Что такое полиуретан: описание, характеристики, применение и свойства

Еще полтора века назад, рассматривая интерьер обычной комнаты, человек видел перед собой различные предметы, изготовленные из металла, дерева, стекла, керамики, бумаги и натуральных тканей, и это казалось вполне естественным. Сегодня попасть в такую комнату просто нереально, ведь множество предметов сейчас изготовлено из пластика. Среди этого материала ведущую роль занимает полиуретан.

Что такое полиуретан

Полиуретан - это уникальный синтетик полимерной структуры. Его особенность в том, что он может быть твердым как древесина, эластичным как пластмасс, растягиваться подобно резине, иметь монолитную структуру или пористую (вспененный полиуретан). Такое изобилие свойств материала объясняется возможностью смешивать компоненты, из которых изготовлен пластик, в разных соотношениях.

Первый материал был получен на основе сложных полиэфиров в 1937 году на территории Германии. Более дешевые и простые полиэфиры начали применять в Соединенных Штатах Америки в 1957 году. С этого времени стали широко внедряться изделия с использованием полиуретана.

Современными конкурентами полимера на рынке являются полиэтилены, полистиролы и поливинилхлориды. Но они значительно уступают ему по ряду возможностей. Эластомер уретановый отличный конструкционный материал, превосходящий любые другие. А также благодаря уретановым свойствам он идет на позицию выше, чем каучуки.

производство полиуретана

Получение материала

Что такое полиуретан? Это материал, который является продуктом переработки сырой нефти. Сырье для его непосредственного изготовления - изоцианат и полиол. Эти два компонента смешивают в жидком состоянии. Вспомогательными составляющими являются стабилизирующие, катализирующие, вспенивающие вещества и разные красители.

В результате получается реакционно-способная масса, которая уже приобретает вид полиуретана. От того, какой рецепт изготовления выбран в техпроцессе, зависит пропорциональное соотношение компонентов смеси. Так можно получить полимер, обладающий различными свойствами от твердых тел, до вязких жидкостей.

Для удобства дальнейшего преобразования материал производят по форме гранул. Его сортируют по цвету и физическим свойствам. Это сырье поступает на предприятия по изготовлению деталей и изделий из полиуретана, где оно может быть переработано любым технологическим способом для полимеров.

гранулы полиуретана

Виды полиуретана, характеристики

Полимерной промышленностью разных стран выпускаются такие основные марки:

  • Адипрены.
  • Вулкопрены.
  • Вулколланы.

Все они являются продуктами полиэфиров.

Что такое полиуретан? Это эластомер, обладающий следующими характеристиками:

  • Механической прочностью.
  • Износостойкостью на истирание.
  • Эластичностью. Она сохраняется практически неизменной при диапазоне температур от - 50 до + 100 градусов по Цельсию.
  • Внешней привлекательностью – декоративный полиуретан.
  • Диэлектрическими свойствами. Экспериментально доказано, что воздействие на пластину толщиной 2 мм напряжением в 20 кВт не приводит к ее пробою.
  • Маслостойкостью и устойчивостью к растворителям.
  • Не подвержены озоновому старению.
  • Не являются средой обитания микроорганизмов и плесневых грибов.
  • Водостойкостью. Поэтому ванные комнаты целесообразно оборудовать полимерами, например, плинтусами из полиуретана.

Полиуретаны легко разрушаются под воздействием некоторых кислот, хлорных веществ, скипидара. Понижение температуры ниже отрицательного порога 60 градусов приводит к увеличению хрупкости материала. Для повышения механической прочности в состав эластомеров вводят различные наполнители.

Методы формовки

Уретановый эластомер относится к той группе материала, которая легко поддается обработке. К нему применимы все основные методы формообразования пластика промышленным способом. Можно применять:

  • Экструзию – способ получения изделий из полимеров, в котором подготовленный расплавленный материал продавливают сквозь отверстие (формирующее) специального устройства экструдера.
  • Литье, где расплавленную массу при помощи давления впрыскивают в литьевую заготовку (форму) и подвергают охлаждению. Так получают молдинги из полиуретана.
    литье полиуретана
  • Прессование – способ изготовления изделий из материалов термореактивного типа. При этом твердую форму вещества переводят в текучее вязкое состояние. Далее, массу помещают в пресс-форму и под действием давления уплотняют ее. Такое изделие, охлаждаясь, постепенно приобретает свойства твердого тела повышенной крепости, например, балка из полиуретана.
  • Заливку.

