Полиуретан
Полиуретан. Информация о полимерах. Изделия из полиуретана.



(343) 268-79-05




Что такое полиуретан

Полиуретаны - это уникальный синтетический полимерный материал. Впервые Байер Отто Георг Вильгельм с сотрудниками получил полиуретаны и наладил их промышленное производство в 1937 году. Промышленное производство пенополиуретанов на основе сложных полиэфиров было организовано в Германии в 1944 году, а их аналогов на основе более дешевых простых полиэфиров - в США в 1957 году.

"Материал с неограниченными возможностями" состоит главным образом из двух типов сырья, изоцианата и полиола, которые получают из сырой нефти. При смешивании двух готовых к переработке жидких компонентов системы, которые содержат различные вспомогательные средства (катализаторы, вспениватель, стабилизаторы и т.д.), образуется реакционно-способная смесь. В зависимости от рецептуры и соотношения компонентов, при соответствующей технологии можно отрегулировать спектр свойств образующегося полиуретана - мы можем получить жесткий, мягкий, интегральный, ячеистый (вспененный) или монолитный. Полиуретаны могут быть вязкими жидкостями или твёрдыми продуктами - от высокоэластичных мягких резин до жёстких пластиков и перерабатываются практически всеми существующими технологическими методами: экструзией, прессованием, литьем, заливкой.

Таким образом, из четырех "гигантов" современной крупнотоннажной индустрии пластических масс - полиэтилена, поливинилхлорида, полистирола и полиуретана - последний является, безусловно, наиболее универсальным материалом.

Полиуретан

Благодаря своим отличным эксплуатационным свойствам полиуретан используется как конструкционный материал во многих отраслях промышленности. Особенность уретановых свойства, превосходящие не только все типы каучуков, но и эластомеров - исключительно высокие эксплуатационные металлы. На мировом рынке существует множество марок полиуретанов: адипрены, вулколланы, вулкопрены. Отечественные марки СКУ ПФЛ-100, НИЦ-ПУ 5 и другие, полученные на основе отечественных полиэфиров не уступают, а по некоторым характеристикам превосходят импортные аналоги. Уретановые эластомеры можно получать с широким диапазоном свойств. Благодаря высокому модулю полиуретанов по сравнению с другими эластомерами изделия из них можно делать с более тонкими стенками.


Показатель/полиуретан НИЦ ПУ-5 СКУ-ПФЛ-100 СКУ-ФЭ-4 СКУ ПФЛ-7 Аркол 1000 ПТГФ 1000 СУРЭЛ-4М
Твердость по Шору, усл.ед. 70-95 70-100 40-95 70-80 55-70 85-90 85-100
Предел прочности при растяжении, МПа 19,6-38,1 38-50 20-26 28 30 19-37 20-50
Относительное удлинение при разрыве, % 350-600 350-380 500-780 200-450 300 300-500 250-400
Сопротивление раздиру, Н/мм 80-120 80-100 120 119 30 - -
Условное напряжение при 100% удлинении (не менее), МПа 6 6 2 6 6 6 8
Относительная остаточная деформация после разрыва (не более), МПа 10 10 15 15 10 10 10
Температурный диапазон, °С -60 +140 -60 +120 -50 +100 -50 +100 -20 +60 -50 +100 -60 +120

В условиях постоянной динамической нагрузки верхним пределом температуры эксплуатации следует считать +100 °С. Низкие температуры не изменяют сильно свойства полиуретановых эластомеров. Изменения эластичности и твердости возникшие при температурах не ниже минус 18 °С носят обратимый характер. Хрупкость начинает появляться при температурах ниже минус 60, минус 80 °С. Таким образом, рабочие температуры полиуретановых изделий лежат в диапазоне от минус 70 до 100 °С, эластичность при этом практически не меняется. Допускается периодическое повышение температуры до +110, +140 °С. Проведенные опыты показали, что полиуретаны очень водостойки. При повышении температуры физико-механические показатели уретанов практически не снижаются. С целью улучшения физико-механических свойств при изготовлении уретанов могут быть использованы рецептурные добавки и наполнители. Уретановые эластомеры обладают высокими диэлектрическими свойствами. Испытания показали, что при напряжении в 20000 В на образце толщиной в 2 мм наблюдалась "корона" (пробоя образца не наблюдалось). Эластомеры имеют отличную стойкость к маслам и растворителям и подходят для работы со смазочными маслами, нефтью и ее производными, не имеют озонового старения, имеют высокую стойкость к микроорганизмам и плесени. Опытная эксплуатация показала, что уретановые эластомеры имеют разную химическую стойкость по отношению к различным химическим реагентам. Очень быстро они разрушаются при воздействии ацетонов, азотной кислоты, соединений, содержащих большой процент хлора (соляная кислота, жидкий хлор), формальдегида, муравьиной и фосфорной кислоты, скипидара, толуола.

