Полиуретан – это уникальный синтетический материал, который в последние десятилетия завоевал широкую популярность благодаря своим выдающимся свойствам и универсальности. Синтезируемый на основе сырой нефти из двух основных компонентов — изоцианата и полиола, полиуретан может принимать различные формы, включая твердые, жидкие и вспененные структуры. Это позволяет применять его в самых разных отраслях, от строительства и автомобилестроения до бытовой электроники и текстиля.
В строительстве полиуретан получил признание за свои теплоизоляционные свойства и долговечность, что делает его идеальным выбором для создания эффективных систем тепло- и звукоизоляции, а также для использования в отделке и напольных покрытиях. Однако его возможности не ограничиваются только строительством. Полиуретан активно используется и в других сферах, включая производство мебели, защитное оборудование, упаковку и даже в медицины.
Что нужно знать о полиуретане
Как и многие другие полимеры, полиуретан представляет собой материал, который синтезируется из продуктов переработки сырой нефти, а именно из двух ее компонентов: изоцианата и полиола. Конечные свойства и характеристики полиуретана зависят от процентного соотношения этих компонентов, а также от наличия и типа добавок.
Виды полиуретана
В зависимости от структуры, полиуретан может быть:
- Твердым.
- Жидким.
- Вспененным.
От того, что планируется производить из полиуретана, зависит вид поставляемого на заводы сырья: это может быть текучая субстанция, стержни, гранулы или листы определенных цвета и уровня прозрачности.
Характеристики полиуретана
Свойства полиуретана во многом зависят от его вида, плотности и агрегатного состояния. Однако можно выделить следующие общие характеристики:
- Высокая прочность и сопротивляемость разрыву и износу.
- Отличные теплоизоляционные свойства.
- Хорошие электроизоляционные способности.
- Абсолютная гидрофобность.
- Стабильность под воздействием ультрафиолета и большинства химических веществ (исключая ароматические углеводороды).
- Высокая эластичность и способность возвращаться к первоначальной форме после деформации.
- Иммунитет к плесени и другим микроорганизмам.
- Стабильность при высоких (до +120 градусов) и низких (до -70 градусов) температурах, а также при резких температурных перепадах.
Особенности горючести
Следует отметить, что полиуретан не является негорючим материалом. Его плавление начинается при температуре +140 градусов, а воспламенение происходит при температуре, достигающей +440 градусов. Однако введение антипиреновых добавок позволяет создавать материалы с минимальными классами горючести и контролировать их безопасность в различных условиях эксплуатации.
Плюсы и минусы
Знание о полиуретане позволяет объективно оценивать его преимущества и недостатки. Этот полимер обладает множеством достоинств, значительно превосходящих аналоги среди других синтетических и натуральных материалов.
Преимущества Полиуретана
Полиуретан (ПУ) чрезвычайно устойчив к износу. Этими свойствами объясняется его широкое использование для производства автомобильных деталей, бесшинных колес и роликов для промышленного и складского оборудования. Он обладает высокой эластичностью, превосходящей даже резину, и легко восстанавливает форму после нагрузки.
Этот материал не подвержен процессам старения, гниения и коррозии, что отличает его от многих природных материалов. Путем изменения состава и структуры поверхности полиуретановых изделий можно добиться различных текстур: от гладкости до шероховатости, а также свойств, предотвращающих скольжение.
Полиуретан устойчив к разрушительному воздействию солнечных лучей, которому подвержены полистирол и другие виды пластиков. Его водо- и воздухонепроницаемость делает его идеальным материалом для использования в качестве герметика. Этот полимер легко поддается различным способам обработки и является отличным диэлектриком.
Недостатки Полиуретана
Несмотря на многочисленные преимущества, полиуретан имеет и свои недостатки, причем некоторые из них могут быть уместными в одной сфере и нежелательными в другой. Например, он отлично подходит для изготовления износостойкой обуви, но его непроницаемость для воздуха делает такую обувь неудобной при длительном ношении.
К другим минусам относятся:
- Низкая стойкость к хлороорганическим соединениям, ароматическим углеводородам и некоторым кислотам.
- Ломкость при длительном нахождении в условиях низкой температуры.
- Сложность утилизации и вторичной переработки.
- Экологические проблемы.
Наиболее серьезным недостатком является именно сложность утилизации. Уникальные характеристики полиуретана сделали его привлекательным для множественных отраслей – от медицины до тяжелой промышленности. В результате использованные и устаревшие изделия аккумулируются, требуя утилизации. Полиуретан не разлагается естественным путем, его сжигание сопровождается выбросом токсичных веществ в атмосферу, а переплавка и получение вторсырья требуют сложной сортировки изделий с различными характеристиками.
Способы Утилизации
Чаще всего полиуретан измельчают и используют как добавки в строительные растворы. Этот метод позволяет решить проблему утилизации, однако дальнейшие исследования и разработки в этой области необходимы для минимизации негативного воздействия на окружающую среду.
Способы придания формы изделиям из ПУ
Производство изделий из твердого полиуретана, который поступает на заводы в виде гранул, прутков или листов, требует применения различных методов обработки для придания нужной формы. Рассмотрим основные способы, которые используются в промышленности для этой цели.
Литье
Литье – один из самых распространенных методов формования изделий из полиуретана. Расплавленную полиуретановую массу заливают в форму (оправу) и дают ей затвердеть. В случае, когда необходимо создать защитную оболочку на металлическом изделии, жидкий полиуретан наносится на поверхность вручную или автоматически, с использованием компьютерного управления. Этот метод позволяет получать изделия сложной формы с высокой точностью.
Прессование
Процесс прессования полиуретана осуществляется при помощи аппаратуры с программным управлением. Нагретое или размягченное сырье подается в пресс-форму, где под воздействием высокого давления материал принимает нужную форму. Это позволяет получать изделия с высокой плотностью и прочностью. Прессование используется для изготовления деталей, которые требуют устойчивости к механическим воздействиям.
Экструзия
Экструзия представляет собой процесс продавливания размягченной до текучего состояния полиуретановой массы через формовочное отверстие экструдера. После выхода из экструдера материал остывает и твердеет, приобретая заданный профиль. Этим методом производят длинномерные изделия, такие как трубы, профили, шланги, которые затем нарезаются на нужные отрезки. Экструзия позволяет получать изделия с однородной структурой по всей длине.
Заливка
Заливка – наиболее простой способ формования, часто используемый для изготовления единичных изделий. Жидкий полиуретан, предварительно смешанный с отвердителем, заливается вручную в форму, где застывает. Этот метод подходит для мелкосерийного или индивидуального производства, а также для создания прототипов.
Применение полиуретановых форм
Помимо использования полиуретана для производства конечных изделий, из этого материала часто делают и сами формы для отливки различных декоративных элементов. Полиуретановые формы используются для создания настенной плитки, барельефов, мыла ручной работы и других декоративных изделий. Благодаря своей гибкости и эластичности, такие формы легко растягиваются, что значительно упрощает процесс извлечения готовых изделий.
