Материал полиуретан что это

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.

Источник

Полиуретаны

Свойства и характеристики полиуретана

Общие сведения

Рис.1. Схема синтеза полиуретана.

Как правило, ПУ получают путем поликонденсации в ходе реакции двух компонентов полиола и изоцианата. Определенные свойства полиуретану могут придать различные добавки, например они помогают увеличить эластичность или твердость, термостойкость и т.п.

Основные виды полиуретанов, которые имеют между собой очень немного общего по свойствам, используемых в современной жизни – это вспененный полиуретан или пенополиуретан, термопластичный в гранулах, жидкий, листовой. Пенополиуретан (ППУ) и жидкий ПУ в больших количествах используют в строительстве – первый для термо- и звукоизоляции, второй – для гидроизоляции кровель. Термопластичный полимер в гранулах применяют для производства (обычно литья) гибких изделий, напоминающих резиновые, например подошвы обуви. Листовой полиуретан, частный случай термоэластопласта, отформованного в лист, который имеет области применения в машиностроении, автомобильной и других отраслях промышленности.

Литьевой полиуретан перерабатывают в изделия тремя способами: ротационным литьем, свободным литьем в форму и литьем под давлением. Последний метод практически ничем не отличается от литья полиолефинов и прочих пластмасс общего назначения. Изделия ППУ производят методом заливки материала под высоким давлением через специальные смесительные головки в формы или прямо в полость изделий, например оболочек труб. Из листового ПУ или из пластин, стержней и профилей получают разные изделия методом механической обработки.

Полиуретан был впервые описан в 1930-е годы, химиком Отто Бэйером и его коллегами, которые изначально занимались химией полиамидов. В 1937 году они получили разновидности термоэластопластов после реакции диизоцианата с некоторыми химикатами, имеющими в составе гидроксильные группы.

Первые товарные марки ПУ были разработаны в США компанией Dupont и поступили в продажу в 1956 году. Практически одновременно полиуретаны выпустили BASF и Dow Chemical в США по истечении одного года. Изначально полиуретан предназначался для замены других ценных материалов, например каучука, металла, дерева, и во многих темах это удалось.

В Советском Союзе полиуретаны начали разрабатывать в 1960-х годах, когда в мире уже производили тысячи тонн ПУ материалов. Наиболее глубоко исследования продвинулись в НПО «Полимерсинтез» (г. Владимир), а также в некоторых других научно-исследовательских учреждениях, плотно изучавших полиуретан. В России существует множество государственных и частных компаний, а также совместных предприятий (например владимирское «Дау-Изолан») хорошо зарекомендовавших себя в области производства полиуретанов с различными свойствами.

Свойства полиуретана

Основные характеристики полиуретановых эластомеров – это высокая прочность, стойкость к раздиру, стойкость к износу и к набуханию в маслах и растворителях, озоностойкость (важный фактор, выгодно отличающий ПУ от резины) и радиостойкость. Важнейшая особенность ПУ термоэластопластов – это комбинация отличной эластичности с большим разнообразием возможных твердостей.

Важные особенности полиуретанов: очень высокие физико-механические характеристики, которые во многом выше резин, каучуков, и даже некоторых металлов. Среди них высокая твердость, одна из самых лучших износостойкость и отличная абразивностойкость. По последним двум характеристикам литьевые ПУ на голову выше резин, других пластмасс и металлов. Кроме того, важна комбинация свойств, например сочетание высокой твердости и высокой эластичности дает превосходную прочность материала.

Температура эксплуатации полиуретана имеет верхний предел не ниже 120 градусов С, а нижний предел эксплуатации – минус 70С или даже еще ниже (при кратковременном воздействии). В этих пределах полиуретан сохраняет свои основные свойства неизменными.

Полиуретаны имеют хорошие диэлектрические характеристики, высокую химическую стойкость, в том числе устойчивость к маслам, кислотам и растворителям. Также полиуретан – очень экологичный материал, который не загрязняет окружающую среду, но при этом стоек к микробам, плесени и прочим простейшим.

Из минусов полиуретана можно отметить воздухонепроницаемость (одежда и обувь «не дышат»), плохо поддается печати, падение прочностных характеристик при продолжительном воздействии низких температур, слабую сопротивляемость скручиванию.

Пенополиуретан

Особняком среди всех полиуретанов стоит пенополиуретан. ППУ входит в класс газонаполненных пластмасс, они же пенопласты. Такие пластики состоят из воздуха или другого газа на величину порядка 90 процентов по объему. ППУ делится на две большие группы: жесткий или интегральный пластик и мягкий (эластичный) пенополиуретан или поролон.

