Чого боїться поліуретану?

Поліуретан – це матеріал, який оточує нас у повсякденному житті, від м'яких меблів до ізоляційних матеріалів, він допомагає нам створювати комфорт та ефективність. Історія одного винахідника, який використовував поліуретан для створення водонепроникних, але при цьому дихаючих тканин, надихає на роздуми про межі можливостей цього універсального матеріалу (докладніше про цей полімер можна прочитати у розгорнутій статті Що таке поліуретан?). Його винахід як революціонізувало індустрію одягу, а й показало, що з правильним підходом поліуретан може бути адаптований до найрізноманітніших потреб. Однак, як і будь-який матеріал, поліуретан має свої специфічні властивості та обмеження, які слід враховувати під час його використання. Важливо знати, як правильно доглядати поліуретанові вироби, щоб вони служили довго і ефективно, а також розуміти, які фактори можуть призвести до їх пошкодження або зносу. У цій статті ми розглянемо ключові аспекти догляду за поліуретаном, його взаємодію з різними речовинами та умовами експлуатації, а також розкриємо потенційні небезпеки, пов'язані з цим матеріалом, щоб ви могли використовувати його з максимальною користю та безпекою.

Чи можна мочити поліуретан?

Поліуретанові вироби відомі своєю високою стійкістю до води та здатністю витримувати короткочасне занурення або вплив вологи. Однак, для забезпечення тривалого терміну служби та збереження якості матеріалу, важливо враховувати декілька аспектів:

1. Температурний режим: Поліуретан зберігає свої властивості при широкому діапазоні температур, але тривала дія високих температур може призвести до розм'якшення матеріалу (в автомобільній тематиці більше стосується або впливу надвисоких температур).
2. Хімічний вплив: Хоча поліуретан стійкий до багатьох розчинників, деякі хімічні речовини можуть спричинити його руйнування або зміну властивостей.

• Органічні розчинники: Речовини як ацетон, метилетилкетон, толуол, хлороформ та інші сильні органічні розчинники часто використовуються для розчинення чи чищення поліуретану. Ці хімікати можуть руйнувати поліуретан, особливо якщо вони проникають у його структуру та починають розкладати полімерні ланцюги.
• Кислоти та луги: Сильні кислоти (наприклад, сульфатна або соляна кислота) та луги (наприклад, гідроксид натрію) можуть викликати хімічні реакції, що ушкоджують поліуретан. Це може містити гідроліз або інші хімічні зміни, які знижують механічні властивості матеріалу.
• Концентровані окислювачі: З'єднання, що містять окисні елементи, такі як перекис водню або хлор, можуть реагувати з поліуретаном, викликаючи деградацію. Окислювальні процеси можуть розривати полімерні ланцюги, зменшуючи міцність та еластичність матеріалу.

3. Механічні ушкодження: Незважаючи на високу міцність, гострі предмети або інтенсивне тертя можуть пошкодити поверхню поліуретану.

4. Ультрафіолет: Довготривала дія ультрафіолетового випромінювання може призвести до вицвітання або зміни властивостей поліуретану.

Тому, хоча поліуретан і можна мочити, важливо забезпечити правильний догляд та уникати надмірно агресивних умов експлуатації для збереження його первісних характеристик.

Чи можна нагрівати поліуретан?

При використанні поліуретанових матеріалів важливо розуміти їх термічні властивості. Термостійкість поліуретану залежить від його типу та структури, але в цілому він може витримувати певний діапазон температур. При нагріванні вище рекомендованих температурних меж поліуретан може зазнати деградації, що призводить до втрати механічних властивостей та еластичності. Ось деякі ключові моменти, які слід враховувати:

• Максимальна робоча температура більшості поліуретанів становить близько 80°C до 100°C.
• Постійна дія високих температур може призвести до поступової деградації матеріалу.
• Для спеціалізованих термостійких поліуретанів цей показник може бути вищим.

