Полиуретан: характеристики, применение и цены. Полиуретан. Что это за материал, его свойства и сферы применения Полимерный материал полиуретан

Благодаря развитию современной науке стали доступны принципиально , отличающиеся высокими потребительскими характеристиками и уникальными свойствами – полимеры. Сегодня они применяются практически во всех сферах строительства и жизнедеятельности человека. Наиболее распространенными и широко применяемыми стали такие материалы как полиуретаны, полиэтилены, и полистиролы.

Наибольшими функциональными возможностями обладает первый вариант полимеризированных материалов, который еще называют «веществом с неограниченными возможностями ». В зависимости от области применения он может быть очень мягким и эластичным, либо максимально прочным и твердым. Уникальность полимера состоит в том, что еще на стадии синтезы, зная правильные пропорции дополнительных компонентов и присадок, можно получить материал с нужными свойствами.

В последнее время широкую популярность приобрел новый материал – эластичный полиуретан, который обладает всеми полезными свойствами каучуков и резин, а благодаря уникальному составу, превосходит все известные эластомеры.

История возникновения

Эластичный полиуретан – что это такое? Это специальный синтезированный материал, полученный из искусственных каучуков, обладающий эластичными свойствами и высокой прочностью. Впервые были синтезированы в 1937 году, а полноценное производство началось только через 20 лет.

Широкое распространение получила эластичная полиуретановая нить, которая была синтезирована и запущена в производство в 1958 году в США. Спрос на новый материал был настолько огромным, что уже через несколько лет его начали производить крупнейшие мировые страны – Америка, Япония, СССР.

Эластичные полимеры в виде нитей или волокон имеют множество названий в зависимости от фирмы производителя, состава и технических характеристик. «Лайкра», «Эластан», «Спандекс», «Линель», «Дорластан» – все это довольно известные названия эластичных полиуретанов.

Эластичные волокна из полиуретана можно получить четырьмя основными способами:

• методом экструзии из расплавленного жидкого полимера;
• формованием при помощи химически активных веществ (реактивов);
• сухой формовкой;
• мокрой формовкой из раствора.

В зависимости от способа получения могут немного отличаться основные и параметры эластичных полиуретановых волокон.

Основные технические характеристики и свойства

Вне зависимости от метода получения, все эластичные полиуретаны обладают основными технологическими свойствами:

• высокий коэффициент механической прочности;
• водонепроницаемость;
• эластичность и гибкость;
• экологическая чистота и безопасность;
• практически не подвержен усадке во время эксплуатации.

Кроме того, материал быстро восстанавливает первоочередную форму после снятия с него дополнительной нагрузки и обладает высокой прочностью на разрыв (особенно полиуретановые нити и волокна).

Эти качества высоко ценятся в различных сферах производства, что позволило эластичным полиуретанам стать незаменимыми материалами во многих отраслях промышленности и жизнедеятельности человека.

Жидкий двухкомпонентный полимер

В последнее время широко стал использоваться полиуретан жидкий эластичный – отдельный вид полиуретановых эластомеров, из которого получают формы для литья и матрицы.

От других материалов, используемых при изготовлении художественных декоративных элементов, полиуретан отличается повышенной прочностью и стойкостью к температурам. При правильном приготовлении смеси и соблюдении всех пропорций, готовый материал легко выдерживает повышение температуры до 70-100 градусов, не теряя при этом своих основных качеств.
Для сферы полупромышленного литья, особую роль играет качество первичной матрицы и литьевых форм. Полученные из двухкомпонентного полиуретана, формы обладают целым рядом полезных свойств.

В первую очередь, это износостойкость. Такой показатель является очень важным при мелкосерийном производстве, так как позволяет отлить определенное количество скульптур, декоративных или художественных элементов, пользуясь лишь одной формой.

Второй показатель качества – прочность на разрыв в сочетании с высокой гибкостью. Третье ключевое свойство материала – отсутствие усадки. Благодаря этому качеству из полиуретановых форм можно получить большое число изделий, которые будут идентичны изначальному образцу (матрице).

Эти и другие свойства позволили при помощи литьевых форм изготавливать различные декоративные отделочные материалы, в первую очередь, который получают из гипса или цемента с добавлением специального красящего пигмента.

Особое внимание стоит обратить на условия хранения двухкомпонентного жидкого полиуретана . Емкости с веществом должны быть плотно закрыты (в идеале, быть герметичными), так как вещество подвержено сильному окислению под воздействием кислорода. При неправильном хранении материал начнет самопроизвольно вспениваться и его дальнейшее применение уже будет невозможным.

Не стоит также самостоятельно экспериментировать с пропорциями основного вещества и катализатора (отвердителя). Вне зависимости от марки полиуретана, все производители дают четкие рекомендации относительно массы всех взаимодействующих компонентов. Нарушив пропорцию, можно получить итоговый материал с абсолютно не теми свойствами, как хотелось.

Итоги

Эластичные полиуретаны нашли широкое применение в различных отраслях производства и во многих сферах народного хозяйства благодаря своим качествам и характеристикам.

Жидкий двухкомпонентный полиуретан – один из немногих материалов, успешно применяющийся при массовом потоковом производстве материалов для декоративной отделки помещений из гипса, цемент или бетона.