Рис.2. Применение эластичного ППУ в мебели

ППУ интересен тем, что его синтез обычно происходит на месте применения, а не в заводских условиях (при этом мебельный поролон или трубы в ППУ изоляции все-таки производятся на заводах). Пенополиуретан синтезируется при смешении полиола и полиизоционата с получением высоконаполненной углекислым газом полимерной матрицы.

ППУ биологически нейтрален, опасность может представлять его компонент высокотоксичное вещество изоцианат, в случае если он взят в избытке. При применении антипиренов в компонентах полиуретана материал не поддерживает горение и гаснет при удалении пламени.

Применение полиуретанов

Из литьевых полиуретановых термоэластопластов производят крупные продукты, например износостойкие шины, конструкционные, корпусные и технические изделия, многочисленные заменители резиновых изделий. Также производят амортизирующие и демпфирующие элементы для всех отраслей, например конвейерные ленты, приводные ремни, нескользящие покрытия, различные упругие валики и ролики, уплотняющие прокладки, буферы и бамперы и т.д. ПУ изделия, благодаря своим свойствам и прежде всего износостойкости с успехом используются в высоконагруженных устройствах и механизмах. Из отраслей это железнодорожная, автомобильная, машиностроительная, обувная, медицинская, спортивная и прочие.

Рис.3. Полиуретановые износостойкие ролики

Жидкий полиуретан, который еще выпускается в виде спрея используют для изоляции различных конструкций и механизмов, например, вагонов, грузовых автомобилей, люков и т.д. Кроме того, он входит в качестве компонента в разнообразные герметики, клеи, лаки, краски и прочие изолирующие и декорирующие поверхности агенты.

Несмотря на широчайшее применение полиуретановых эластомеров, большая часть рынка ПУ пластмасс занимает пенополиуретан. Помимо теплоизоляции труб ППУ применяют для напыления на практически любые поверхности, выпуска сэндвич-панелей и прочих легких и прочных стройматериалов. Также ППУ используют для термоизоляции холодильников, рефрижераторов, хранилищ; в электротехнике и производстве интерьеров автомобилей, рулей; в самолетостроении, вагоностроении и т.п. Мягкий ППУ – непревзойденный материал для мебельной и легкой промышленности.

Вторичная переработка ПУ

Несмотря на инертность полиуретана для окружающей среды, его вторичная переработка задача непростая. Это не касается термопластичного эластомера, который может подвергаться переработке многократно. Однако, пенополиуретан по своей природе является реактопластом и практически не перерабатывается повторно.

Этот факт является серьезным минусом, сдерживающим еще более широкую поступь ППУ по планете.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Источник

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.

Источник

Полиуретан (ПУ) — что это такое: виды тканей, фото, характеристики и применение

Для того чтобы повысить защитные свойства текстильных материалов, в текстильной промышленности широко применяют инновационные технологии. Благодаря кропотливой работе ученых появляются новые ткани, способные выдержать большие нагрузки в экстремальных условиях.

Многие из нас не раз сталкивались с мембранными материалами. Но мало кто отчетливо представляет, что такое полиуретан, как и для чего он используется в текстильном производстве.

Описание

Полиуретан (PU) — это синтетический материал группы эластомеров, схожий с резиной. Полотна из химических волокон обладают способностью растягиваться до 200% и возвращаться в исходное состояние без следов деформирования.

В процессе синтеза полимера задают определенные параметры, получая полиуретановые волокна с различными свойствами в зависимости от назначения. Текстильные структуры получают вторичным неоднородным скручиванием исходного сырья с синтетическими или натуральными нитями. В результате получают волокна для создания эластичных материалов.

Технология включает в себя синтез полимера в специальном составе, обработка полученной массы: изготовление нитей или компонента для покрытия основы. Материал по свойствам схож с резиной, но более эластичен и во многом ее превосходит.

Из полиуретана изготавливают экокожу — синтетический кожзаменитель. Материал прочный, износостойкий, доступный по цене. Обладает множеством преимуществ, обходя по эксплуатационным характеристикам дорогую натуральную кожу. PU легок, морозоустойчив, демонстрирует высокую прочность на разрыв и неприхотлив в уходе.

Состав — расшифровка значения PU и формула

Полиуретан безопасен для здоровья, поэтому название получило приставку “эко” (экокожа). Это пористый многослойный материал, полученный путем синтеза органических и неорганических компонентов: полиэтилен, каучук, целлюлоза.

Состав экологичного материала смешанный, в нем присутствуют различные химические элементы. Шкуры животных в производстве не используются, что позволяет сохранить природные ресурсы.

Волокна ПУ используют в производстве текстильных материалов: лайкра, спандекс, неолан, ворин. В данных тканях содержится от 2 до 5% полиуретановых волокон. Типичным представителем группы является материал Оксфорд, а также технический текстиль с одно- и двухсторонним полимерным покрытием.

