., Машиностроение, 1964. 196 с. Домброу Б. А. Полиуретаны. М., Госхимиздат, 1961. 152 с. Лафенгауз А: П., Юоичева Е. Я.— В кн.: Пенопласта. М., Оборонгиз, 1960, с. 117; Павлов В. В., Горячев М, С, Дурасова Т. Ф. Там же, с. 131. Коршак В. В., Фрунзе Г. М.

Синтетические гетероцепные полиамиды. М., изд.-во АН СССР, 1962. 523 с. Кузнецов Е, В., Прохорова И, Я. Альбом технологических схем производства полимеров и пластмасс на их основе. Изд. 2-е. М., Химия, 1975А74 с. Лосев И. Я. Тростянская Е. Б. Химия синтетических полимеров. Изд. 2-е. М., Химия, 1971. 615 с. Николаев А. Ф.

Синтетические полимеры и пластические массы на их основе. Изд. 2-е, М.~Л., Химия, 1966. 768 с. Саундерс Дж. X., Фриш К. /С. Химия полиуретанов. Пер. с англ./Под ред. X. М. Энтелиса. М., Химия, 1968. 470 с. Керча Ю. Ю. Физическая химия полиуретанов. Киев, Наукова думка, 1979, 220 с. Берлин А. А., Шутов Ф. А. Упрочненные газонаполненные пластмассы. М.

, Химия, 1980. 192 с. Композиционные материалы на основе полиуретанов. Пер. с англ./Под ред. Ф. А. Шутова. М, Химия, 1982. 214 с. Дементьев А. Г., Тараканов О. Г. Структура и свойства пенопластов. М., Химия, 1983. 208 с. Берлин А. А., Шутов Ф. А. Пенополимеры на основе реакционноспособных олигомеров М., Химия, 1977, 116 с.

Мировой рынок полиуретана составит $74 млрд к 2022 году – Новости MPlast.by, 22 февраля 2016 года

Коршак В.В.
Источник: Коршак В.В., Технологии пластических масс, 3-е издание, 1985 год
Дата в источнике: 1985 год

Источник: https://mplast.by/encyklopedia/poliuretanyi/

Полиуретан – что это такое, применение, свойства

ПОЛИУРЕТАНЫ

Полиуретан называют материалом будущего. Его свойства настолько многообразны, что практически не имеют границ. Он одинаково хорошо работает в привычной нам среде и при пограничных и экстремальных условиях.

Свойства полиуретана

Его основу составляют два типа сырья — это полиол и изоцианат. Этот синтетический полимерный материал входит в группу полиэфир-полиолов и его свойства, и технические характеристики зависят от молекулярной структуры. Также полиуретан является эластомером, материалом, который после растяжения возвращается в свое исходное состояние.

Особые свойства ему придают многочисленные добавки, которые, вступая в реакцию, усиливают эластичность, придают мягкость или твердость, стойкость к температурным перепадам.

Так полиуретан имеет несколько разных состояний, он производится в виде вязкой жидкости, мягкой резины, твердого пластика, может иметь высокую или низкую степень эластичности.

Вне зависимости от того, в какой форме представлен материал в дальнейшем он не изменяется вследствие влияния тепловых или механических воздействий, при необходимости изделие может, например, растягиваться, но после всегда возвращается к своей изначальной форме.

Полиуретан также устойчив к контакту с химическими жидкостями, маслами, ультрафиолетовыми лучами, бактериями и грибками. Его успешно применяют на Крайнем севере и в жарких странах, в создании гидравлических устройств и в космической отрасли, в строительстве и инженерии.

Области применения

Полимерный материал имеет очень широкую и многообразную сферу применения. Его используют в различных формах, как правило, это: листовой материал, жидкий или в виде пенополиуретана.

Из листового производят футеровочные элементы, детали прессов, покрытия для роликов, колес, валов, кольца уплотнителей, манжеты, пробки и т.д. Пористые уплотнители, наполнители, поролон изготавливаются из вспененного полиуретана.

Жидкий или в виде спрея применяют для покрытия бетонных конструкций, вагонов, кузовов и кабин машин, люков, кровли.

Еще его включают в состав герметиков, клеев, лаков, красок, средств для тепло- и гидроизоляции, а также используют при производстве молдингов – форм для литья изделий.

