Применение и свойства полиуретана. Полиуретан что это за материал.

Коэффициент трения зависит от состава материала. Некоторые полиуретаны обеспечивают хорошую адгезию. Другие типы обеспечивают скользкую поверхность.

Применение и свойства полиуретана

Полиуретан появился на рынке промышленного сырья сравнительно недавно и сразу завоевал популярность, что вызывает ряд вопросов: Что это за материал, каковы его свойства и для чего он используется? Полиуретан можно поставить в один ряд с резиной и каучуком. Он выпускается в различных формах: жидкий, твердый, а также в виде формованных листов. Синтетический полимер может переходить из одного состояния в другое, восстанавливая свою форму и свойства благодаря замечательной эластичности. Спрос на этот материал обусловлен не только его доступностью, но и универсальностью применения. Он используется в строительстве, производстве мебели, автомобильной промышленности и при изготовлении труб для нефте- и газопроводов. Морозостойкость различных видов полиуретана также впечатляет. Они подходят для температур о т-60 °C до +80 °C. Какие виды пластиковых изделий изготавливаются из этих типов? Какова история полиуретана? Вы можете узнать из следующей статьи.

Полиуретан

История создания материала

Производство полиуретана началось более 85 лет назад. Первый образец был успешно синтезирован из диизоцианурата и жидкого полиэфира. Исследования проводились под руководством всемирно известного немецкого ученого и химика Отто Байера. Изобретенный им полиуретан значительно превосходил все имевшиеся в то время пластмассы. Его исследования должны были продолжаться, поскольку он хотел создать искусственные волокна и пенопласты, обладающие высокой эластичностью. Но с началом Второй мировой войны в 1939 году производство нового материала было остановлено. Однако, несмотря на активные военные действия, полиуретан уже тогда находил применение: в небольших количествах он использовался в качестве защитного покрытия для самолетов.

После окончания войны научная группа возобновила исследования и производство нового вида пластика в промышленных масштабах в 1954 году. Технология производства была основана на синтезе диизоцианата толуола и полиэфира полиола. И уже в 1960 году при финансовой поддержке крупных успешных американских компаний Mobay и Union Carbide началось крупномасштабное производство различных видов полиуретана.

Любопытно, что наиболее востребованный сегодня пенополиуретан был изобретен довольно случайно. Во время производства очередной партии пластика в емкость, где происходила химическая реакция, попала вода. Результат оказался непредсказуемым и послужил толчком к изобретению совершенно нового вида полиуретана, который сегодня составляет 85% от общей массы производимого материала.

Характеристики и свойства материала

Категория «полиуретаны» включает в себя несколько типов веществ. Это большая категория синтетических полимеров, которые содержат в своих молекулах уретаны. Различия в молекулярной структуре объясняют разные характеристики и свойства материалов. Тем не менее, группа полимеров имеет общие характеристики:

Материал полиуретан

  • 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.

Что такое полиуретан?

Полиуретан содержит полиол и изоцианат. Его получают из сырой нефти, добываемой непосредственно из скважины, т.е. из сырой нефти. Дальнейший синтез придает веществу полимерную структуру, а смесь основных компонентов в жидком виде придает ему специфические свойства. Например, пластичность или жесткость. Кроме того, продукты могут иметь различные коэффициенты трения, прочность на разрыв до 550% и выдерживать перепады температур в диапазоне о т-55 до +85°C. Варьирование соотношения компонентов придает материалу различные свойства. Его можно сделать мягким, жестким, ячеистым или монолитным. Материал приобретает дополнительные свойства при добавлении следующих элементов: Катализаторы, пенообразователи, стабилизаторы и т.д.

Global Polyurethane Market report 2023.jpg

Для производства полиуретановых изделий используются практически все известные технологические процессы. Поэтому широко применяются различные методы производства.

Литье

Наиболее широко используемый метод формовки, практически неотличимый от производства любого пластика. Он позволяет производить изделия из полиуретана со сложной геометрией. Эта технология не требует сложной автоматизации и позволяет производить большие серии. В данном случае штучные детали, вес которых может превышать 3-4 тонны, производятся методом литья на стенде. Сам процесс прост: масса размягчается и заливается в специальные формы. Затем она затвердевает и принимает твердую форму. Повышенное давление ускоряет процесс.

Статья по теме:  Виниловый сайдинг: особенности и преимущества. Что такое виниловый сайдинг.

