Характеристики и сферы применения полиуретана

Универсальный материал в виде полиуретана совершил переворот в мире технологий и нашел широкое применение в тяжелой и легкой промышленности, автомобилестроении и прочих отраслях. Разберемся, что такое полиуретан и где он применяется.

Особенности материала

Полиуретан — популярная разновидность синтетических полимеров, в качестве основных компонентов которых выступают полиолы, диолы и диизоцианаты. Представляет собой целый класс пластиков, а не отдельные соединения как, например, полистирол или полиэтилен.

В зависимости от молекулярного состава и технологии, используемой в процессе изготовления, полимер может обладать разными свойствами и применяться в разных сферах.

Однако все виды пластиков схожи в одном — это устойчивые соединения, способные сохранять свои первоначальные свойства при различных температурах и не вступать в реакцию с окружающей средой. Благодаря этому все полиуретановые изделия имеют повышенный срок службы.

Полиуретаны могут иметь различные цвета и степень прозрачности. Обладают уникальными физическими свойствами — могут временно изменять геометрическую форму, что позволяет придавать производимым из них изделиям дополнительные свойства.

Разновидности

Современная химическая промышленность специализируется на выпуске трех классов полимера:

• адипрены — обладают лучшими показателями эластичности;
• вулкопрены — их применение в сочетании с каучуком и прочими пластиками позволяет достичь максимально высоких показателей износостойкости;
• вулколланы — не боятся воздействия высоких и низких температур, не изменяют своих свойств как при –60 °C, так и +120 °C.

В зависимости от формы выпуска, полиуретаны разделяют на несколько больших групп — твердые, эластичные, жидкие. В отдельную группу выделяют силиконы.

Преимущества

В зависимости от своего состава, полиуретан обладает рядом достоинств. Материал:

• плотный,
• эластичный,
• герметичный,
• износостойкий,
• долговечный.

Полиуретановое сырье не боится ультрафиолета, органических растворителей, устойчиво к поражению вредными микроорганизмами и грибками. Его поверхность гладкая, за счет чего сохраняет первоначальный внешний вид на протяжении долгого времени. Не подвержена процессам старения, сохраняет свои свойства в течение всего срока эксплуатации.

Диапазон температур, при которых могут использоваться большинство пластиков, колеблется от –60 °C до +80 °C. Некоторые их разновидности сохраняют характеристики даже при +140 °C.

В условиях комнатной температуры пластик показывает отличные водостойкие свойства.

Еще одно преимущество — простота обработки. Возможно производить различные изделия из данного полимера путем литья, вспенивания, термического формования. Также возможно придавать ему разные коэффициенты трения.

Является отличным диэлектриком. Полимер толщиной всего 2 мм способен выдерживать электрическое напряжение до 20 кВ. Может использоваться в качестве изоляции.

Сферы применения

Исходя из формы выпуска, полиуретаны применяются в различных направлениях промышленности.

Твердые пластики нужны в производстве таких изделий, как:

• защитные прокладки,
• втулки,
• уплотняющие материалы,
• шины для скейтбордов и роликовых коньков.

Из полиуретановых пластиков активно изготавливают складские тележки, направляющие для транспортеров и другое технологическое оборудование.

Сырье в жидкой форме применяют при производстве герметиков, средств с клеевой основной, лакокрасочных составов. С его помощью создают антикоррозийные защитные покрытия на сооружениях из бетона, кровельных материалах.

Из жидких полимеров также получают такие детали, как манжеты и молдинги.

Самая широкая область использования у полимеров, имеющих пенистую форму выпуска. Такой материал активно используют в:

• строительстве,
• обувной отрасли,
• автомобилестроении,
• медицине,
• мебельном производстве,
• спортивной отрасли.

Пенистое сырье также используют в качестве утеплителя для зданий и технологических конструкций. Из него изготавливают подошвы для спортивной и другой обуви. Выпускают ткань, похожую по качеству на натуральную кожу. Делают шины, защитные обмотки и прочие изделия для автомобилей.

Без полиуретанового сырья не обходится изготовление принадлежностей для сна, мебели для дома и дачи, различных элементов декора, спортивного инвентаря.

За счет нейтральных характеристик, полимер широко используют при производстве таких товаров медицинского назначения, как протезы, имплантаты. Материал не выделяет вредных веществ, не реагирует на различные лекарственные препараты. Является безопасным для человека.

Методы обработки

Для производства изделий из полиуретанового сырья используют следующие методы обработки:

• литье,
• экструзия,
• прессование,
• заливка.

Самым популярным методом обработки полимеров считается литье. Он позволяет изготавливать предметы со сложной геометрией — подшипники, опоры, втулки и другое.

Главное преимущество литья заключается в возможности автоматизировать производственный процесс и выпускать продукцию большими партиями.

Экструзия — метод, при котором твердые пластики нагревают до мягкого состояния, и затем подают в экструдер. В результате получается листовой материал, который затем нарезают или скручивают в рулоны.

Применение метода прессования полиуретана позволяет получать изделия высокой прочности. Заключается в приложении высоких давлений при формовке сырья.

Заливка — метод, при котором материал полимеризуется в специальной форме. Применяется при выпуске художественной, декоративной, интерьерной продукции в штучном экземпляре.

Вторичная переработка

Так как материал долговечен и устойчив к различным негативным воздействиям, разложение использованного сырья в естественных условиях может занимать до нескольких десятков лет.

В целях минимизации загрязнения окружающей среды, сырье подлежит вторичной переработке методом:

• переплавки — в процессе нагрева отходам придают нужную форму и пускают в повторное использование;
• физического воздействия — изделия измельчают и добавляют в бетон, асфальт и другие строительные смеси;
• гликолиза — под воздействием высоких температур и с применением катализаторов длинные молекулы использованного сырья преобразуют в соединения с короткими молекулами, и используют для изготовления лакокрасочных и прочих составов;
• химического воздействия — при помощи реагентов полиуретановые соединения расщепляют на отдельные вещества, пригодные для использования в той или иной сфере.

Полностью утилизировать полимер можно путем сжигания. Однако стоит понимать, что при горении материал выделяет опасные для экологии продукты распада.

Полиуретан — уникальный по своим свойствам материал. Доступность и возможность придавать ему различные формы и характеристики делает его незаменимым во многих сферах промышленности. Пригодность для вторичной переработки позволяет использовать сырье без вреда для экологии.