При проектуванні виробів із поліуретану необхідно враховувати умови експлуатації та можливі температурні навантаження. Термічний аналіз допомагає визначити оптимальні умови використання та передбачити поведінку матеріалу при підвищенні температури. У разі необхідності використання поліуретану в умовах високих температур слід розглянути можливість застосування спеціальних добавок або модифікацій, які покращують термостійкість. Також важливо звернути увагу на такі аспекти:

• Використання термостабілізаторів для підвищення термічної стабільності.
• Можливість ослаблення або зміни властивостей при тривалому нагріві.
• Необхідність проведення додаткових тестів визначення довгострокової стабільності матеріалу при високих температурах.

Чим небезпечний поліуретан?

У процесі виготовлення та утилізації поліуретанових матеріалів можуть виникати певні ризики для здоров'я та навколишнього середовища. Ізоціанати, які є ключовими компонентами для виробництва поліуретану, можуть спричинити алергічні реакції та проблеми з дихальними шляхами при неналежному поводженні. Також, під час горіння поліуретану утворюються токсичні гази, такі як синильна кислота та вуглекислий газ, що може становити небезпеку при пожежах. Важливо дотримуватись техніки безпеки та використовувати засоби індивідуального захисту при роботі з цими матеріалами. Не менш важливим є питання екологічності поліуретанових виробів. Вони погано піддаються біологічному розкладу, що викликає проблеми з утилізацією і може призвести до забруднення довкілля. Розроблено низку рециклінгових технологій, але їх застосування все ще обмежене. Для мінімізації негативного впливу на екосистему, виробники та споживачі повинні надавати перевагу вторинній переробці та використанню екологічних альтернатив.

Чи можна фарбувати поліуретану?

Фарбування поліуретану є досить поширеною практикою, яка дозволяє досягти бажаного кольору та захистити матеріал від зовнішніх впливів. Перед фарбуванням важливо забезпечити правильну підготовку поверхні, включаючи очищення та вирівнювання. Ось кілька ключових моментів, на які слід звернути увагу:

• Сумісність фарби: Переконайтеся, що вибрана фарба сумісна з поліуретаном, щоб уникнути розшарування або втрати адгезії.
• Використання ґрунтовки: Застосування спеціальної ґрунтовки може покращити зчеплення фарби з поліуретановою поверхнею.
• Техніка нанесення: Рівномірне нанесення фарби забезпечить однорідний колір та естетичний вигляд виробу.

Після правильної підготовки поліуретан можна фарбувати різними методами, включаючи розпилення, кисть чи валик. Вибір методу залежить від розміру та складності виробу, а також від бажаного фінішу. Особливості фарбування поліуретану:

• Швидке висихання: Багато поліуретанових фарб швидко сохнуть, що зменшує час на виконання робіт.
• Довговічність покриття: Пофарбовані поліуретанові вироби часто відрізняються підвищеною стійкістю до стирання та ультрафіолету.
• Естетичний вигляд: Фарбування дозволяє досягти не тільки захисту матеріалу, але й естетичного оновлення виробів.

Але це стосується фарбування вже готових виробів. Але на етапі підготовки до заливки він є високоадаптивним полімерним матеріалом, який легко піддається фарбуванню, що дає можливість при виробництві створювати деталі різноманітних кольорів відповідно до потреби.

Його натуральний колір зазвичай варіюється від прозорого до світло-жовтого, але за допомогою спеціалізованих барвників можна досягти практично будь-якого відтінку. Під час процесу виробництва, відповідний барвник додається безпосередньо в полімер, що забезпечує рівномірне та стабільне фарбування по всьому обсягу матеріалу. Це не тільки розширює естетичні можливості поліуретану, а й дозволяє адаптувати продукти під конкретні дизайнерські вимоги та функціональні потреби. Крім того, використання стійких до УФ-випромінювання барвників може покращити показники стійкості кольору поліуретану до вицвітання при тривалому впливі сонячного світла.

Цей синтетичний еластомер з властивостями, що заздалегідь задаються, являє собою сучасний хімічний склад, розроблений на базі арилів, акрилів або ацилів у поєднанні зі складними або простими зв'язками. Залежно від того, наскільки має бути теплостійкий або морозостійкий поліуретан, визначається точна формула полімерних компонентів та модифікаторів. Більшість різновидів передбачає широкий діапазон навантажень при тривалих циклах роботи, що робить цей матеріал затребуваним у різних галузях. Розглянемо докладно, яку температуру витримує поліуретан.

Основні види поліуретану: робочі температури

Для найбільш «витривалих» еластомерів діапазон температур становить від -60 0 Сдо +120 0 С, при цьому полімер може зберігати початкові властивості твердості та еластичності без наслідків нормалізації кліматичних умов. Існують також спеціальні різновиди, для яких робочі температури поліуретану можуть дорівнювати +150 0 С і –70 0 С. Крихкість або незворотна деформація починає наступати після перевищення максимально допустимої позначки більш ніж на 1–10% залежно від рівня вологості. При цьому в деяких випадках поліуретан за низьких температур в описаному діапазоні критичних навантажень не змінює свою структуру, якщо вони короткочасні.

Розглянемо детальніше особливості найпопулярніших марок поліуретану:

• СКУ-7Лвикористовується виготовлення деталей, експлуатованих за умов абразивного зносу. Має високу стійкість до нафтопродуктів і змащувальних речовин. Застосовується найчастіше цей поліуретан взимку та/або в холодних кліматичних зонах.Його робочий температурний діапазон знаходиться в межах від -50°С до +80°С.
• СКУ ПФЛ-100Модин з найбільш «витривалих» і твердих видів матеріалів, що розглядаються. Він розрахований на найагресивніші експлуатаційні умови, стійко зберігає початкову форму після стиснення або розтягування, що робить його затребуваним під час виготовлення деталей для автомобільної галузі. Діапазон експлуатації цього поліуретану при низьких температурах та перегріві становить від –70 0С до +150 0С.
• ЛУР-СТ широко затребуваний для виробів з великою відносною подовженістю до розриву. Робоча температура поліуретану цього виду – від -30 0 С до +110 0 С.
• «ВІБРАТАН» являє собою групу матеріалів серій 6060 і 8000. Перші мають низький рівень твердості, стійкість до зносу і невеликий ступінь залишкових деформацій при стисканні, що робить їх оптимальними для виробництва пружних деталей. Другі відрізняються високою еластичністю та стійкістю до ударних впливів. Температура застосування поліуретану цього виду становить від -60 до +1200С.
• СКУ-ПЛ-60 один із найеластичніших і гнучкіших видів, але значно поступається конкурентам у міцності на розтяг. Він може використовуватися при температурі від -30°С до +90°С.
• ТТ-129 відрізняється одними із найбільших граничних параметрів міцності при розтягуванні. Температура експлуатації поліуретану варіюється від -60 0 С до +110 0 С. Використовується для виготовлення різних виробів і в якості вихідної сировини.

Існують інші різновиди полімерних складів, які успішно замінюють гуму в різних галузях.Їх популярність обумовлена ​​численними перевагами порівняно з аналогічними матеріалами на основі каучуку, до яких входить невелика вага, спрощена процедура виробництва, підвищена міцність і зносостійкість, а також стійкість до впливів хімікатів та агресивних середовищ.

Варто зазначити, що властивості поліуретану під впливом температури визначаються при виборі певного різновиду. Обов'язково уточнюйте інформацію про технічні характеристики вихідного матеріалу для виготовлення необхідних виробів при оформленні замовлення.

Замовити типові вироби з поліуретану або випуск партії унікальних комплектуючих ви можете у компанії «Полімертехпром». За потреби можлива повна розробка проектної документації.

Поліуретан – сучасна та затребувана в промисловості сировина, яку можна поставити в один ряд із гумою, каучуком, металом. Поліуретан використовується в різних формах: рідкому, твердому, включаючи формовані листи. Велику популярність цей матеріал набув завдяки особливостям одержання, універсальним властивостям, а також доступності.

Отже, знайомимося, поліуретани: склад, властивості, виробництво, застосування.

Історія створення поліуретану

Вперше поліуретан було отримано 1937 року. Відомий німецький хімік-технолог Отто Байєр синтезував його з діізоціанту та рідкого поліефіру. Отримана речовина перевершувала за багатьма властивостями існуючі пластмаси. Подальші дослідження в цьому напрямку були спрямовані на отримання штучних волокон, а також піни, що має високу еластичність. Але задумане довелося відкласти у зв'язку з Другою Світовою, що почалася.Але вже тоді поліуретани почали використовувати, наприклад, у незначній кількості їх застосовували для покриття літаків.