Прессование

Оно используется для предварительно приготовленного материала, который помещается в специальную машину. Под чрезвычайно высоким давлением масса принимает нужную форму. Перед самим процессом формовки полиуретан может быть нагрет или размягчен путем сжатия. При этом изменяется не только геометрия детали, но и ее свойства. Каждый этап контролируется компьютером.

Экструзия

Другое название этого процесса — сверление. Полимер, нагретый и размягченный под давлением, поступает в экструдер. Там он охлаждается и затвердевает. Продуктом этого процесса являются стержни определенного сечения и плоские пластины, которые затем режут или обтачивают.

Заливка на стандартном оборудовании

Это распространенный метод изготовления декоративных предметов методом литья, который встречается в природе. В этом процессе материал заливается в форму в жидком состоянии. Затвердевание происходит под воздействием температуры или реагентов. Обычно этот метод используется для небольших партий. Процесс литья не требует дорогих и сложных форм.

Виды полимера

164853a1f05411e12f9f00a0d1e32dbc_7ccb1e7ce1e011eac88ac4544456d98a.jpg

Существует три основных типа полиуретана, используемых в химической промышленности:

  1. Адипрены — вещества с повышенной эластичностью, которые хорошо сохраняют заданную форму. Обычно они выступают основой для уплотняющих прокладок, участвуют в изготовлении колесиков для тележек, конвейерных валиков, шин для транспортных средств. От того, какие дополнительные свойства присутствуют у адипренов, их применяют при производстве запчастей в циклонах, оправ для гипсового или бетонного литья.
  2. Вулколланы — твердые полимеры с широким интервалом эксплуатационной температуры без потери свойств. С их участием создаются втулки, опоры, сайлентблоки, другое.
  3. Вулкопрены — вид полиуретана, который проходит последующую вулканизацию и сочетается с другими полимерами (например, с каучуком). Такой подход позволяет добиться высоких показателей к истиранию.

Каждый из этих эластомеров широко используется в различных областях, поскольку такие параметры материала, как вязкость, прочность и предел прочности при растяжении, намного лучше, чем у обычной резины и металла.

Свойства и характеристики

Наиболее важным свойством полиуретана является его способность изменять свою геометрию на короткое время и возвращаться к своей форме после снятия нагрузки. Полимер также устойчив к контакту с различными химическими составами, маслами и кислотами, не боится микроорганизмов и не реагирует на ультрафиолетовое излучение.

Благодаря своим техническим свойствам этот вид пластика незаменим в условиях эксплуатации, где требуется износостойкость и долговечность. К свойствам материала относятся:

  • плотность — зависит от типа, параметры стоят в интервале 30-300 кг/м3;
  • твердость (по Шору) — 50-99 единиц;
  • эксплуатационный разбег температур — от -55 до +85 °С, но допускается кратковременное применение в среде при +110. +150 °С без потери первоначальных свойств и плавления;
  • эластичность — до 50 Мпа.

Это полимер с низкой массой, который не воспламеняется электрическим током и не теряет своей целостности при воздействии озона.

Сравнение с резиной

Каучук — это продукт вулканизации каучука. Основным ее преимуществом является низкая стоимость, что обуславливает ее массовое применение в различных промышленных и бытовых областях. Однако по своим техническим свойствам она уступает полиуретану. Выбор в пользу полимерного материала обусловлен несколькими причинами

  • Долговечность и надежность. Полиуретан в среднем служит до 3-5 раз дольше, чем аналогичные детали из резины;
  • Универсальность. Благодаря стойкости к перепаду температур, полимерные детали можно использовать в разных климатических зонах и в технологических процессах с более высоким нагревом поверхностей;
  • Стойкость к агрессивным средам. Химически агрессивные среды разлагают резину, что приводит к выделению вредных и опасных для жизни веществ, а также снижению ее прочностных характеристик. В виду своего состава, полиуретан намного лучше переносит воздействие щелочей и кислот.

Единственным объективным критерием в пользу резины является ее стоимость. Поэтому ее имеет смысл использовать там, где не требуются высокие эксплуатационные характеристики, но важны диэлектрическая прочность и эластичность материала.

сита из полиуретана

Преимущества и недостатки материала

Основные преимущества полиуретана связаны с его физическими и химическими свойствами. О некоторых из них мы уже упоминали:

  • Высокая механическая прочность (по шкале Шора твердость материала достигает 40-98);
  • Хорошая диэлектрическая проницаемость (можно использовать в производствах с контактом электрического тока);
  • Низкая истираемость (материал способен проработать до 20 лет непрерывного цикла);
  • Сохранение формы при многократных деформациях;
  • Стойкость к маслам, бензину, кислотам, растворителям и другим агрессивным средам;
  • Широкий диапазон рабочих температур (могут использоваться при температурах от -70 до + 120 градусов Цельсия);
  • Низкий вес (плотность материала составляет всего 1.1-1.25 г/см3).
Статья по теме:  Чем покрыть осб плиту – секреты отделки и монтажа. Чем облицевать пол osb.

К недостаткам полиуретанового материала относятся:

  • Слабая выносливость к скручивающим нагрузкам (при скручивании материал может получать необратимые повреждения);
  • Повышение эластичности при повышенных температурах;
  • Сложности переработки во вторичное сырье.

Основным недостатком полиуретана считается проблема утилизации и переработки. Основная проблема ПУ заключается в том, что утилизировать материал сложнее всего. Причем этот процесс требует довольно много энергии.

Виды материала

Современные заводы выпускают полиуретан в 3 различных формах:

  • Твердый (в форме листов, стержней или готовых изделий: сит, гидроциклонов);
  • Жидкий;
  • Пенистый.

Каждый вид имеет свою область применения и свои эксплуатационные характеристики. Наиболее распространенным на рынке является полиуретан в твердой форме.

полиуретан твердый

Что это за материал?

Ткань имеет множество различных применений, но мы расскажем более подробно, что представляет собой этот материал, полиуретан, именно для одежды. Как он используется в текстильной промышленности, какие торговые названия встречаются на этикетках и в чем его преимущества и недостатки?

Давайте сначала ответим на главный вопрос: полиуретан — это кожа или нет? Из-за синтетического процесса производства он определенно не является натуральной кожей.

Отдельные этапы производственного процесса трудно описать простыми словами, если у вас нет знаний в области химии. Вкратце, однако, можно сказать, что определенный полимер синтезируется в определенном составе в определенной среде сухого азота. Полученная масса преобразуется в пряжу или другие формы материала (в зависимости от будущего применения). Материал очень похож на резину, но более эластичен и имеет множество преимуществ.

Материал также используется для изготовления популярной искусственной кожи, известной как экокожа. Однако искусственная кожа не является полиуретаном, поскольку разница заключается в органическом покрытии. Таким образом, полиуретановая ткань — это полностью синтетическая кожаная ткань, прочная, эластичная, гибкая и, прежде всего, недорогая.

  • Экокожа — состав и особенности;
  • Композиционная кожа — для чего подойдет этот материал;
  • Синтетическая кожа для обуви: преимущества и недостатки;

Описание полиуретановых изделий. Применение

Итак, мы узнали, что за ткань полиуретан — это 100% синтетическая ткань, которая выглядит как натуральная кожа. Обычно она состоит из двух слоев: верхнего слоя из полиуретана и нижнего слоя из полиэстера.

Ткань ravonte αι используется для изготовления курток, перчаток, брюк, юбок, обуви, сумок, кондитерских изделий, обивочных тканей для мебельной промышленности и т.д. Ткань предлагается для крашения, отделки и декорирования. Она легко растягивается, приятна на ощупь и не скользит.

Торговые названия полиуретановых нитей — Lycra, Neolan, Spancel, Spandex, Elaspan, Vorin, Espa.

Несмотря на полностью синтетический состав материала, полиуретан обладает множеством положительных свойств. Давайте рассмотрим свойства этой ткани.

Свойства и характеристики

Если вы знакомы с перечнем свойств, вы будете иметь лучшее представление о том, что представляет собой этот материал — полиуретановая ткань.

  • Визуально, он, практически, не отличается от натуральной кожи, разве что изнанкой;
  • Очень хорошо тянется, не трескается;
  • Сквозь микропоры прекрасно циркулирует воздух, поэтому такая одежда и обувь хорошо дышат;
  • Обладает хорошей теплопроводностью;
  • Не пропускает воду;
  • Выдерживает минусовые температуры до минус 30 градусов;
  • Ткань — гипоаллергенная и нетоксичная;
  • Очень прочная и крепкая, устойчивая к механическому воздействию;

О том, как чистить замшевые кроссовки, чтобы они не порвались, вы можете узнать в другой статье.

К недостаткам можно отнести его чувствительность к ультрафиолетовому излучению. Под воздействием прямых солнечных лучей ткань может выгореть. Полиуретан также не переносит контакта с хлором. При намокании его необходимо вытирать насухо, чтобы избежать разводов.