Сегодня функционирование многих отраслей промышленности уже невозможно без участия полиуретана, его использование поспособствовало развитию новых технологий и снижению производственных затрат.

В тяжелой промышленности этот материал нужен для производства амортизирующих элементов.

В строительстве полиуретан незаменим в создании антискользящих покрытий, вибростойких поверхностей, фасадных долговечных конструкций. В горном и карьерном деле заменяет каучук и даже сталь.

Полимер широко применяется в автомобильной промышленности. Из него производят покрышки, малоустойчивые элементы механизмов, сайлентблоки, валы, подшипники и многое другое.

В мебельной отрасли он нужен при производстве матрасов, крепежа, прокладок и уплотнителей, литых стульев и кресел, садовой мебели, декоративных элементов.

Полиуретан востребован в текстильной и обувной промышленности, из него изготавливают подошвы, водонепроницаемые и защитные чехлы, молнии и заклепки, ковры и стельки. Из него даже создают одежду, например, полиуретан 100 – это превосходная имитация натуральной кожи, такая же мягкая, экологичная, легкая, только более долговечная.

В медицине из него изготавливают презервативы, протезы, импланты, элементы и покрытия для костылей, кроватей, колясок. Редкое медицинское оборудование обходится без деталей из данного материала.

Широкое применение полиуретан нашел и в производстве спортивного инвентаря, покрытия беговых дорожек и покрытий стадионов.

Производство

Полиуретан является производным материалом от полиола и изоцианата – продуктов нефтехимической промышленности.

Для достижения тех или иных технических свойств к ним добавляются различные присадки, то есть при производстве полиуретана как сырья необходимо учитывать его дальнейшую область применения.

Сегодня он представляет собой самый востребованный полимер в мире во всех крупных сегментах промышленности. На рынке синтетических полимеров представлен как зарубежный, так и отечественный материал.

При производстве изделий применяются такие технологические приемы как литье, экструзия, прессование, заливка.

Литье изделий

Самый распространенный способ производства изделий из полиуретана – это литье.

С его помощью изготавливаются такие продукты как втулки, манжеты, кольца, подшипники, самосмазывающиеся детали, запчасти подвески, уплотнительные элементы для гидравлических и пневматических механизмов.

Большим плюсом производства полимерных изделий методом заливки является дешевизна форм, что делает готовый продукт привлекательным по цене.

В создании изделий из данного полимера методом литья применяются три технологии: ротационное литье, свободное литье в форму и литье под давлением.

Ротационное литье применяется для покрытия полиуретаном больших площадей и деталей цилиндрической формы. Полимер наносится специальным оборудованием на вращающийся вал, всю процедуру контролирует компьютер. Ротационное литье проводится без нагрева, является малоотходным производством и позволяет полностью подстроиться под задачи клиента.

Свободное литье применяется для создания сложных форм, в некоторых случаях готовое изделие может весить полтонны. Благодаря компьютерному управлению литье в форму проходит под точным контролем дозирования полимера, его температуры и давления, под которым он поступает. Это позволяет производить изделия высокого качества.

Для свободного литья применяются силиконовые формы, и этот метод используют для создания изделий ограниченными сериями. Преимущество литья – маленькие временные затраты и низкая стоимость готового продукта.

Литье под давлением позволяет ускорить производство, оно необходимо для создания больших партий. Этот метод подходит не только для полиуретана, но и других полимеров.

Особенности и интересные факты

Впервые полиуретан был получен в 40-х годах в Европе. В ходе долгих лабораторных исследований известный химик, ученый и технолог Байер Отто Георг Вильгельм получил ранее неизвестный материал с ошеломляющими техническими свойствами.

В этом же году был создан первый завод, и новый полимер был выпущен на рынок. Но широкое применение он нашел только через 20 лет, когда его стали повсеместно использовать в различных отраслях промышленности. Американские компании Union Carbide и Mobay Chemical Corporation были первыми, кто начал производить полиуретан и изделия из него.

