Полиуретан – производство, свойства и области применения

Полиуретан – материал, который конкурирует по многим характеристикам с резиной, каучуком и даже сталью. О нем узнали благодаря немецкому ученому Байеру. Он синтезировал уретановый эластомер, который остается востребованным продуктом.

Его применяют во многих отраслях благодаря особым свойствам, а также простоте производства. В статье рассмотрим этапы производства, основные свойства полиуретана, отрасли, которые его наиболее активно применяют.

Полиуретан: что это за материал

Полиуретан — это полимерный материал, который получают путем химической реакции полиолов (алкогольных соединений с несколькими гидроксильными группами) и изоцианатов (изоцианидов с несколькими активными изоцианатными группами). Процесс, при котором эти компоненты реагируют, называется полимеризацией.

У полиуретана (ПУ) широкий спектр свойств. Может быть получен в различных формах – от мягких, гибких пенополиуретанов (ППУ) до твердых, жестких пластиков, эластомеров. Его химическая структура может быть настроена в зависимости от того, какие полиолы и изоцианаты используются, что позволяет получать материалы с разными характеристиками.

Производство полиуретана

Производство ПУ – сложный технологичный процесс, требующий контроля химических реакций. В зависимости от типа исходных компонентов и особенностей производства можно получить различные виды ПУ.

Изготовление

Получить материал в кустарных условиях без соответствующего оборудования невозможно. В редких случаях полимер обрабатывается вручную. Рассмотрим особенности производства этого материала.Выбор оптимальных компонентов – гарантия качества готового продукта. Сырьем выступают полиолы и изоцианаты. Выбор полиолов зависит от желаемых свойств готового материала, таких как твердость, гибкость, термостойкость, т.д. Изоцианаты также представлены различными видами. Чаще всего в промышленности используются следующие соединения:

• 2,4-толуилендиизоцианат;
• 2,6-толуилендиизоцианат;
• дифенилметан 4,4-диизоцианат;
• гексаметиленовый диизоцианат.

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

Разновидности полиуретана

Полиуретаны можно разделить на две основные группы, каждая из которых обладает особыми свойствами и характеристиками. Это:

• Жёсткие полиуретаны (пластик). Обладают высокой твердостью и жесткостью. Они обычно используются для создания пластиковых компонентов, которые должны обладать высокой прочностью и жёсткостью. Жёсткие полиуретаны часто применяются в автомобильной промышленности для изготовления деталей, а также в производстве различных технических изделий.
• Эластичные полиуретаны (резиноподобные). Обладают высокой упругостью и деформируемостью, что позволяет им возвращаться к своей исходной форме после деформации. Эти материалы часто называют резиноподобными или полиуретановой резиной. Благодаря гибкости и стойкости к истиранию оптимально подходят для использования в производстве уплотнительных элементов, амортизаторов, подошв обуви, мягкой мебели и других элементов, где требуется хорошая амортизация и упругость.

Свойства

Могут существенно различаться ввиду особенностей производства и дополнительных компонентов, входящих в состав смеси, поэтому при выборе материала необходимо учитывать:

• Плотность. Плотность ПУ может меняться в зависимости от типа и состава материала. Обычно находится в пределах от 30 до 300 кг/м³. Это делает полиуретан легким, что особенно важно для производства изделий, где вес имеет значение.
• Твердость (по Шору). Твердость полимера измеряется в единицах Шора. Может меняться от 50 до 99 единиц. Это означает, что ПУ может быть как мягким и гибким, так и жестким и прочным материалом в зависимости от требований конкретного применения.
• Эксплуатационный разбег температур. Продукт обладает хорошей термостойкостью. Может использоваться в широком диапазоне температур - от -55 до +85 °C. Кроме того, некоторые виды могут выдерживать кратковременное воздействие температур до +110...+150 °C без потери своих свойств.
• Эластичность. Упругость полиуретана может достигать 50 МПа. Это позволяет ему восстанавливать свою форму после деформации, обеспечивает устойчивость к ударам, воздействию абразивных частиц.

У полиуретана высокая износостойкость, что позволяет использовать его в условиях повышенной нагрузки и трения без быстрого износа или разрушения материала. Это делает его подходящим решением для изготовления деталей, которые подвергаются интенсивной эксплуатации. Также он устойчив к воздействию масел и бензина, что позволяет применять его в автомобильной промышленности, включая производство уплотнительных элементов, прокладок и амортизаторов. Индифферентен к воздействию озона, что позволяет использовать его в условиях, где материалы из резины могут деградировать под воздействием ультрафиолетового излучения.У полиуретана отличные демпфирующие свойства, что делает его идеальным материалом для создания амортизирующих компонентов. Некоторые типы полиуретана обладают высокой эластичностью, что позволяет использовать их при производстве гибких элементов.