Также заготовки из полиуретана поддаются механической обработке на токарном станке. Деталь формируется при воздействии на вращающуюся заготовку разными резцами.

Область применения полиуретана

Полиуретан применяется в сфере промышленности, строительства, общественного и бытового хозяйства. Так:

  • В жидком состоянии им покрывают бетонные конструкции, проводят кузовные обработки и обработки других изделий из металла для повышения устойчивости последних к атмосферным воздействиям.
    обработка жидким полиуретаном
  • Вспененный – создание утеплительных материалов.
  • Листовой - для производства элементов футеровочных, штампов для пресса, опор колес, валиков, роликов. Также из листового потолочного полиуретана изготавливают декоративную плитку, плинтусы.
    потолочный плинтус из полиуретана

В промышленных отраслях полиуретан используют в:

  • Тяжелом машиностроении – станочные прокладки для амортизации.
  • Строительной индустрии – фасадная фурнитура, покрытия противоскользящие, полы виброустойчивые, плинтус из полиуретана.
  • Мебельном производстве – элементы крепежа
  • Обувной промышленности и текстильном производстве – подошвы, кожзаменители, коврики.
    подошва из полиуретана
  • Медицинской сфере при изготовлении протезов, имплантатов.
  • Автомобилестроении для изготовления сайлентблоков, подшипников, втулок, шин, валов, пружин и деталей маслостойких, молдингов из полиуретана.

Преимущества и недостатки

Как и любой другой материал, полиуретан не является идеальным, который можно применять неограниченно. Все преимущества, которыми он обладает, естественно вытекают из свойств вещества:

  • Он не проводит электричество, что позволяет применять его в энергетической сфере.
  • Устойчив к воздействию атмосферы, не окисляется. Поэтому идеален для изготовления строительных материалов.
  • Не впитывает влагу.
  • Обладает прочностью – из него можно делать различные конструктивные элементы.
  • Имеет небольшую массу, это удобно при изготовлении объемных балок из полиуретана, которые легко поднимать.
  • Малошумный материал.
  • Он не стареет.
  • Можно делать изделия с различным коэффициентом трения.
  • Способность растягиваться свыше 600%.

Несмотря на такое количество положительных моментов, свойства полиуретана все же очень зависят от температуры эксплуатации, поэтому он может становиться хрупким или текучим, терять эластичность – становиться жестким. Слабые стороны материала следующие:

  • Не выдерживает скручивания.
  • Сложно перерабатывается во вторсырье.
  • Вспененный материал подвержен усадке.
    вспененный полиуретан
  • Не пропускает воздух.

Переработка во вторсырье

Что такое полиуретан, если его не перерабатывать? Это материал, который долгие годы будет засорять окружающую среду. Поэтому разработаны методы получения вторичного сырья из уретановых эластомеров и способы утилизации неподходящих для переработки отходов:

  • Физическим способом, что предполагает измельчение пластика до фракции, которую можно использовать как наполнитель в строительстве.
  • Переплавка, результатом чего получается сырье для изготовления таких же полиуретановых изделий.
    переработка отходов полиуретана
  • Гликолиз при высоком нагреве – таким методом расщепляют углеводы.
  • Переработка химическим способом, где путем деполимеризации из полиуретана формируют вещества с небольшой массой молекул.
  • Получение энергии путем сжигания. Самый опасный метод, связанный с выделением в атмосферу при сжигании вредных веществ.

Заключение

Важно помнить, что каждый тип пластика, в том числе и полиуретан, имеет свою маркировку. На всех изделиях из полимеров она обязательно нанесена. Поэтому собирая сырье для удобства дальнейшей переработки, необходимо его сортировать.