Источник: https://polimerinfo.net/poliuretan-chto-eto-takoe/

Полиуретан: применение и свойства

ПОЛИУРЕТАНЫ

Полиуретан – современное и востребованное в промышленности сырье, которое можно поставить в один ряд с резиной, каучуком, металлом. Полиуретан используется в различных формах: в жидком, твердом, включая формованные листы. Большую популярность этот материал приобрел благодаря особенностям получения, универсальным свойствам, а также доступности.

Итак, знакомимся, полиуретаны: состав, свойства, производство, применение.

История создания полиуретана

Впервые полиуретан был получен в 1937 году. Известный немецкий химик-технолог Отто Байер синтезировал его из диизоцианта и жидкого полиэфира. Полученное вещество превосходило по многим свойствам существующие тогда пластмассы.

Дальнейшие исследования в этом направлении были направлены на получение искусственных волокон, а также пены, обладающей высокой эластичностью. Но задуманное пришлось отложить в связи с начавшейся Второй Мировой.

Но уже тогда полиуретаны начали использовать, например, в незначительных количествах их применяли для покрытия самолетов.

Вновь к совершенствованию технологии и изготовлению полиуретана в промышленных масштабах вернулись лишь в 1954 году, с помощью Mechatronic Engineering. Для синтеза применялся диизоциант толуола и полиолы полиэстра. Массовое производство стартовало в 60-х годах с подачи известных американских компаний Mobay и Union Carbide.

Занимательно, что вспененный полиуретан, обладающий высокой эластичностью, был получен случайным образом. В смесь, подготовленную для реакции, попала вода. Результат был непредсказуем и дал начало производству нового материала.

Физические свойства полиуретана

  • Высокая твердость. Это дает возможность применять материал там, где на него оказываются значительные механические нагрузки.
  • Превосходная износостойкость. В том числе к воздействию абразивных веществ, применяемых для шлифовки, полировки и прочих видов обработки материалов.
  • Значительная эластичность.

    При том, что твердость материала остается высокой.

  • Устойчивость к деформациям, которая обеспечивается значениями прочности до 50 МПа.
  • Полиуретан – неблагоприятная среда для образования плесени, грибков, микроорганизмов.
  • Не изменяет свойства при воздействии масел, растворителей.

  • Метод литья позволяет изготавливать из полиуретана продукты любого размера и конфигурации.

Достоинства и недостатки материала

Полиуретан имеет массу преимуществ, в сравнении с прочими наиболее распространенными материалами.

  • Он легче, чем металлы, эластичнее, не является проводником электричества, не поддается воздействию абразивов. Изготовленные из полиуретана механизмы производят меньше шума, чем металлические, они не требуют больших затрат при ремонте и обслуживании.
  • Полиуретан имеет более долгий срок эксплуатации, в сравнении с резиной. Он способен выдерживать значительнее нагрузки, скорее, чем резина возвращает первоначальную форму после внешнего воздействия, эластичен, не видоизменяется при взаимодействии с маслами, не притягивает так сильно грязь, как резина.
  • В сравнении с пластиками свойства материала полиуретана также более практичны. Он устойчив к механическому воздействию, обладает значительной упругостью и не поддается абразивам. Этот материал сохраняет эластичность даже при экстремально низких температурах. Из него проще формировать материал с толстыми слоями.
  • Полиуретан выделяется среди всех указанных материалов и по соотношению цены и качества. Применяя его при производстве разнообразных механизмов, удается удешевить себестоимость продукции.

Общие плюсы полиуретана

  • Небольшая масса. Это позволяет уменьшить общий вес готовых изделий.
  • Устойчивость к внешним воздействиям среды, химических составов.
  • Возможность производства материала с определенным показателем коэффициента трения.
  • Неспособность проводить электричество.
  • Способность значительно растягиваться.
  • Возможность использования при критичных температурах, в том числе краткосрочно при температуре до 100°C.
  • Долговечность.
  • Твердость.
  • Износоустойчивость.

Минусы у этого материала также имеются. Главный из них – сложность утилизации. Прочие же могут формироваться из плюсов в неподходящих условиях.

Так, резиновые детали могут быть более мягкими, в сравнении с полиуретаном. Иногда это преимущество, например, при конструировании и эксплуатации подвески. Полиуретановые сайлентблоки придают ей больше жесткости. А при применении этого материала в декоре можно получить некачественный рисунок из-за того, что вспененная структура усаживается.