Эластичные волокна комбинируют с другими типами материалов для получения прочных и износостойких нитей, которые применяются как для пошива спортивной одежды, так и для высокопрочных полимерных тканей, использующейся в военной промышленности, и даже для производства специальных безвоздушных шин.

Еще полтора века назад, рассматривая интерьер обычной комнаты, человек видел перед собой различные предметы, изготовленные из металла, дерева, стекла, керамики, бумаги и натуральных тканей, и это казалось вполне естественным. Сегодня попасть в такую комнату просто нереально, ведь множество предметов сейчас изготовлено из пластика. Среди этого материала ведущую роль занимает полиуретан.

Что такое полиуретан

Полиуретан - это уникальный синтетик полимерной структуры. Его особенность в том, что он может быть твердым как древесина, эластичным как пластмасс, растягиваться подобно резине, иметь монолитную структуру или пористую (вспененный полиуретан). Такое изобилие свойств материала объясняется возможностью смешивать компоненты, из которых изготовлен пластик, в разных соотношениях.

Первый материал был получен на основе сложных полиэфиров в 1937 году на территории Германии. Более дешевые и простые полиэфиры начали применять в Соединенных Штатах Америки в 1957 году. С этого времени стали широко внедряться изделия с использованием полиуретана.

Современными конкурентами полимера на рынке являются полиэтилены, полистиролы и поливинилхлориды. Но они значительно уступают ему по ряду возможностей. Эластомер уретановый отличный конструкционный материал, превосходящий любые другие. А также благодаря уретановым свойствам он идет на позицию выше, чем каучуки.

Получение материала

Что такое полиуретан? Это материал, который является продуктом переработки сырой нефти. Сырье для его непосредственного изготовления - изоцианат и полиол. Эти два компонента смешивают в жидком состоянии. Вспомогательными составляющими являются стабилизирующие, катализирующие, вспенивающие вещества и разные красители.

В результате получается реакционно-способная масса, которая уже приобретает вид полиуретана. От того, какой рецепт изготовления выбран в техпроцессе, зависит пропорциональное соотношение компонентов смеси. Так можно получить полимер, обладающий различными свойствами от твердых тел, до вязких жидкостей.

Для удобства дальнейшего преобразования материал производят по форме гранул. Его сортируют по цвету и физическим свойствам. Это сырье поступает на предприятия по изготовлению деталей и изделий из полиуретана, где оно может быть переработано любым технологическим способом для полимеров.

Виды полиуретана, характеристики

Полимерной промышленностью разных стран выпускаются такие основные марки:

• Адипрены.
• Вулкопрены.
• Вулколланы.

Все они являются продуктами полиэфиров.

Что такое полиуретан? Это эластомер, обладающий следующими характеристиками:

• Механической прочностью.
• Износостойкостью на истирание.
• Эластичностью. Она сохраняется практически неизменной при диапазоне температур от - 50 до + 100 градусов по Цельсию.
• Внешней привлекательностью - декоративный полиуретан.
• Диэлектрическими свойствами. Экспериментально доказано, что воздействие на пластину толщиной 2 мм напряжением в 20 кВт не приводит к ее пробою.
• Маслостойкостью и устойчивостью к растворителям.
• Не подвержены озоновому старению.
• Не являются средой обитания микроорганизмов и плесневых грибов.
• Водостойкостью. Поэтому ванные комнаты целесообразно оборудовать полимерами, например, плинтусами из полиуретана.

Полиуретаны легко разрушаются под воздействием некоторых кислот, хлорных веществ, скипидара. Понижение температуры ниже отрицательного порога 60 градусов приводит к увеличению хрупкости материала. Для повышения механической прочности в состав эластомеров вводят различные наполнители.

Методы формовки

Уретановый эластомер относится к той группе материала, которая легко поддается обработке. К нему применимы все основные методы формообразования пластика промышленным способом. Можно применять:

Также заготовки из полиуретана поддаются механической обработке на токарном станке. Деталь формируется при воздействии на вращающуюся заготовку разными резцами.

Область применения полиуретана

Полиуретан применяется в сфере промышленности, строительства, общественного и бытового хозяйства. Так:

В промышленных отраслях полиуретан используют в:

Преимущества и недостатки

Как и любой другой материал, полиуретан не является идеальным, который можно применять неограниченно. Все преимущества, которыми он обладает, естественно вытекают из свойств вещества:

• Он не проводит электричество, что позволяет применять его в энергетической сфере.
• Устойчив к воздействию атмосферы, не окисляется. Поэтому идеален для изготовления строительных материалов.
• Не впитывает влагу.
• Обладает прочностью - из него можно делать различные конструктивные элементы.
• Имеет небольшую массу, это удобно при изготовлении объемных балок из полиуретана, которые легко поднимать.
• Малошумный материал.
• Он не стареет.
• Можно делать изделия с различным коэффициентом трения.
• Способность растягиваться свыше 600%.