Знову до вдосконалення технології та виготовлення поліуретану у промислових масштабах повернулися лише у 1954 році, за допомогою. Для синтезу застосовувався діізоціант толуолу та поліоли поліестру. Масове виробництво стартувало у 60-х роках з подачі відомих американських компаній Mobay та Union Carbide.

Цікаво, що спінений поліуретан, який має високу еластичність, був отриманий випадковим чином. До суміші, підготовленої для реакції, потрапила вода. Результат був непередбачуваним і дав початок виробництву нового матеріалу.

Властивості поліуретану

Поліуретан – це цілий клас полімерів, що синтезуються, в молекулах яких присутні групи уретанів. У зв'язку з тим, що молекулярна структура їх може відрізнятися, технічні характеристики та властивості поліуретанів можуть бути різними. Але загальне для всієї групи полімерів є в'язкість та висока еластичність. Тому їх відносять до еластомерів. Еластомери називають пружні матеріали, які можуть розтягуватися і приймати вихідне положення, тобто поводяться як гума.

Вражає морозостійкість поліуретанів, вони можуть використовуватися за різних температур: від – 60°C до +80°C.

Фізичні властивості поліуретану

• Висока твердість. Це дозволяє застосовувати матеріал там, де на нього виявляються значні механічні навантаження.
• Чудова зносостійкість. У тому числі до впливу абразивних речовин, які застосовуються для шліфування, полірування та інших видів обробки матеріалів.
• Значна еластичність. При цьому твердість матеріалу залишається високою.
• Стійкість до деформацій, що забезпечується значеннями міцності до 50 МПа.
• Поліуретан – несприятливе середовище для утворення плісняви, грибків, мікроорганізмів.
• Не змінює властивості при дії олій, розчинників.
• Метод лиття дозволяє виготовляти з поліуретану продукти будь-якого розміру та конфігурації.

Переваги та недоліки матеріалу

Поліуретан має масу переваг у порівнянні з іншими найпоширенішими матеріалами.

• Він легший, ніж метали, еластичніший, не є провідником електрики, не піддається впливу абразивів. Виготовлені з поліуретану механізми виробляють менше шуму, ніж металеві, вони не вимагають великих витрат під час ремонту та обслуговування.
• Поліуретан має більш тривалий термін експлуатації порівняно з гумою. Він здатний витримувати значніше навантаження, швидше ніж гума повертає початкову форму після зовнішнього впливу, еластичний, не видозмінюється при взаємодії з маслами, не притягує так сильно бруд, як гума.
• У порівнянні з пластиками властивості матеріалу поліуретану також більш практичні. Він стійкий до механічного впливу, має значну пружність і не піддається абразивам. Цей матеріал зберігає еластичність навіть за екстремально низьких температур. З нього простіше формувати матеріал із товстими шарами.
• Поліуретан виділяється серед усіх зазначених матеріалів та за співвідношенням ціни та якості. Застосовуючи його під час виробництва різноманітних механізмів, вдається здешевити собівартість продукції.

Загальні плюси поліуретану

• Невелика маса. Це дозволяє зменшити загальну вагу готових виробів.
• Стійкість до зовнішніх дій середовища, хімічних складів.
• Можливість виробництва матеріалу з певним показником коефіцієнта тертя.
• Нездатність проводити електрику.
• Здатність значно розтягуватись.
• Можливість використання при критичних температурах, зокрема короткостроково при температурі до 100°C.
• Довговічність.
• Твердість.
• Зносостійкість.

