Полиуретан что это такое
Полиуретан: применение и свойства
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. 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.
Свойства полиуретана
Полиуретан – это целый класс синтезируемых полимеров, в молекулах которых присутствуют группы уретанов. В связи с тем, что молекулярная структура их может отличаться, технические характеристики и свойства полиуретанов могут быть различными. Но общее для всей группы полимеров является вязкость и высокая эластичность. По этой причине их относят к эластомерам. Эластомерами называют упругие материалы, которые могут растягиваться и принимать исходное положение, то есть ведут себя как резина.
Впечатляет морозостойкость полиуретанов, они могут использоваться при различных температурах: от — 60°C до +80°C.
Физические свойства полиуретана
Достоинства и недостатки материала
Полиуретан имеет массу преимуществ, в сравнении с прочими наиболее распространенными материалами.
Общие плюсы полиуретана
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.
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.
В мире крупнейшими предприятиями по синтезу этого вещества являются:
Области применения полиуретана и его производных
Полиуретан выпускается различных форм, поэтому и области применения полиуретана очень многочисленны.
Если рассматривать отдельные виды промышленности, где используется этот материал, то список получится достаточно длинный.
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.
Полиуретан: что это за материал и где применяется
Впервые о полиуретане появилась информация в 1937 году. Работа по его синтезированию проводилась Отто Байером. В качестве основных компонентов о использовал полиэфиры и диизоцианаты в жидкой форме. Полученный полиуретан обладал более высокими качествами, в сравнении с пластиком, который в то время встречался во всех отраслях промышленности.
Полиуретаном называют уникальный вид материала, характеризующийся широкой областью применения. В его состав включены 2 вида сырья: изоцианаты и полиолы. Они образуются на основе продуктов нефтепереработки. Свойства полиуретана и получающихся из него изделий во многом зависят от ингредиентов, из которых делают этот материал. Его выпуск предусматривает использование катализаторов, стабилизаторов и других элементов в определенном соотношении.
Есть несколько преимуществ, определяющие полиуретан и его применение:
В магазин поставляются различные изделия, которые изготавливаются при применении этого материала. При этом цены зависят от сложности формы и переданных свойств поверхности. Продажа предусматривает поставку в различном виде, часто предложение выставляют в интернет.
Технические свойства определили столь широкое распространение полиуретана. Он встречается в Санкт-Петербурге, где можно купить полиуретановые втулки или сайлентблоки.
Отличительные технические свойства:
Химические свойства и состав
Физические свойства и качества
Виды полиуретана
Литьевой или жидкий полиуретан встречается на производственных площадка заводов России. За счет добавления различных компонентов в состав изменяют свойства. Эластомер подходит для получения колеса, ролики при этом характеризуются повышенной устойчивостью к воздействию. Однако не все виды полиуретана подходят для выпуска продукции.
Адипрены
Эластомер поставщики приобретают в качестве сырья для осуществления своей производственной деятельности. Распространяется как листовой материал с повышенной эластичностью,
применяется для получения:
· пыльников;
· протектора колеса;
· уплотнителей.
Двухкомпонентный вариант наиболее распространен. Чаще всего встречаются ролики для конвейеров,
производство которых осуществляется на специальных станках.
Вулколланы
Эта разновидность полиуретана характеризуется повышенной твердостью. При этом его заказ делают по причине большого диапазона температуры, при которой возможна эксплуатация.
Чаще всего вулколланы используют для получения деталей, которые подходят для сложных условий эксплуатации. В эту категорию относят втулки или опоры.
Вулкопрены
Используется этот вариант полиуретанов в промышленности для получения колеса с повышенной устойчивостью к истиранию. В качестве дополнительного компонента применяется вспененный каучук.
Многие ролики из вулкопрена эксплуатируются в течение многих десятилетий. Поверхность принимает вибрационную и другую нагрузку, быстро восстанавливает форму.
Сравнение полиуретана с другими материалами
Если сравнить этот материал с другими, полиуретан обладает лучшими качествами, нежели резина. Поэтому он распространен в СПБ и Москве, во многих других городах. Схожими характеристиками обладают:
Как производится полиуретани изделия из него
Рассматриваемый материал подходит для получения лепнины и других изделий для декорирования дома. Для получения сырья используется два основных компонента – полиол и изоцианит. Нефтяная промышленность предлагает и другие компоненты, которые добавляют в материал для изменения основных свойств.
Получить подобный материал можно только при использовании специального оборудования. Это связано с тем, что химический процесс проходит при определенных условиях. Часто на производственную линию поставляются компоненты, которые достаточно добавить в
специальную установку.
Методы формовки
Производитель выбирает один из нескольких видов формовки, от этого также зависят основные свойства. Полиуретаны очень хорошо обрабатываются, поэтому и встречается много различных технологий.
Экструзия
Литье
Этот способ формирования отличается наибольшим распространением. Повышенная пластичность полиуретанов позволяет получать при применении метода литья изделия сложной формы: опоры, манжеты, уплотнители или элементы гидравлики. Свойства polyurethan позволяют максимально автоматизировать процесс, за счет чего выпускаются большие партии. Современные системы позволяют снизить себестоимость продукции.
Полиуретан часто обрабатывается давлением. За счет этого придаются особые свойства, процесс ускоряется. Некоторые марки уретановых полимеров применяют в качестве напыления. За счет этого повышается класс защиты металлических изделий. Применяемые технологии позволяют покрывать только часть поверхности, материал подается в жидком виде.
Прессование
Технология прессования применяется также при обработке полиуретанов. За счет этого повышается плотность поверхности, за счет чего ролики становятся более износоустойчивыми.
В зависимости от особенностей поставленных задач, эластомер перед обработкой давления нагревается. Это упрощает процедуру и делает геометрию изделий более точной.