Несмотря на такое количество положительных моментов, свойства полиуретана все же очень зависят от температуры эксплуатации, поэтому он может становиться хрупким или текучим, терять эластичность - становиться жестким. Слабые стороны материала следующие:

Переработка во вторсырье

Что такое полиуретан, если его не перерабатывать? Это материал, который долгие годы будет засорять окружающую среду. Поэтому разработаны методы получения вторичного сырья из уретановых эластомеров и способы утилизации неподходящих для переработки отходов:

Заключение

Важно помнить, что каждый тип пластика, в том числе и полиуретан, имеет свою маркировку. На всех изделиях из полимеров она обязательно нанесена. Поэтому собирая сырье для удобства дальнейшей переработки, необходимо его сортировать.

Полиуретан называют материалом будущего. Его свойства настолько многообразны, что практически не имеют границ. Он одинаково хорошо работает в привычной нам среде и при пограничных и экстремальных условиях.

Свойства полиуретана

Его основу составляют два типа сырья — это полиол и изоцианат. Этот синтетический полимерный материал входит в группу полиэфир-полиолов и его свойства, и технические характеристики зависят от молекулярной структуры. Также полиуретан является эластомером, материалом, который после растяжения возвращается в свое исходное состояние.

Особые свойства ему придают многочисленные добавки, которые, вступая в реакцию, усиливают эластичность, придают мягкость или твердость, стойкость к температурным перепадам.

Так полиуретан имеет несколько разных состояний, он производится в виде вязкой жидкости, мягкой резины, твердого пластика, может иметь высокую или низкую степень эластичности.

Вне зависимости от того, в какой форме представлен материал в дальнейшем он не изменяется вследствие влияния тепловых или механических воздействий, при необходимости изделие может, например, растягиваться, но после всегда возвращается к своей изначальной форме. Полиуретан также устойчив к контакту с химическими жидкостями, маслами, ультрафиолетовыми лучами, бактериями и грибками. Его успешно применяют на Крайнем севере и в жарких странах, в создании гидравлических устройств и в космической отрасли, в строительстве и инженерии.

Технические характеристики

Технические характеристики полиуретана делают его незаменимым конструкционным материалом во многих отраслях промышленности, где изделия должны иметь высокую сопротивляемость, износостойкость, устойчивость к агрессивному воздействию окружающей среды.

• Плотность полимера зависит от его вида, показатели могут быть в пределах 30-300 кг/м3.
• Твердость по шкале Шору (A, D) находится в пределах 50-98 единиц, что позволяет использовать его при высоких механических нагрузках.
• Имеет обширный температурный интервал эксплуатации, от -60 до +80 °C, возможно кратковременное использование при +120-140 °C без потери технических характеристик.
• Полимер имеет высокую эластичность при высокой твердости материала, его показатели прочности достигают до 50МПа. Он может без повреждения растягиваться до 650%.
• Не проводит электричество.
• Имеет низкую массу, что дает альтернативу использовать изделия с меньшим весом.
• Озоностойкость – тоже несомненный плюс, он не разрушается под воздействием озона, как, например, резина.
• Высокая стойкость к кислотам, маслам, растворителям.
• При производстве полимера можно запрограммировать необходимый коэффициент трения, и получить материал с очень низким или высоким показателем.

Основными конкурентами полиуретана являются резина, пластик и металл. Но все они проигрывают ему во многих технических характеристиках.

По сравнению с резиной он имеет более высокую износостойкость и эластичность, не восприимчив к маслам, меньше пачкается, медленнее стареет, быстрее принимает форму после деформации и лучше переносит механическое воздействие.

Если сравнить полиуретан с металлом, то он очевидно более эластичен, имеет меньший вес, не проводит электричество и менее восприимчив к воздействию абразивов. Также полиуретан значительно дешевле в производстве и в обслуживании, механизмы, оснащенные деталями из этого материала, создают меньше шума. Все это влияет на качество и стоимость конечного продукта.

В сравнении с пластмассой полиуретан показывает лучшие результаты при высоких и низких температурах, он более эластичен, не раскалывается при ударном и другом механическом воздействии.

К минусам можно отнести:

1. Воздухонепроницаемость, что важно при создании обуви и одежды;
2. Усадку вспененных декоративных деталей и сложности в нанесении четкого рисунка;
3. Излишнюю твердость и хрупкость при длительном холодовом воздействии;
4. Низкую сопротивляемость к скручиванию.

Поэтому крайне важно правильно выбрать вид полимера для эксплуатации в определенных условиях. Абсолютным минусом материала можно назвать сложность вторичной переработки изделий из него.

Области применения

Полимерный материал имеет очень широкую и многообразную сферу применения. Его используют в различных формах, как правило, это: листовой материал, жидкий или в виде пенополиуретана.

Из листового производят футеровочные элементы, детали прессов, покрытия для роликов, колес, валов, кольца уплотнителей, манжеты, пробки и т.д. Пористые уплотнители, наполнители, поролон изготавливаются из вспененного полиуретана. Жидкий или в виде спрея применяют для покрытия бетонных конструкций, вагонов, кузовов и кабин машин, люков, кровли. Еще его включают в состав герметиков, клеев, лаков, красок, средств для тепло- и гидроизоляции, а также используют при производстве молдингов – форм для литья изделий.