Достоинства и недостатки полиуретана

ПУ обладает преимуществами и недостатками в зависимости от области применения. Рассмотрим достоинства и недостатки этого полимера:

Плюсы

• Износостойкость. Обладает износостойкостью, что делает его подходящим материалом для производства высоконагруженных изделий.
• Упругость, гибкость. Обладает высокой упругостью и гибкостью, что позволяет ему восстанавливать форму после деформации, делая его подходящим решением для создания эластичных, а также упругих компонентов.
• Химическая стойкость. Обладает хорошей устойчивостью к различным химическим воздействиям, что позволяет использовать его в условиях возможного контакта с агрессивными средами.
• Термостойкость. Некоторые виды ПУ могут сохранять свои свойства при высоких и низких температурах, что делает их применение допустимым даже в экстремальных условиях.
• Легкость. ПУ – легкий материал, что уменьшает вес компонентов. Это особенно важно для авиационной, а также автомобильной промышленности.

Минусы

• Цена. Некоторые ПУ достаточно дорогие, что повышает итоговую стоимость готовых изделий.
• Экологические вопросы. Производство некоторых типов полиуретана требует использования химических веществ, которые вредны для окружающей среды.
• Тепловая устойчивость. Некоторые виды полиуретана менее термостойки, что ограничивает их применение в высокотемпературных условиях.
• Сложность переработки. Некоторые виды полимера сложны для переработки и утилизации, что создает дополнительные проблемы.

Сферы применения

Полиуретан нашел применение во множестве областей. Отличная износостойкость, гибкость, химическая стойкость, термостойкость, а также легкость делают его материалом, особенно востребованным в современной промышленности, повседневной жизни.

Изделия из полиуретана

Изделия из ПУ используются в различных сферах и отраслях, благодаря уникальным свойствам. Рассмотрим некоторые виды продукции, изготовленной из этого полимера:

1. Автомобильные детали. Автомобильные прокладки, уплотнители, бамперы, спойлеры, втулки подвески, ремни, панели, обивка салона, другие элементы производят именно из полиуретана. Он характеризуется износостойкостью и устойчивостью к ударам, что делает его идеальным материалом для автомобильной промышленности.

2. Например, хорошо зарекомендовали себя втулки стабилизатора из полиуретана. Ресурс полиуретановых втулок в 4–5 раз больше по отношению к резиновым аналогам. Полиуретановый состав обеспечивает амортизацию и необходимую передачу усилий, защищая детали от критических нагрузок. Кроме того, позволяет добиться оптимальной работы подвески при эксплуатации машины в сложных условиях.

3. Мебель. В мебельной промышленности данный материал используется для производства мягкой мебели, такой как диваны, кресла, стулья. Гибкость и упругость полимера обеспечивают комфорт, долговечность изделий.

   Обувь. Полиуретановые подошвы обуви обладают хорошим сцеплением, износостойкостью, удобством, что делает ПУ популярным материалом для производства спортивной, повседневной, рабочей обуви.

4. Электротехнические изделия. Используется для изготовления изоляции проводов и кабелей, электронных компонентов, электрических прокладок, уплотнителей.

   Спортивные товары. В спортивной промышленности продукт применяется для изготовления мячей, ручек, рукояток, спортивных покрытий, защитных элементов, других спортивных товаров.

5. Медицинские изделия. Используется в медицинских изделиях, таких как медицинские прокладки, бандажи, протезы, аппликаторы, катетеры, др. Характеризуется биокомпатибельностью, устойчивостью к биологическим жидкостям.

6. Строительные материалы. В строительстве ПУ используется для изготовления уплотнителей, пены для заполнения пустот, а также других покрытий и декоративных элементов.

7. Упаковочные материалы. Пенополиуретан используется в качестве упаковочного материала для защиты товаров от повреждений во время транспортировки, а также хранения.В производстве упаковочных материалов используется кальций-цинковый стабилизатор

У компании Химстаб вы можете заказать добавки для полимеров, для заказа свяжитесь с сотрудниками нашей компании по номеру: +7 (495) 789 86 77. Также можно отправить запрос на e-mail нашей компании: info@himstab.ru. На цену влияет объем приобретаемой партии продукции. Обращайтесь, мы гарантируем качество наших материалов.