Що таке поліуретан: опис, характеристики, застосування і властивості

Ще півтора століття тому, розглядаючи інтер'єр звичайної кімнати, чоловік бачив перед собою різні предмети, виготовлені з металу, дерева, скла, кераміки, папери та натуральних тканин, і це здавалося цілком природним. Сьогодні потрапити в таку кімнату просто нереально, адже безліч предметів зараз виготовлено з пластику. Серед цього матеріалу провідну роль займає поліуретан.

Що таке поліуретан

Поліуретан - це унікальний синтетик полімерної структури. Його особливість у тому, що він може бути твердим, як дерево, еластичним як пластмас, розтягуватися подібно гумі, мати монолітну структуру або пористу (спінений поліуретан). Таке розмаїття властивостей матеріалу пояснюється можливістю змішувати компоненти, з яких виготовлений пластик, у різних співвідношеннях. Перший матеріал був отриманий на основі складних поліефірів у 1937 році на території Німеччини. Більш дешеві і прості поліефіри почали застосовувати в Сполучених Штатах Америки в 1957 році. З цього часу стали широко впроваджуватися вироби з використанням поліуретану.


Сучасними конкурентами полімеру на ринку є поліетилени, полістироли і поливинилхлориды. Але вони значно поступаються йому по ряду можливостей. Еластомер уретановий прекрасний конструкційний матеріал, що перевершує будь-які інші. А також завдяки уретановым властивостям він йде на позицію вище, ніж каучуки.

Отримання матеріалу

Що таке поліуретан? Це матеріал, що є продуктом переробки сирої нафти. Сировина для його безпосереднього виготовлення - ізоціанати та полиол. Ці два компоненти змішують в рідкому стані. Допоміжними складовими є стабілізуючі, що каталізують, спінюють речовини і різні барвники. У результаті виходить реакційно-здатне маса, яка вже набуває вигляду поліуретану. Від того, який рецепт виготовлення обраний в техпроцесі, залежить пропорційне співвідношення компонентів суміші. Так можна отримати полімер, що володіє різними властивостями від твердих тіл, до в'язких рідин.

Для зручності подальшого перетворення матеріал виробляють у формі гранул. Його сортують за кольором і фізичним властивостям. Це сировина поступає на підприємства з виготовлення деталей та виробів з поліуретану, де воно може бути перероблено будь-яким технологічним способом для полімерів.

Види поліуретану, характеристики

Полімерної промисловістю різних країн випускаються такі основні марки:

Адипрены.

Вулкопрены.

Вулколланы.

Всі вони є продуктами поліефірів. Що таке поліуретан? Це еластомер, що володіє наступними характеристиками:

Механічною міцністю.

Міцністю на стирання.

Еластичністю. Вона зберігається практично незмінною при діапазоні температур від - 50 до + 100 градусів за Цельсієм.

Зовнішньою привабливістю – декоративний поліуретан.

Діелектричними властивостями. Експериментально доведено, що вплив на пластину товщиною 2 мм напругою до 20 кВт не призводить до її пробою.

Маслостойкостью і стійкість до розчинників.

Не схильні озоновому старіння.

Не є середовищем існування мікроорганізмів і цвілевих грибів.

Водостійкістю. Тому ванні кімнати доцільно обладнати полімерами, наприклад, плінтусами з поліуретану.

Поліуретани легко руйнуються під впливом деяких кислот, хлорних речовин, скипидару. Зниження температури нижче негативного порога 60 градусів призводить до збільшення крихкості матеріалу. Для підвищення механічної міцності до складу еластомерів вводять різні наповнювачі.

Методи формування

Уретановий еластомер відноситься до тієї групи матеріалу, що легко піддається обробці. До нього застосовні всі основні методи формоутворення пластику промисловим способом. Можна застосовувати:

Екструзію – спосіб отримання виробів з полімерів, в якому підготовлений розплавлений матеріал продавлюють крізь отвір (формуючий) спеціального пристрою екструдера.