Сегодня функционирование многих отраслей промышленности уже невозможно без участия полиуретана, его использование поспособствовало развитию новых технологий и снижению производственных затрат.

В тяжелой промышленности этот материал нужен для производства амортизирующих элементов.

В строительстве полиуретан незаменим в создании антискользящих покрытий, вибростойких поверхностей, фасадных долговечных конструкций. В горном и карьерном деле заменяет каучук и даже сталь.

Полимер широко применяется в автомобильной промышленности. Из него производят покрышки, малоустойчивые элементы механизмов, сайлентблоки, валы, подшипники и многое другое.

В мебельной отрасли он нужен при производстве матрасов, крепежа, прокладок и уплотнителей, литых стульев и кресел, садовой мебели, декоративных элементов.

Полиуретан востребован в текстильной и обувной промышленности, из него изготавливают подошвы, водонепроницаемые и защитные чехлы, молнии и заклепки, ковры и стельки. Из него даже создают одежду, например, полиуретан 100 – это превосходная имитация натуральной кожи, такая же мягкая, экологичная, легкая, только более долговечная.

В медицине из него изготавливают презервативы, протезы, импланты, элементы и покрытия для костылей, кроватей, колясок. Редкое медицинское оборудование обходится без деталей из данного материала.

Широкое применение полиуретан нашел и в производстве спортивного инвентаря, покрытия беговых дорожек и покрытий стадионов.

Производство

Полиуретан является производным материалом от полиола и изоцианата – продуктов нефтехимической промышленности. Для достижения тех или иных технических свойств к ним добавляются различные присадки, то есть при производстве полиуретана как сырья необходимо учитывать его дальнейшую область применения. Сегодня он представляет собой самый востребованный полимер в мире во всех крупных сегментах промышленности. На рынке синтетических полимеров представлен как зарубежный, так и отечественный материал.

При производстве изделий применяются такие технологические приемы как литье, экструзия, прессование, заливка.

Литье изделий

Самый распространенный способ производства изделий из полиуретана – это литье. С его помощью изготавливаются такие продукты как втулки, манжеты, кольца, подшипники, самосмазывающиеся детали, запчасти подвески, уплотнительные элементы для гидравлических и пневматических механизмов. Большим плюсом производства полимерных изделий методом заливки является дешевизна форм, что делает готовый продукт привлекательным по цене.

В создании изделий из данного полимера методом литья применяются три технологии: ротационное литье, свободное литье в форму и литье под давлением.

Ротационное литье применяется для покрытия полиуретаном больших площадей и деталей цилиндрической формы. Полимер наносится специальным оборудованием на вращающийся вал, всю процедуру контролирует компьютер. Ротационное литье проводится без нагрева, является малоотходным производством и позволяет полностью подстроиться под задачи клиента.

Свободное литье применяется для создания сложных форм, в некоторых случаях готовое изделие может весить полтонны. Благодаря компьютерному управлению литье в форму проходит под точным контролем дозирования полимера, его температуры и давления, под которым он поступает. Это позволяет производить изделия высокого качества.

Для свободного литья применяются силиконовые формы, и этот метод используют для создания изделий ограниченными сериями. Преимущество литья – маленькие временные затраты и низкая стоимость готового продукта.

Литье под давлением позволяет ускорить производство, оно необходимо для создания больших партий. Этот метод подходит не только для полиуретана, но и других полимеров.

Особенности и интересные факты

Впервые полиуретан был получен в 40-х годах в Европе. В ходе долгих лабораторных исследований известный химик, ученый и технолог Байер Отто Георг Вильгельм получил ранее неизвестный материал с ошеломляющими техническими свойствами.

В этом же году был создан первый завод, и новый полимер был выпущен на рынок. Но широкое применение он нашел только через 20 лет, когда его стали повсеместно использовать в различных отраслях промышленности. Американские компании Union Carbide и Mobay Chemical Corporation были первыми, кто начал производить полиуретан и изделия из него.

Конструкционный материал нового поколения, значительно превышающий по своим техническим характеристикам материалы на основе каучука и резины, а по определенным показателям составляющий серьезную конкуренцию металлу. Так как полиуретан обладает отличными физическими и химическими свойствами , он является весьма востребованным материалом в современном промышленном производстве.

Полиуретан является , содержащий в своем составе вещества полиол и изоцианат, которые, в свою очередь, являются продуктами синтеза нефти. Макромолекулы полиуретана содержат также некоторые функциональные группы (амидная, мочевинная), придающие веществу свойства эластомера. В зависимости от своего состава, полиуретан может иметь жидкое и твердое агрегатное состояние. Одним из самых востребованных в промышленности веществ этого типа является полиуретан листовой.

Историческая справка

Первые разработки синтетического материала, призванного заменить некоторые виды пластика, резины, а также металла были произведены в Германии и Соединенных Штатах в 30-х годах XX века. В США исследованиями в этой области занималась химико-технологическая лаборатория под руководством У. Х. Карозерса. Учеными был успешно проведен синтез искусственного каучука, нейлона и полиамида.