Обувь, изготовленная с применением

Как производится полиуретан и полуфабрикаты из него

Полиуретан бывает различных форм. Он может быть жидкий, твердый, выпускающийся в форме стержней, листов, пластинок, а также вспененный (всем знакомый пенопласт, поролон). Есть также напыляемый.

Жидкий полиуретан

Напыляемый полиуретан

Для производства изделий из него могут применяться самые различные технологии от литья и прессования, до экструзии и заливки с использованием стандартного оборудования.

В современной промышленности применение полиуретана так распространено, что его смело можно назвать самым востребованным полимером.

Так, в 2015 году по данным Labyrinth Research&Markets, во всем мире было произведено более 21 миллиона тонн полиуретана. Учитывая растущие потребности в нем, к 2020 году по прогнозу объемы могут вырасти до 30 миллионов тонн.

Отмечается, что отрасль находится в положении стабильного развития и темпы ее роста опережают динамику валового продукта мирового хозяйства.

Что касается России, то объем импортного полиуретана незначительно превышает собственное производство. Ведущая разновидность – вспененный полиуретан жесткий и мягкий. Его доля в общей структуре 84%. Больше всего полиуретана используется в мебельной отрасли, автомобильной и строительной. Также это материал используется при изготовлении труб для нефте- и газопроводов.

Статистика с сайта https://plastinfo.ru/

В мире крупнейшими предприятиями по синтезу этого вещества являются:

  • Covestro;
  • Bayer;
  • BASF;
  • Huntsman и ряд других.

Области применения полиуретана и его производных

Полиуретан выпускается различных форм, поэтому и области применения полиуретана очень многочисленны.

  • Жидкий. Производится в виде спрея. Используется для покрытия поверхностей из различных материалов: бетона, кузовов технических устройств, баков и резервуаров и пр.
    Материал в таком виде оказывается полезен для создания защитной прослойки при сооружении крыш. Он входит в состав красок, лаков, герметиков, клеящих веществ. Из него изготавливаются формы для производства бетонных, гипсовых, восковых изделий, в том числе небольшого размера, архитектурных, декоративных.
  • Пенополиуретан. Служит сырьем для наполнения, материалом для теплоизолирующих конструкций.
  • Листовой полиуретан. Является основой защитных элементов, штампов для прессов, применяется для производства колес, роликов, валов.

Если рассматривать отдельные виды промышленности, где используется этот материал, то список получится достаточно длинный.

  • Тяжелая. Например, в качестве амортизирующих деталей в конструкции станков.
  • Строительная. Устойчивые к вибрациям полы, нескользящие покрытия, отделка фасадов.
  • Мебельная. Крепеж, матрасы, наполнители для мягкой мебели.
  • Автомобильная. Валы, втулки, пружинные элементы, шины, ролики, детали, взаимодействующие с маслами, подшипники.
  • Медицина. Протезные элементы, имплантаты.
  • Обувная. Подошвы, материал, имитирующий кожу.
  • Текстильная. Производство ковров – изготовление подложки для них.

Применение полиуретана ограничивается лишь сложностью его утилизации. Однако этот вопрос решается путем вторичной переработки отходов.

Вторая жизнь полиуретана

Ведущими источниками полиуретана, используемого для вторичной переработки, являются бытовые приборы, вышедшие из строя, автомобильные детали, матрасы и мягкая мебель, ковровые покрытия. И, конечно, весомую долю занимают отходы промышленности. Все вместе это составляет лишь около 5 процентов от пластмассовых отходов.

Методы переработки этого материала различаются. Один вариант – получение энергии путем сжигания отходов и использования выделяемого при этом тепла.

Другой, более оптимальный и экологичный – механическое измельчение для повторного включения в производственные процессы, например, в качестве наполнителя при изготовлении формованных продуктов.

Третий вариант – химическое разделение на мономеры, из которых снова производятся полиуретаны.

Широкое внедрение вторичной переработки может решить основную проблему, связанную с использованием этого материала. А универсальные свойства и применение полиуретана повсеместно не позволяют сомневаться, что этот материал будет востребован еще длительное время.

Источник: https://polimertechprom.com/poliuretan-primenenie-i-svojstva/

Ваш педагог
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: