Развитие современной науки не стоит на месте. Вместе с ней как совершенствуются уже известные материалы, так и появляются новые. За основу, как правило, бе...

Полиуретан. Что это за материал, его свойства и сферы применения

От Masterweb

20.10.2018 16:00

Развитие современной науки не стоит на месте. Вместе с ней как совершенствуются уже известные материалы, так и появляются новые. За основу, как правило, берутся синтетические полимеры, такие как материал полиуретан. Что это за вещества и какое применение они нашли во всех сферах быта и производства, мы узнаем чуть позже. Физические и технологические характеристики позволяют использовать их даже в самых ответственных отраслях: машиностроении, изготовлении изоляторов и крепежа. Без них просто невозможно представить повседневную жизнь человека.

Для шага вперед

Несмотря на постоянные разработки, острая необходимость в новых качественных материалах остается очень высокой. Современная жизнь требует огромного многообразия различных веществ: пластичных и твердых, растяжимых и прочных. Они должны выдерживать напряжение, температурные перепады, агрессивную эксплуатацию.

Эта потребность вынуждает ученых экспериментировать с синтезом полимерных соединений, с совместимостью неорганических и органических компонентов в попытке получить более универсальные составы. Полиуретан и есть такой полимер. Он обладает целым набором уникальных свойств, которые сделали его одним из самых активно используемых почти во всех сферах жизни и производства.

Что это за материал: полиуретан?

Сначала стоит подробнее разобраться с самим веществом и с тем, почему его называют термопластичным.

Данное полимерное соединение сочетает твердость прочного пластика и пластичность натурального каучука. Оно появилось только в середине прошлого века, благодаря усилиям ученых из США, которые смогли его синтезировать. Физические характеристики данного материала напрямую зависят от основного компонента.

Базовое сырье

Существует несколько видов сырья, из которых производится для подошвы материал полиуретан. Это простые и сложные полиэфиры, а также алифатический изоцианат.

Теперь, когда мы знаем, что это за материал - полиуретан, нужно разобраться с его возможными составами.

Если в основе вещества большей процентной долей обладает простой полиэфир (пропилен- и этиленоксид, изопрен), то итоговое вещество становится более устойчивым к процессу гидролиза, а также получает повышенные морозоустойчивые и износостойкие характеристики.

Основы из сложных полиэфиров (линейных продуктов фталевой кислоты) придают итоговому веществу следующие особенности:

увеличение предела прочности при растяжении;
повышенную износостойкость;
возможность восстановления первоначальной формы.

Для колес материал из полиуретана на базе последнего компонента получает повышенную способность к сопротивлению ультрафиолету и пластичность, даже при температурах ниже ноля.

Основным методом получения данного вещества является литье из гранулята. Итоговый эластомер может быть в двух состояниях: вязком жидком и твердом. Твердые вещества могут иметь как кристаллическое, так и аморфное состояние (то есть иметь только ближний порядок атомной структуры).

Чтобы удлинить и структурировать цепи, используются гликоли, вода, эфир глицерина или касторовое масло. Эти реагенты задают молекулярную массу для линейных полиуретанов.

Катализатором для процесса образования полиуретана могут выступать третичные амины, соединения бериллия, железа, ванадия или меди, а также нафтенаты свинца или олова.

Главная особенность вещества

Готовая продукция из материала полиуретан (стельки, например) имеет различные финальные свойства, которые могут разниться для каждой сферы ее применения. Ключевая особенность - возможность задавать и корректировать необходимые параметры на начальной стадии получения материала. Это способствует все большему расширению сфер его использования.

Если не обращать внимания на преобладающий компонент, который лежит в основе термопластичного полиуретана, то полученный материал также имеет целый набор общих свойств.

Ключевые характеристики

Во-первых, данное вещество обладает стойкостью и выносливостью и хорошо держит форму. Во-вторых, высокая прочность при различных деформациях, таких как растяжение или изгибание, позволяет ему стать незаменимым в отраслях, где пластичность материала выходит на первый план. В-третьих, хороший уровень поглощения шума и вибраций обеспечивает полиуретану популярность, например в машиностроении.

Кроме этого, вещество можно подвергать окрашиванию, которое не влияет на параметры износостойкости, так как краска наносится не только на верхний слой, а прокрашивает весь объем.