Мінуси цього матеріалу також є. Головний із них – складність утилізації. Інші можуть формуватися з плюсів у невідповідних умовах. Так, гумові деталі можуть бути м'якшими, порівняно з поліуретаном. Іноді це перевага, наприклад, при конструюванні та експлуатації підвіски. Поліуретанові сайлентблоки надають їй більшої жорсткості. А при застосуванні цього матеріалу в декорі можна отримати неякісний малюнок через те, що спінена структура сідає. Взуття, виготовлене із застосуванням

Як виробляється поліуретан та напівфабрикати з нього

Поліуретан буває різних форм. Він може бути рідкий, твердий, що випускається у формі стрижнів, листів, пластинок, а також спінений (усім знайомий пінопласт, поролон). Є також напилюваний.

Для виробництва виробів з нього можуть застосовуватися різні технології від лиття і пресування, до екструзії і заливки з використанням стандартного обладнання.

У сучасній промисловості застосування поліуретану так поширене, що його сміливо можна назвати найбільш затребуваним полімером. Так, у 2015 році за даними Labyrinth Research&Markets, у всьому світі було вироблено понад 21 мільйон тонн поліуретану. Враховуючи потреби, що зростають, до 2020 року за прогнозом обсяги можуть зрости до 30 мільйонів тонн.Наголошується, що галузь перебуває у становищі стабільного розвитку та темпи її зростання випереджають динаміку валового продукту світового господарства.

Що ж до Росії, то обсяг імпортного поліуретану трохи перевищує власне виробництво. Провідний різновид – спінений поліуретан жорсткий та м'який. Його частка у загальній структурі 84%. Найбільше поліуретану використовується в меблевій галузі, автомобільній та будівельній. Також цей матеріал використовується при виготовленні труб для нафто- та газопроводів.

У світі найбільшими підприємствами із синтезу цієї речовини є:

Області застосування поліуретану та його похідних

Поліуретан випускається різних форм, тому й сфери застосування поліуретану дуже численні.

• Рідкий. Виготовляється у вигляді спрею. Використовується для покриття поверхонь з різних матеріалів: бетону, кузовів технічних пристроїв, баків та резервуарів та ін.
  Матеріал у такому вигляді виявляється корисним для створення захисного прошарку при спорудженні дахів. Він входить до складу фарб, лаків, герметиків, клеючих речовин. З нього виготовляються форми для бетонних, гіпсових, воскових виробів, у тому числі невеликого розміру, архітектурних, декоративних.
• Пінополіуретан. Служить сировиною для заповнення, матеріалом для теплоізолюючих конструкцій.
• Листовий поліуретан. Є основою захисних елементів, штампів для пресів, застосовується для коліс, роликів, валів.

Якщо розглядати окремі види промисловості, де використовується цей матеріал, список вийде досить довгий.

• Тяжка. Наприклад, як амортизуючі деталі в конструкції верстатів.
• Будівництво. Стійка до вібрацій підлога, нековзна покриття, оздоблення фасадів.
• Меблеві. Кріплення, матраци, наповнювачі для м'яких меблів.
• Автомобільне. Вали, втулки, пружинні елементи, шини, ролики, деталі, що взаємодіють із маслами, підшипники.
• Медицина. Протезні елементи, імплантати.
• Взуттєва. Підошви, матеріал, що імітує шкіру.
• Текстильна. Виробництво килимів – виготовлення підкладки для них.

Застосування поліуретану обмежується лише складністю його утилізації. Однак це питання вирішується шляхом вторинної переробки відходів.

Друге життя поліуретану

Провідними джерелами поліуретану, що використовується для вторинної переробки, є побутові прилади, що вийшли з ладу, автомобільні деталі, матраци та м'які меблі, килимові покриття. І, звісно, ​​вагому частку займають відходи промисловості. Все разом це становить лише близько 5% від пластмасових відходів.

Методи переробки цього матеріалу різняться. Один варіант – отримання енергії шляхом спалювання відходів і використання тепла, що при цьому виділяється. Інший, більш оптимальний та екологічний – механічне подрібнення для повторного включення у виробничі процеси, наприклад, як наповнювач при виготовленні формованих продуктів. Третій варіант – хімічний поділ на мономери, у тому числі знову виробляються поліуретани.

Широке використання вторинної переробки може вирішити основну проблему, пов'язану з використанням цього матеріалу. А універсальні властивості та застосування поліуретану повсюдно не дозволяють сумніватися, що цей матеріал буде затребуваний ще тривалий час.