Как видите, свойства полиуретановой ткани наглядно объясняют ее популярность в текстильной промышленности. Решая, что лучше — полиуретан или кожа, люди, естественно, склоняются к натуральному материалу. Однако не стоит забывать, что его стоимость во много раз выше, чем у экокожи. Кроме того, при производстве экокожи не убивают животных, что, на наш взгляд, тоже немаловажно. О том, как ее стирать, мы расскажем в другой статье.

Статья по теме:  Чем разбавить водоэмульсионную краску. Чем разбавить водоэмульсионную краску.

Итак, мы изучили свойства полиуретанового материала, подробно описали его. Одежда из этой ткани подходит для ежедневного использования. За ней нужно правильно ухаживать — обрабатывать специальными кремами и спреями, стирать аккуратно, без отжима и сушки. При правильном уходе вещи будут служить долгие годы, не теряя своей первоначальной формы и внешнего вида.

В прошлом люди скептически относились к искусственной коже, так как считали ее практически опасной для жизни. Конечно, они ошибались в этом предположении. Все материалы для пошива одежды сегодня производятся в строгом соответствии со стандартами ГОСТ, которые исключают малейший риск для здоровья. Если вы все еще верите в это, советуем вам еще раз прочитать, что такое полиуретановая ткань.

Чтобы не получить некачественный продукт, покупайте только у проверенных брендов и не гонитесь за натуральной кожей. Во всем мире идет кампания в поддержку искусственной или синтетической кожи, и многие знаменитости переходят на эти ткани. А вы как относитесь к этому вопросу? Тогда прочитайте о модакриле и о том, для чего он используется.

Материалы на основе полиуретана

Полиуретан используется в качестве основы для других полимеров. Наиболее известные из них — адипрен, вулколан и вулкопрен. Давайте кратко объясним, что это за материалы и где они используются.

✍ Адипрены

Адипрены — это полимеры с высокой эластичностью. Они быстро восстанавливают свою форму даже после многочисленных деформаций. Они используются для изготовления защитных шин, пылезащитных колпачков, уплотнителей и прокладок, а также для покрытия решеток радиаторов. Адипрены используются в архитектуре: Они используются для изготовления форм для бетона или гипса.

✍ Вулколланы

Вулколланы прочнее других видов полиуретана. Они могут выдерживать более тяжелые нагрузки. Эти материалы лучше переносят высокие температуры и термостойки до + 120 C. Однако не рекомендуется охлаждать их до температуры ниж е-60 C. Вулкапен используется для изготовления деталей машин, которые подвергаются значительным нагрузкам и нагреву во время работы.

✍ Вулкопрены

Вулкопрен является исходным материалом для реакции вулканизации. Он участвует в этой реакции вместе с другими полимерами, например, каучуком. В чистом виде эти материалы устойчивы к истиранию. Они используются для изготовления оснований кроватей, колес тележек, роликов конвейеров и других компонентов, которые постоянно подвергаются трению.

Технологии переработки

Полиуретановые изделия трудно утилизировать. Материал состоит из переработанных нефтепродуктов. Полностью утилизировать эти материалы практически невозможно. Однако проблему утилизации можно решить путем переработки.

Технологии переработки полиуретана

При механической переработке ненужные продукты измельчаются. Полученные крошки используются в качестве наполнителя для синтеза других веществ, таких как пенополиуретан или эластомеры. В этом процессе может быть использовано до 20% переработанных материалов: Потребитель не заметит никакой разницы.

Измельченные крошки можно повторно вспенить. Для этого необходимо соблюсти 3 условия: Тепло, давление, наличие связующего вещества. Из переработанной пены можно делать напольные покрытия, звукопоглощающие одеяла и спортивные ковры.

Когда молотые крошки нагреваются под высоким давлением, вещество становится жидким. Затем его можно переработать в новые изделия методом литья. Компоненты для бытовой техники часто производятся с помощью этого процесса.

Распад молекул полиуретана на составляющие называется хемолизом. При хемолизе образуются полиолы, которые пригодны для синтеза других полимеров.

Подведем итоги

Полиуретан — популярный материал, из которого изготавливают тысячи предметов. Он устойчив к механическим нагрузкам, высоким и низким температурам и агрессивным веществам. Но при всех своих достоинствах материал имеет один существенный недостаток: его трудно утилизировать.

Растет спрос на экологически чистые продукты, которые можно легко переработать. Глобальной тенденцией является сокращение количества отходов на нашей планете. Полиуретаны будут востребованы до тех пор, пока не появится полностью перерабатываемый аналог.

Оцените статью
Добавить комментарий