Заливка
Полиуретаны часто используют для получения штучных или художественных изделий. Для этого больше подходит технология заливки. Многие свойства, к примеру, повышенная пластичность при нагреве позволяют материал заливать по заранее подготовленной
форме.
Если нужно получить колеса или ролики, полиуретан заливают могут дополнительно обрабатывать давлением при пластичном состоянии. За счет этого повышается плотность и твердость поверхности.
Области и сферы применения полиуретана и его производных
Материал получил широкое распространение в легкой и тяжелой промышленности. На момент выбора многие отдают предпочтение этому варианту полимера, так как он отличается небольшой ценой и лучшими эксплуатационными свойствами.
Полиуретановая структура подходит для выпуска футеровочных предметов. Материал также подходит для колеса, получающиеся ролики прослужат много лет.
В тяжелой промышленности на полиуретане изготавливают амортизирующие детали. Материал получил применение в строительстве для получения нескользящих поверхностей. В текстильной промышленности свойства полиуретанов позволяют использовать их для изготовления стелек, чехлов или подошвы.
Особенности и интересные факты применения полиуретана
Поиск необычного материала несколько десятилетий назад один ученым привел к открытию состава, который обладает исключительными эксплуатационными характеристиками. При наличии должного оборудования polyurethane подходит в качестве сырья для выпуска колеса. Материал используется для получения деталей, применяемых при изготовлении автомобилей, самолетов и другого транспорта.
Долгое время материал считали устойчивым ко всем видам воздействия, но недавние исследования указывают на то, что колеса или ролики, другие изделия из poly поражаются особым видом грибка. Некоторые гурманы утверждают, что он съедобный, но лучше не пробовать.
Приведенная выше информация указывает на то, что подобный материал подходит не только для изготовления колеса, но и многих других изделий. Он стал практически незаменимым. Современные технологии направлены на существенно снижение себестоимости продукции.
Полиуретан — что это такое?
Впервые производство полиуретанов в промышленных целях было реализовано в 1937 году Байером Отто Георгом Вильгельмом. Простые синтетические эластомеры на основе алкилов, арил и ацил получили применение благодаря высокой эластичности при широком диапазоне прочностных параметров. Через семь лет в Германии началось изготовление сложных пенополиуретанов, однако их массовое использование ограничивалось высокой стоимостью сырья — полиэфиров. И только в 1957 году в США появился первый относительно дешевый аналог современного материала. Ниже приведен подробный ответ на вопрос, что такое полиуретан, а также рассмотрены особенности технологии его производства.
Полиуретан — это резина или пластмасса?
В зависимости от структуры и разновидностей уретановых групп, уровня кристалличности, молекулярной массы и других характеристик материала его уникальные свойства меняются в широком диапазоне: от мягкой эластичности до поразительной твердости. Невольно возникает вопрос о том, к какой группе материалов отнести полиуретан — это резина или пластмасса? Фактически, ни то, ни другое. С химической точки зрения — это синтетический эластомер на основе полимеров гетероцепного типа. Его молекулы содержат одну или обе (замещенные и незамещенные) уретановые группы, включающие алкилы, арилы или ацилы. Помимо этого, в их состав включены различные модификаторы (сложноэфирные, амидные, мочевинные и прочие соединения), формирующие необходимые свойства конечного продукта.
Благодаря возможности получения обширного спектра прочностных характеристик, полиуретан — это материал, который является идеальной альтернативой резине. Он незаменим при изготовлении втулок, уплотнителей, шайб и прочих эластичных изделий. Главное достоинство этого материала в том, что изготовленные из него полимерные изделия эффективно работают в условиях высокой агрессивности сред с солидным диапазоном допустимых знакопеременных нагрузок и условий эксплуатации при температуре от –60 0 С до +80 0 С.
Из чего делают полиуретан
Ответ на вопрос, как сделать полиуретан, довольно сложный. Процесс изготовления занимает много времени и требует использования дорогостоящего энергоемкого оборудования. Однако чтобы уяснить, из чего делают полиуретан, вполне достаточно следующей информации. Для его получения необходимо два вида сырья — изоцианат с полиолом, которые образуются в процессе переработки сырой нефти. При длительном термостатическом смешивании жидких компонентов добавляются полиэфирамины, эмульгаторы, стабилизирующие, вспенивающие и прочие модификаторы для получения однородной реакционно-способной смеси.
Технология изготовления полиуретана позволяет формировать необходимые характеристики готовой продукции путем подбора определенной рецептуры вспомогательных веществ. При необходимости можно получить вязкую жидкость, высокоэластичный, ячеистый, жесткий или твердый материал, который легко обрабатывается самыми различными способами: прессование, резка, сверление и пр.
Область применения полиуретана
Благодаря множеству преимуществ (долговечность, экологичность, эластичность, прочность, низкая стоимость и др.) этот уникальный материал применяется для изготовления полиуретановых изделий самого различного назначения. Он незаменим для производства обуви, роликов, матрасов, технических прокладок, втулок, манжет, колец и других уплотнительных деталей. Его часто используют в качестве утеплителя, защитного покрытия, изолятора и в других целях.
Компания «Полимертехпром» предлагает изготовление полиуретана в СПб для различных нужд. У нас можно заказать производство полиуретановых изделий по индивидуальным техническим условиям с учетом условий эксплуатации, необходимой твердости, пластичности и других характеристик.
Более подробную информацию вы можете получить у наших менеджеров.
Полиуретан: что это за материал, характеристики, состав, применение
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
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
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:
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
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.
Преимущества и недостатки
В зависимости от того, из чего состоит полиуретан, он имеет как положительные, так и отрицательные черты.
К достоинствам можно отнести:
К недостаткам относятся:
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:
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:
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.