Наиболее распространенным типом полиуретанов в настоящее время являются литьевые полиуретаны типа СКУ ПФЛ-100, НИЦ ПУ-5, имеющие по отношению к другим видам, более высокие физико-механические характеристики и твердость по Шору А 85 - 90 единиц. Литьевые полиуретаны чаще применяют для изготовления деталей внутризаводского транспорта, различных валов, шестерен, вибростойких деталей, отбойных молотков и других изделий для машиностроения, горнодобывающей, авиационной, автомобильной, нефтегазодобывающей, строительной, полиграфической и других отраслей промышленности. Уретановые эластомеры, как конструкционные материалы, не просто заменяют металлы, а превосходят их по эксплуатационным свойствам в силу уникального сочетания физико-механических характеристик. Особый интерес представляет применение литьевых полиуретанов в производстве вибростойких деталей (например, устройство амортизации установок погружного электроцентробежного насоса, протектора центратора подвески НКТ), а так же в уплотнительной технике и кузнечно-штамповом производстве. Для улучшения физико-механических характеристик эластомеры армируют различными тканями - бронежилетной типа "Кевлар", сетками и другими. Полиуретан с успехом заменяет резину различных марок (а в некоторых случаях и металлы), благодаря таким свойствам как: износостойкость, кислотостойкость, маслобензостойкость, высокие диэлектрические свойства, а также возможность работы при высоких давлениях (до 750 атм.) в широком температурном диапазоне (от -60 до 140 °С). При специальной обработке полиуретан имеет прочные связи с металлом.

Сравнительные характеристики резины и полиуретана:

Показатель Значение для резины Значение для полиуретана Примечание
Условная прочность при растяжении, МПа (кгс/см кв.) 12,7 (130) 35 (350) Полиуретан прочнее резины в 2,5 раза
Относительное удлинение при разрыве (не менее), % 300 500 - 600 Полиуретан эластичней резины в 2 раза
Твердость, ед. Шора А 40 - 50 55 - 97 Полиуретан может быть изготовлен различной твердости
Истираемость, м куб/т.Дж 45 - 80 11,25 - 26,6 Условная износостойкость полиуретана в 3 раза выше

Изделия и конструкции на основе полиуретанов используют во всех без исключения отраслях промышленности. Вот далеко не полный перечень возможных областей применения полиуретана:

Тепло и хладоизоляция промышленных, бытовых, торговых холодильников, транспортных рефрижераторов, складов-хранилищ, изготовление изотермических и морозильных автофургонов и камер, теплоизоляция трубопроводов, железобетонных и кирпичных сооружений, резервуаров, изготовление озонобезопасных теплоизоляционных плит, скорлуп; изготовление систем "труба в трубе" - полиуретан заливается в пространство между трубой и тепло-гидрозащитной оболочкой (потери тепла в такой конструкции в 3-4 раза ниже нормативных, а срок ее службы для систем горячего водоснабжения - не менее 25-30 лет); утепление и гидроизоляции кровель и фасадов зданий, стен, полов, крыш, подвалов, потолков, мансард, жилых и производственных помещений, саун, бань, наружной и внутренней теплоизоляции оконных и дверных проемов, герметизации межпанельных швов и т.д., изготовление "сэндвич" - конструкций с использованием обкладочных материалов, в том числе декоративных, теплоизоляционных негорючих блоков различного назначения; изготовление деталей радиоэлектронной промышленности, красочных валиков в полиграфической промышленности, прокладок, уплотняющих материалов и обувных подошв, производство деталей и узлов машин, подвергающихся большим динамическим нагрузкам, вибрации, воздействию химически агрессивных сред, эрозионному воздействию твердых частиц в газовых потоках или жидкой пульпе, а также комплексному воздействию указанных факторов; изготовление покрытий лопастей вертолетов, приводных ремней в стиральных машинах, конвейерных ленты и рукавов, подшипников скольжения рулевого механизма, элементов передней подвески, вкладышей рулевых тяг, самосмазывающихся уплотнений, топливо-стойких клапанов, маслостойких деталей, рычагов переключения передач; производство шовных нитей и протезов сердечно-сосудистой системы, сорбентов для выделения и концентрирования различных соединений из воздуха, природных и сточных вод, носителей для иммобилизации ферментов и органических реагентов, твердых полимерных матриц в сорбционно-спектроскопических методах анализа; разработка экономичных, экологически чистых и высококачественных лакокрасочных материалов, мебельных клеев-расплавов. Таким образом, полиуретан имеет огромный диапазон применения, что характеризует его именно как универсальный, многопрофильный материал с огромным потенциалом и далеко идущими перспективами использования.



Вернуться в раздел

Полиуретаны



Портал о полимерах "Дамаск" Copyright © 2003-2008 Дамаск.
Перепечатка только с разрешения компании
Дизайн сайта © 2007 - Корчагина Ольга.
Rambler's Top100