Лиття, де розплавлену масу за допомогою тиску впорскують у литну заготовку (форму) і піддають охолодженню. Так отримують молдинги з поліуретану.

Пресування – спосіб виготовлення виробів з матеріалів термореактивного типу. При цьому тверду форму речовини переводять в текучий в'язке стан. Далі, масу поміщають у прес-форму і під дією тиску ущільнюють її. Такий виріб, охолоджуючись, поступово набуває властивості твердого тіла підвищеної міцності, наприклад, балка з поліуретану.

Заливку.

Також заготовки з поліуретану піддаються механічній обробці на токарному верстаті. Деталь формується при впливі на обертову заготівлю різними різцями.

Область застосування поліуретану

Поліуретан застосовується в сфері промисловості, будівництва, громадського і побутового господарства. Так:

У рідкому стані їм покривають бетонні конструкції, проводять кузовні обробки та обробки інших виробів з металу для підвищення стійкості останніх до атмосферних впливів.

Спінений – створення утеплювальних матеріалів.

Листовий - для виробництва футерувальних елементів, штампів для преса, опор коліс, валів, роликів. Також з листового стельового поліуретану виготовляють декоративну плитку, плінтуси.

У промислових галузях поліуретан використовують:

Важкому машинобудуванні – верстатні прокладки для амортизації.

Будівельної індустрії – фасадна фурнітура, протиковзкі покриття, підлоги виброустойчивые, плінтус з поліуретану.

Меблевому виробництві – елементи кріплення

Взуттєвої промисловості і текстильному виробництві – підошви, шкірозамінник, килимки.

Медичній сфері при виготовленні протезів, імплантатів.

Автомобілебудуванні для виготовлення втулок, підшипників, втулок, шин, валів, пружин і деталей маслостойких, молдингів з поліуретану.

Переваги і недоліки

Як і будь-який інший матеріал, поліуретан не є ідеальним, який можна застосовувати необмежено. Всі переваги, якими він володіє, природно випливають з властивостей речовини:

Він не проводить електрику, що дозволяє застосовувати його в енергетичній сфері.

Стійкий до впливу атмосфери, не окислюється. Тому ідеальний для виготовлення будівельних матеріалів.

Не вбирає вологу.

Володіє міцністю, з нього можна робити різні конструктивні елементи.

Має невелику масу, це зручно при виготовленні об'ємних балок з поліуретану, які легко піднімати.

Малошумний матеріал.

Він не старіє.

Можна робити вироби з різним коефіцієнтом тертя.

Здатність розтягуватися понад 600%.

Незважаючи на таку кількість позитивних моментів, властивості поліуретану все ж дуже залежать від температури експлуатації, тому він може ставати крихким або текучим, втрачати еластичність – ставати жорстким. Слабкі сторони матеріалу такі:

Не витримує скручування.

Складно переробляється на вторсировину.

Спінений матеріал піддається усадці.

Не пропускає повітря.

Переробка на вторсировину

Що таке поліуретан, якщо його не перероблювати? Це матеріал, який довгі роки буде засмічувати навколишнє середовище. Тому розроблені методи отримання вторинної сировини з уретанових еластомерів та способи утилізації непридатних для переробки відходів:

Фізичним способом, що передбачає подрібнення пластику до фракції, яку можна використовувати як наповнювач в будівництві.

Переплавлення, результатом чого виходить сировину для виготовлення таких же поліуретанових виробів.

Гліколіз при високому нагріванні – таким методом розщеплюють вуглеводи.

Переробка хімічним способом, де шляхом деполімеризації з поліуретану формують речовини з невеликою масою молекул.

Отримання енергії шляхом спалювання. Самий небезпечний метод, пов'язаний з виділенням в атмосферу при спалюванні шкідливих речовин.

Висновок

Важливо пам'ятати, що кожен тип пластику, в тому числі і поліуретан, має своє маркування. На всіх виробах з полімерів вона обов'язково нанесено. Тому збираючи сировину для зручності подальшої переробки, необхідно його сортувати.