Группе немецких ученых под руководством Бейера удалось провести синтез эластомеров в 1937 году независимо от своих американских коллег. В отличие от последних, немецкие химики синтезировали твердый полиуретан , что не нарушало патент на созданный ранее вспененный аналог. Производство полиуретана в промышленных масштабах было налажено в Германии в 1944 году, в США – в 1957 году и лишь 60-х годах в России.

Масштабное производство твердого полиуретана листового типа для индивидуальных хозяйственных нужд и технических нужд промышленности началось относительно недавно. За короткий промежуток времени состав полимера претерпел значительные изменения, направленные на повышение качества продукции, расширение перечня выпускаемых марок и модификаций, обладающих заданными свойствами.

Свойства и технические характеристики листового полиуретана

Полиуретан обладает большим набором физических свойств, выгодно отличающих его от конкурентов. Эластомер обладает такими физическими характеристиками:

• высокие прочностные показатели и сопротивляемость разрыву;
• высокие показатели диэлектрических свойств;
• материал не впитывает влагу, стоек к воздействию атмосферных осадков;
• стоек к воздействию растворителей и масел;
• стоек к воздействию радиоактивного излучения;
• материал обладает хорошей эластичностью при различных показателях твердости, начиная с 40 и заканчивая 97 единицами Шора;
• при деформации полиуретан восстанавливает свои начальные геометрические характеристики (обратная деформация);
• листовой полимер выдерживает давление до 100 МПа;
• полиуретан сохраняет свои технические характеристики при эксплуатационной температуре до 120 градусов Цельсия. Нижний рабочий предел температуры полиуретана составляет минус 70 градусов;
• полиуретан биологически инертен, не поддерживает рост плесени и грибка, не гниет и может сам выступать в роли антикоррозионной защиты.

Химические свойства полиуретана характеризуются высокой стойкостью материала к некоторым агрессивным веществам. В частности, полиуретан может находиться в контакте с растворителями и маслами. Материал стоек к различным нефтепродуктам и может использоваться в работе с горюче-смазочными материалами.

Отлично проявляет себя в соленых средах и в условиях повышенной влажности, а также не разрушается и не меняет своих физико-механических свойств под воздействием ультрафиолетовых лучей.

Из отрицательных свойств материала можно отметить его неустойчивость к воздействию азотной, фосфорной и муравьиной кислот, а также химически активных сред с высоким содержанием соединений хлора и ацетона. Материал может подвергаться разрушению при продолжительном контакте со щелочами в условиях высоких температур. При эксплуатации полиуретана за пределами рабочего диапазона температур возможны случаи изменения его физико-механических свойств.

Производство, стоимость и размеры листового полиуретана

Основная часть листового полиуретана производится методом литья. Применяется как высокотемпературная технология литья в пресс-формы под давлением, так и способ разливания расплавленного сырья в открытые матрицы без воздействия температуры и давления. Технология экструзии для производства листового полиуретана применяется реже.

В настоящее время на рынке конструкционных материалов представлен широкий выбор полиуретана листового типа, как отечественных производителей, так и зарубежных. Среди иностранных производителей материала наибольшей популярностью пользуются компании США, Германии, Италии и, конечно же, Китая.

Среди отечественных производителей наибольшее распространение получили листы полиуретана модификаций СКУ7Л, СКУ-ПФЛ100 . Марки отличаются друг от друга по следующим показателям:

• твердость в единицах Шора;
• прочность на раздир;
• сопротивляемость сжатию и растяжению;
• способность к восстановлению формы.

В зависимости от марки, толщины, габаритов листа и фирмы-производителя, на полиуретан листовой цена может изменяться в значительной степени. Стоимость полиуретановых листов типа СКУ7Л размером 0,5х0,5 м и толщиной 5 мм начинается с 1100 рублей, а стоимость материала модификации СКУ-ПФЛ100 таких же габаритов составляет 1300 рублей и выше. Цена с аналогичными техническими характеристиками, но импортного производства, обычно, в полтора-два раза выше.

Каждая фирма-изготовитель листового материала имеет свою линейку стандартных габаритов. Толщина листов полимера начинается с 2 мм и может доходить до 40 мм. Форма листов может быть квадратной размерами 400х400 мм, 500х500 мм, 1000х1000 мм, 1200х1200 мм и прямоугольной размерами 800х1000 мм, 800х1200 мм, 2000х3000 мм.

Встречаются листы полиуретана длиною до 8 м и шириною до 2,5 м. Как правило, при оформлении заказа на изготовление материала у официальных представителей заводов существует возможность выпуска партии продукции с индивидуальными габаритными размерами. В этом случае максимальный размер листов ограничивается только техническими возможностями заводского оборудования.