Формула полимера уретановой группы выглядит так: −N(R)−C(O)O−, где R — Н (водород), алкил, арил или ацил. В химии вещество получило название PolyUrethanе, отсюда аббревиатура, обозначающая материал — PU (ПУ, PUR).

Технические характеристики

PU кожа часто встречается на этикетках кожгалантерейных и швейных изделий, что это такое, поможет разобраться описание основных свойств, приведенное в таблице:

Вреден ли полиуретан для человека

Полиуретан — экологичный, безвредный для здоровья человека вид синтетического сырья. В процессе его получения не применяют формальдегиды, фреон, асбест и другие химические компоненты, способные выделять высоколетучие эфирные фракции.

Стоит учитывать при этом, что материал не обеспечивает оптимальных показателей воздухообмена и паропроводности. Поэтому использование ПУ в пошиве одежды и обуви имеют некоторые ограничения. В частности, одежда из данного текстиля непригодна для длительной носки в течение дня.

Виды полиуретановых тканей

Ткани ПУ подразделяются на две группы:

Эластомер нашел широкое применение во многих отраслях. В текстильной и галантерейной промышленности используют несколько видов тканей.

PU кожа

PU кожа — экологичный материал, использующийся в пошиве обуви, одежды, аксессуаров, галантерейных изделий, а также для изготовления мебельной обивки и чехлов автосидений.

ПУ относится к классу нетканых полотен, и считается одной из лучших имитаций натуральной кожи. Внешне два вида материала очень схожи. Экокожа мягкая, приятна на ощупь. Обладает водоотталкивающими свойствами, не промокает. Различие с другими видами кожзамов заключаются в абсолютном отсутствии характерного химического запаха и способности проводить воздух. Помимо того, ПУ долговечный и прочный материал.

Ткани с полиуретановым покрытием

На основе полиэстера (полиэфира) и нейлона с покрытием из полиуретана с внутренней стороны производят ткани с высокими показателями защиты от ветра и влаги — Oxford. Плотность материи варьируется от 150 до 1600 Den.

Одно- и двухстороннее покрытие ПУ применяют для изготовления технического текстиля. Особый способ нанесения компонента на основу позволяет наделить ткань свойствами мембраны: отводить пар и задерживать на внешней поверхности воду.

Популярные виды материалов из полиуретана

В текстильной промышленности и швейном производстве особой популярностью пользуются мембранные материи (Gore-Tex, Оксфорд, eVent, с нанопокрытием ПУ — Polartec Neoshell, The North Face Futurelight™, Outdoor Research AscentShell); эластановые волокна в составе полотен.

В зависимости от страны производителя стрейчевые волокна из эластомера имеют разные торговые названия:

Полиуретан или полиэстер что лучше

Волокна полиуретана прочнее, а значит прослужат дольше, но он дороже. Нити полиэстера не могут похвастаться такими эксплуатационными свойствами, однако стоят они дешевле.

Также стоит отметить, что вышеописанные характеристики двух материалов условные, так как все зависит от множества параметров: пропитка, толщина нити, переплетение. Как правило то, или иное волокно применяют в зависимости от потребностей изделий.

Применение

У материи с эластановыми волокнами сфера применения достаточна широкая. Важно понимать, что в чистом виде это сырье не используется, его добавляют в ткацкие полотна в незначительном количестве для улучшения свойств. Из стрейчевых тканей шьют спортивную одежду, костюмы, блузы, юбки, платья и мн. др.

Наиболее часто ПУ используют в пошиве таких моделей:

Эластомер широко применяют в производстве предметов медицинского назначения (бандажи, бинты, компрессионные изделия).

Рекомендации в уходе

Уход за изделиями из экокожи нуждаются в сухой периодической чистке с помощью мягкой щетки или губки. После удаления пыли рекомендуется обработать поверхность специальным спреем.

Уход за материалами с ПУ в составе, следующий:

Отзывы

— Долго сомневался, выбирая чехлы для автомобильных сидений на смену старых из дермантина. Прочитал отзывы и характеристики полиуретанового текстиля, и решил обновить салон. Не жалею. Материал прочный, легко чистится, приятный и мягкий на ощупь.

— Для прогулок с детьми приобрела курточки из мембраны. Удивилась, когда узнала, что в составе ткани обозначен ПУ. Приобретением довольна. Одежда защищает от снега и дождя, не пропускает холодного ветра, не притягивает загрязнений. Рекомендую всем обратить внимание на данные материалы.

Ткани это мое все! Я училась в Московском Государственном Текстильном институте имени А. Н. Косыгина, на кафедре материаловедения и товарной экспертизы. Работала на швейном производстве технологом и вот я в декрете, жду ребеночка:). Благодаря знакомству я стала автором статей о тканях и безумно этому рада! Надеюсь вам нравится мой труд!

Источник