Температурный диапазон применения данного эластомера колеблется от -60 до +80 градусов Цельсия.

Полиуретан, как материал подошвы обуви, отличается устойчивостью к жирам, микробам, бактериям, перепадам температур, морской воде, старению, механическому воздействию. Для повышения общей прочности материала его можно покрыть слоем армированного стекловолокна. Растворы полиуретана в органических растворителях превращаются в различные виды высокопрочного клея.

И один очень приятный бонус: это вещество можно перерабатывать.

Отрасли применения

Основными сферами использования термопластичного полиуретана являются:

автомобильная промышленность;
изготовление товаров общего потребления;
обувная промышленность;
изготовление спортивных товаров;
кабельное производство.

В автомобиле- и машиностроении это вещество применяется для производства ручек, амортизационных опор шасси, ковриков, пружин, козырьков, различных тумблеров и переключателей, изоляторов. В некоторых случаях из него изготавливают декоративные части интерьера автомобиля.

В сферах народного потребления из него изготавливают подошвы, стельки и другие подобные компоненты обуви, наконечники для зонтов и прочее.

Полиуретан в обувной промышленности

Свое основное применение в быту полиуретан нашел в обувной промышленности. Из-за базовых качеств (морозостойкости, эластичности, прочности, долговечности и устойчивости к постоянному механическому воздействию) из него получаются прекрасные подошвы, особенно для зимних видов обуви. Эргономичность данного полимера высока наряду с антисептическими свойствами, что позволяет применять его для изготовления стелек.

Производство товаров для отдыха и спорта также не обходится без полиуретана. Из него изготавливают колесики для роликовых коньков, спортивные шины, втулки и прокладки, наконечники для лыж, специальные спортивные ботинки для сноубординга и конькобежного спорта, колесики для скейтбордов, соединительные элементы и различный крепеж.

Краткие итоги

Теперь, когда мы знаем, что это за материал - полиуретан, стоит подвести итоги. Итак, данный эластомер является одним из самых часто используемых соединений. Он отличается целым рядом прекрасных технологических, физических, химических и конструктивных характеристик, которые обеспечивают ему применение во множестве отраслей и производств.

Все эти характеристики делают материал экономически выгодным для массового производства. При этом затраты на этот процесс довольно скромные как в финансовом плане, так и с точки зрения временных затрат.

Как материал подкладки, полиуретан используется для обмотки силового кабеля и декоративных элементов салонов авто, для роликовых коньков и стелек. Возможность задавать необходимые характеристики на этапе изготовления позволяет расширять сферы применения данного полимера и делает их практически безграничными.

Улица Киевян, 16 0016 Армения, Ереван +374 11 233 255

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.

Полиуретан, применение в одежде, надежен ли?

Полиуретановые волокна — тянущаяся синтетическая ткань. Из-за своего состава может вызвать аллергию. Входит в состав многих тканей, широко используется для изготовления спортивных костюмов, купальников, нижнего белья, медицинских корсетов и прочее. Торговые названия полиуретана лайкра, спандекс, эластан, дорластан. Аббревиатура — ПУ.
Ни одно текстильное изделие не производится из 100% полиуретановой нити, она всегда комбинируется с другими видами волокон. Особенности полиуретана — высокая эластичность и низкая степень усадки при стирке
Наиболее известными торговыми марками полиуретановых волокон являются Elastan, Spandex и Lycra.

Положительные качества: лайкра: высокая эластичность, долговечность особая мягкость, светоустойчивость (не желтеет)
______________________эластан: высокая эластичность, устойчивость к действию органических растворителей, кислот, щелочей и красителей