Применение листового полиуретана

Благодаря уникальным свойствам и относительно низкой стоимости применение полиуретана листового типа получило широкое распространение во многих отраслях промышленного производства. Вот некоторые примеры использования полиуретана в промышленности:

• листы полиуретана применяются в качестве футеровочных элементов бункеров, хопперов, закромов, течек и других агрегатов технологических линий дробления, измельчения и транспортировки концентрата горнорудной промышленности. Применение полиуретановой футеровки позволяет сэкономить значительные средства на ремонте, восстановлении и замене быстро истирающихся металлических поверхностей;
• материал используется также и для футеровки внутренних поверхностей емкостных сооружений химической промышленности, которые контактируют с агрессивными средами и веществами;
• из листового полиуретана изготавливают пластины для прессовых штампов кузнечно-штамповочных цехов;
• пластины синтетического полимера применяют для производства различных элементов уплотнения и опорных поверхностей роликов, валиков, колес;
• в строительной отрасли из полиуретана изготавливают отдельные слои вибростойких полов и покрытий, а также противовибрационных уплотнителей окон и дверей;
• материал применяется в качестве антискользящих покрытий полов в ванных комнатах и бассейнах;
• из листового полимера производят коврики в салоны и багажные отделения автомобилей;
• материал используется для производства фасадных систем;
• полиуретан является наиболее подходящим материалом для включения в конструкции фундаментов под оборудование с большими динамическими нагрузками. Пластины полиуретана служат амортизирующими прокладками различных станков и агрегатов, уменьшая вибрационные воздействия на строительные конструкции зданий и сооружений.

Заявка на товар/услугу

(кратко ПУ) представляет собой полимер, отличающейся упругостью, износостойкостью. Полиуретановые продукты широко распространены на промышленном рынке благодаря широкому спектру прочностных характеристик. Эти материалы вытеснили изделия из резины, так как их можно эксплуатировать в агрессивных средах, при больших динамических нагрузках и в более широком спектре температур. Спектр рабочих температур для данного материала соответственно -60 °C - +110 °C.

На рынке промышленности полиуретан чаще всего представлен в виде твердых заготовок (листов, стержней). Но используются и более мягкие - вспененные формы полиуретана, а также материал в жидком виде.

Купить листовой полиуретан можно толщиной от 5 до 80 мм, размер листа – 50×50 сантиметров мм. Стержни - диаметром 20 – 200 мм при длине 400 – 600.

Полиуретановые изделия составляют серьезную конкуренцию металлическим, пластиковым и резиновым аналогам.

ПУ - современный, востребованный и безопасный полимер. Он эксплуатируется для производства разнообразных потребительских, промышленных товаров, которые делают нашу жизнь удобнее и при этом являются экологически безопасными.

Свойства, характеристики полиуретана

Полиуретан (ПУ), отличающийся высокой эластичностью, вязкостью, относится к группе эластомеров. Эти материалы способны удлиняться под нагрузкой (растяжение) и возвращаться в начальное состояние без структурных изменений после снятия нагрузки.

Если рассматривать пару «полиуретан - резина», то первый материал превосходит второй по:

• эластичности - относительное удлинение при разрыве полиуретана в два раза больше;
• прочности - прочность в два раза выше;
• устойчивости к истиранию - износостойкость полиуретана в три раза больше;
• стойкости к озону - не разрушается при взаимодействии с озоном.

Полиуретановые листы, стержни, другую продукцию отличают физико-химические свойства, которые определяют возможность их эксплуатации в различных сферах промышленности:

• полиуретан нейтрален к ряду кислот, растворителей, поэтому его используют: в типографиях (валки печатающих устройств), химической промышленности, для хранения химических реактивов;
• высокая твердость (около 98 ед. по шкале Шора) позволяет применять его вместо металла там, где существуют высокие механические нагрузки. Например: для изготовления ведущих элементов конструкций машин на гусеничном ходу;
• у эластомера большая ударная вязкость, стойкость к вибрациям. Эти качества позволяют использовать его для производства ремней приводных, лент для конвейеров, пружин, сит для грохотов в горнодобывающей отрасли, демпферов, прочих изделий;
• стойкость к повышенному давлению делает возможным использование для производства манжет, колец, втулок, вкладышей, сальников высокой прочности;
• ПУ имеет низкую теплопроводность. Он сохраняет упругость при отрицательных температурах до -50 °C. Также работает при температурах до 110 °C и даже может выдержать непродолжительное увеличение температуры до 140 °C. Это дает возможность использовать полимер для изоляции холодильных складов, изготовления полиуретановых колес или колес, гуммированных (обрезиненных) полиуретаном;
• из-за стойкости к воздействию бензина, масел вышеупомянутые гуммированные колеса более предпочтительны по сроку эксплуатации, чем каучуковые и резиновые. Также по сроку службы выигрывают полиуретановые уплотнения, используемые в нефтяной промышленности;
• полиуретаны – диэлектрики, поэтому полиуретановое покрытие обеспечивает не только водо-, термо- , но и электроизоляцию;
• химическая неактивность, стойкость к возникновению плесени, микроорганизмам делает предпочтительным эксплуатацию в пищевой промышленности, медицине;
• полиуретановые листы, втулки, стержни, другие изделия способны подвергаться многократным деформациям без изменения прочностных свойств. Большой срок эксплуатации, надежность делают такую продукцию более востребованной, в сравнении с резиновыми аналогами. Для различных отраслей промышленности возможно изготовление колес, валков, роликов, валов, имеющих полиуретановое покрытие, а также гуммированных мельничных барабанов или непосредственно мелющих поверхностей.

Подведем итог. Полиуретановые детали мало подвержены процессу старения, стойки к воздействию окружающей среды, воздействию влаги, химических элементов, абразивному износу, коррозии. По своим свойствам они не уступают металлическим, пластиковым и превосходят резиновые изделия.

Листовой полиуретан - это прямоугольная пластина, изготовленная из упругого эластичного полимера. Качество полиуретановых листов регламентируется ТУ 84-404-78.

Методы изготовления полиуретановых листов - прессование, экструзия (выдавливание), литье. Поверхность листового полиуретана, в зависимости от эксплуатационных требований, может обладать как антифрикционными, так и противоскользящими свойствами. Свойства определяются химсоставом, особенностями структуры.

Чаще всего производят листы с шириной от 0,1 до 0,2 м, длиной от 1 до 1,5 м, толщиной от 20 до 300 мм. Данный размерный ряд может быть изменен по требованию заказчика.

Наиболее часто встречаются литьевой полиуретан СКУ-ПЛФ, СКУ-7Л.

Рассмотрим физико-химические характеристики литьевого полиуретана СКУ-7Л:

• прочность при растяжении - 30 МПа;
• условное напряжение при растяжении образца до 100% - около 2 МПа;
• спектр рабочих температур - от -50 °C до 100 °C;
• твердость по шкале Шора - 75-85 ед.;
• плотность полиуретана - 1180 кг/м³;
• относительное удлинение - 450%.

Уникальные свойства листовых изделий из ПУ (листов, плит, пластин), обусловленные их долговечностью, практичностью, делают их широко востребованными во многих промышленных сферах. Так, например, из листового ПУ производят такую продукцию:

• строительная отрасль - нескользкие половые покрытия; части фасадов, устойчивые к вибрации;
• конструирование машин, механизмов - детали, контактирующие с маслами, шины, втулки;
• тяжелая промышленность - детали амортизаторов, футеровка;
• легкая промышленность, например обувная - подошвы для обуви.

Полиуретан стержни

Это цилиндрическая заготовка, изготовленная из износостойкого упругого полимера. Качество полиуретановых стержней сопоставимо с ТУ 2226-001-37455706-2011.

Методы изготовления стержней ПУ аналогичны методам производства листов ПУ: литье, экструзия, прессование.

Два основных габаритных размера стержней: диаметр от 20 до 300 миллиметров, длина, которая определяется по ТУ 84-404-78 косвенным методом. Основное условие - заготовка определенного диаметра не должна весить более 150 килограмм.

Уникальные свойства полиуретановых стержней , обусловленные возможностью синтезировать полимеры с различными свойствами (например, с разным показателем коэффициента трения), делают их широко востребованными во многих промышленных сферах. Так, например, из полиуретановых стержней производят такую продукцию:

• строительная отрасль - элементы фасадов, крепежные детали, устойчивые к вибрационным нагрузкам;
• производство машин, механизмов - детали, контактирующие с маслами, валы, втулки, подшипники;
• медицина - имплантаты, протезы;
• легкая промышленность, как пример - обувная, текстильная.

Вспененный ПУ (поролоны)

Представляет собой пористое, газонаполненное на 85-90% инертным газом синтетическое изделие. Зависимо от метода производства, состава – различается по степени эластичности. Может быть как мягким (поролон) так и жестким, который почти не подвержен деформации.

Широко востребован в промышленности, строительстве двухкомпонентный вспененный полиуретан – ППУ, который образуется путем смешивания двух компонентов. Реакция протекает очень быстро – в течение 5-10 секунд ППУ вспенивается, затем затвердевает. В результате получается легкая масса с низкой тепловой проводимостью, которая не гниет, не поддерживает самостоятельное горение, не подвергается воздействию влаги, щелочей, органических растворителей, слабых кислот. Вспененный ППУ очень востребован в качестве утеплителя, шумоизоляции. Прекрасно заполняет поры, не позволяя тем самым образовываться мостикам холода. Применяется в широком температурном диапазоне от -60°С до+140°С, практически не меняет своих свойств со временем.

Достоинства, недостатки

Используется в промышленности наряду с прочими материалами, такими как металл, резина, пластик. Одним из основных преимуществ ПУ является возможность получать изделие с необходимым регулируемым коэффициентом трения. Также следует отметить прочность, твердость, сравнительную легкость, способность к удлинению до 650%. Кроме этого ПУ - диэлектрик, устойчивый к атмосферным воздействиям, химическим веществам.

Полиуретан или металл?

Сравним пару «металл - полиуретан» для определения положительных свойств последнего. ПУ детали более эластичны, менее тяжелые, устойчивы к воздействию абразивов. Не проводит электрический ток, имеет звукоизоляционные свойства. Полиуретановые детали долговечнее, дешевле, чем аналогичные из металла. Применение ПУ в производстве требует меньших вложений во время эксплуатации, ремонта, что ведет к удешевлению конечного продукта.

Полиуретан или резина?

Пара «резина - полиуретан» выявляет следующие преимущества ПУ: устойчивость к высоким нагрузкам, загрязнениям, воздействию масел; способность быстрее восстанавливать форму после деформирования; высокую эластичность.

ПУ или пластик?