Отрицательные качества: лайкра: не выносит высоких температур, плохо впитывает влагу
_____________________эластан: несветоустойчив (на свету желтеет) , плохо впитывает влагу
Высокотехнологичная одежда из полиуретана по праву считается новым словом в развитии индустрии спецодежды. Этот водонепроницаемый материал отличается высокой устойчивостью к воздействию большого количества агрессивных химических реагентов, не подвержен воздействию плесени и грибков. Такая одежда сохраняет эластичность и прочность в широком температурном интервале (при необходимости ею можно воспользоваться при температуре от — 65С до +85С) . К поверхности полиуретана не прилипает большинство лаков и красок, что дает возможность дольше сохранить одежду чистой. В нашем каталоге вы сможете найти фартуки, передники, штаны и куртки из этого материала, а также бахилы и шапочки.
К несомненным достоинствам полиуретановой спецодежды можно отнести доступную стоимость по сравнению одеждой из других материалов, а если вспомнить про долговечность и высокую износостойкость, выгодность такого приобретения становится очевидной. На рабочем месте большинство из нас проводит очень много времени, поэтому спецодежда должна отличаться не только высокой функциональностью и удобством, но и эстетичностью. Полиуретан открывает большие возможности для дизайнеров рабочих костюмов. Этот эластичный и несыпучий материал подходит для создания мужской и женской одежды. Яркие цвета брюк, курток и фартуков позволяют сделать работу более безопасной.
Область применения полиуретановой одежды
Поставка полиуретановой спецодежды является важным направлением деятельности ООО Ультравет. Уже сегодня вы найдете в нашем каталоге одежду разных размеров для мужчин и женщин, отвечающую всем требованиям к товарам этой категории. Предлагаемая вашему вниманию одежда полиуретановая широко используется в различных отраслях народного хозяйства, среди которых пищевые производства, предприятия нефтедобывающей, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, клининговые и медицинские организации, а также компании, занимающиеся санитарной обработкой помещений, ландшафтным дизайном, сортировкой и переработкой отходов.

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:

Воздухонепроницаемость, что важно при создании обуви и одежды;
Усадку вспененных декоративных деталей и сложности в нанесении четкого рисунка;
Излишнюю твердость и хрупкость при длительном холодовом воздействии;
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.

Полиуретан

Полиурета́н уникальный свойствами синтетический полимер, производится из продуктов переработки нефти. Различным соотношением составляющих (содержанием катализаторов, вспенивателей и стабилизаторов) регулируются свойства, диапазон широчайший: от жидкостей, вязких составов до эластичных резин и прочнейших пластиков. Содержащая полиуретан ткань производится с применением нитей - эластомеров. Особенные прочностью, высокой сопротивляемостью на разрыв, эластичностью, и отличными диэлектрическими характеристиками высокорастяжимые волокна полиуретана наиболее востребованы именно в текстильной промышленности.

Применение такого рода нити в интерьерном текстиле лишь на первый взгляд кажется абсурдным. На самом деле с помощью малозаметной высокорастяжимой нити эластомера может быть сшита эффектная (с изнанки по намеченному контуру настрачивается кулиска, продетая в неё эластичная нить или тесьма формирует после стягивания рисунок драпировки). Тот же приём можно использовать в декорировании удачного оформления можно увидеть в галерее готовых комплектов. Австрийские шторы, с эффектными драпировками широких фестонов производятся по тому же типу, вместо эластичной тесьмы применяется система шнуров с изнанки модели. Мебельные чехлы или шьются с использованием более плотной и формоустойчивой фурнитуры, предназначенной для высокоплотных массивных тканей.

Полиуретан

Ассортимент нитей из полиуретана многочисленный, определяется назначением. Отдельные виды выпускаются перевитыми нитью другого состава ( , ), отдельные применяются в качестве вспомогательных. Выработанный на основе эластичных волокон текстиль (трикотаж и ткани различные свойствами) незаменим в производстве иммобилизующих повязок, спортивной одежды облегающего силуэта, купальников. Эластомерные полиуретановые волокна ("спандекс", " ", "неолан", "вайрин", "эластан") известны почитателям плотно облегающей одежды. Полиуретановые эластомеры устойчивы к воздействию микроорганизмов и плесени, не изменяют своих свойств во влажных условиях.

Применение в различных областях промышленности в качестве конструкционного материала, предназначенного для работ в условиях интенсивных механических нагрузок (валы гибки стали или холодной прокатки) обусловлено прочностью, вибростойкостью и твёрдостью литьевых полиуретанов типа НИЦ ПУ - 5. Наиболее прочные эластичные идут на производство приводных ремней, покрышек, конвейерных лент, различных уплотнителей. Примером содержащей полиуретан ткани может быть высокотехнологичная искусственная кожа (идёт на аксессуары для штор, пошив чехлов, обивку мебели). Эффективные клеевые составы, лаки, монтажная пена, теплоизоляционные наполнители содержат полиуретан другой химической структуры.