А рассматривая пару «пластик - полиуретан», можно отметить такие достоинства ПУ: устойчивость к механическим, ударным воздействиям, сохранение эластичности (даже в режиме низких температур); стойкость к действию абразивных составов. Также из полиуретана можно при необходимости сформировать более толстый слой, чем из пластика.

Основной недостаток полиуретановых листов, стержней, других изделий - сложность переработки, утилизации отходов.

Материал неустойчив к воздействию таких химических реактивов, как азотная, фосфорная, метановая кислоты. Кроме того, в условиях высоких температур, ПУ может разрушаться от длительного взаимодействия со щелочами. Полиуретановые детали могут изменять свои физико-химические показатели при эксплуатации в интервале температур отличном от рабочего.

Ряд изделий, которые изготавливают из ПУ, имеет существенные недостатки. К примеру, обувь с подошвой из полиуретанового материала считается «слабо дышащей». А лепнина, карнизы, выполненные из вспененного полиуретана, в процессе работы может быть легко повреждена из-за пористой структуры.

Изготовление полиуретана

ПУ изготавливают с помощью литья, прессования, выдавливания, заливки на специальном оборудовании. Полиол и изоционат, входящие в состав, представляют собой продукты, которые синтезированы из нефти.

На промышленном рынке используют следующие виды эластомера:

• жидкий, вспененный (пенопласт, поролон);
• твердый (лист, стержень, пластина);
• напыляемый (полимочевина).

Для изготовления твердого ПУ чаще всего используют технологию литья в формы под давлением либо разлив жидкой расплавленной смеси в открытые матрицы без давления. Реже для получения твердого ПУ применяют технологический процесс выдавливания (экструзии).

Цена, размеры, вес

Итоговая стоимость полиуретановых листов определяется их толщиной, размерами, маркой, предприятием-изготовителем, общим объемом заказа, другими факторами (например, доставка). Оптовая цена всегда ниже розничной. Оптовая стоимость 10 мм полиуретанового листа (0,5×0,5м) - от 1878 руб. (импортного производства) до 2160 (отечественного). Пластины толщиной 40, 50 мм дороже – 8600 и 10760 руб/лист соответственно, габариты стандартные, 0,5×0,5 м. За полиуретановый лист толщиной 80 мм стандартных размеров придется оплатить 14800 руб, вес пластины будет составлять около 24,5 кг).

Вес полиуретана листового размером 0,5*0,5 метра (толщина, мм – вес, кг):

• 5 - 1,65;
• 10 - 3,12;
• 15 - 4,74;
• 20 - 5,9;
• 25 - 7,95;
• 30 - 9,2;
• 40 - 12,5;
• 50 - 15,5;
• 60 - 19,6;
• 80 - 24,5.

Оптовая цена полиуретановых стержней начинается от 94 руб/шт (длина 0,5м, диаметр 20 мм, вес – 240 гр., импортного производства). Стоимость 1 кг полиуретановых стержней (отечественных) – от 690 руб. Полиуретановый стержень диаметром 35 мм будет стоить 335 руб. за штуку, 50 мм – 665 рублей, 60 – 975, 80 мм – 1400 рублей, 100 – 2700, 150 мм – 6090, 200 мм – от 10810 рублей.

Цена на вспененный полиуретан начинается от 400 рублей за килограмм.

История

Опыты по получению универсального продукта, способного конкурировать с пластиком, резиной, металлом, велись независимо в США, Германии в период с 30-х до 40-х годов прошлого века. Химик из Америки У. Х. Карозерс изобрел искусственный каучук и нейлон, а известный германский химик-технолог О. Г. Байер считается изобретателем полиуретана. О.Г.Байер и его команда впервые синтезировали эластичные, твердые эластомеры-полиуретаны.

Промышленное производство материала было начато Германией в 1944 году, в Америке более чем на десять лет позже - 1957 год.

В СССР работать над проблемой синтеза полиуретана начали лишь в 60-е годы.

За время работы, как отечественный, так и импортный продукт претерпел множество изменений, направленных на улучшение качества, разработку материалов с уникальными характеристиками.

Применение

Полиуретановые листы, стержни, втулки, другая продукция, в силу своей универсальности, эксплуатируются в различных отраслях. Вот, некоторые из них:

• строительство (термо-, водоизоляционные панели, листы, лепнина, карнизы);
• химическая отрасль (клеи, герметики, лаки, краски);
• бумажная, полиграфическая отрасль (валки, валики, покрытия поверхности);
• производство машин, механизмов (узлы и детали машин, уплотнения, покрытия поверхности);
• нефтегазовая (уплотнения, маслостойкие клапаны);
• горнодобывающая отрасль (сита для грохотов, покрытия и мелющие части мельниц);
• радиоэлектроника (изоляционные материалы);
• легкая промышленность (бобины для ниток, ролики для скручивания, клеи, подложки);
• медицина (катетеры, имплантаты, протезы);
• пищевая отрасль (конвейерные ленты).

Итак, полиуретановые стержни, листы, другие изделия во многом по своим техническим характеристикам превосходят резины, обычные пластические массы, каучуки, даже металл, благодаря чему потребление данной продукции с каждым годом значительно возрастает. Открываются новые возможности применения.

Полиуретан – один из самых востребованных многофункциональных полимеров, конструкционных материалов.