Свойства полиуретанов

Полиуретан – это название целой группы полимеров, созданных процессом синтеза с группами уретанов в составе молекул. В 20-х года прошлого века формула полиуретана была разработана немецким химиком-технологом Отто Байером, путем синтеза из жидкого полиэфира и диизоцианата. В условиях Второй мировой войны материал, свойства которого превосходили многие существующие в ту пору полимеры, изредка использовали в самолетостроении. В 1954 году о чудных свойствах полиуретана вспомнили и возобновили промышленное производство, которое вывело материал на широкий рынок в 60-х годах.

С тех пор сам материал претерпел множество модификаций, было разработано несколько его типов, а также десятки других подобных материалов. Однако и до сегодняшнего дня полиуретан, благодаря своим свойствам, активно используется в самых разных сферах производства и ценится на рынке.

Ключевые свойства полиуретана

Какие свойства полиуретана ценятся в первую очередь? Все группе этих материалов присуща эластичность и повышенная вязкость. В силу этого материалы группы полиуретанов относят к числу эластомеров. Эластомеры – это упругое полимерное сырье, которое отличается способностью к растяжению с возвращением изначальной формы. В этом оно напоминает резину.

Еще одним достоинством полиуретана является его морозостойкость. Так, например, листовой полиуретанможет эксплуатироваться при температуре от -60 до +80 градусов по Цельсию не меняя своих свойств.

Другие ключевые свойства этого материала:

• Физико-механическая стойкость, которая превосходят характеристики всех видов резины;
• Значительные показатели твердости, которые позволяют использовать изделия из этого конструкционного материала при взаимодействии с мощными механическими нагрузками;
• Сохранение эластичности даже при повышенной искусственным путем твердости. Материал выдерживает растяжение до 650 %;
• Повышенная износостойкость и абразивная стойкость.

И это далеко не полный список ключевых свойств этого материала, которые определяют его достоинства и преимущества в сравнении со свойствами пластмасс и материалов другого типа.

Достоинства полиуретана

Основной черной полиуретана, помимо эластичности, считается возможность его модификации и придания материалу дополнительных свойств. Основу формулы составляют длинные цепочки из макромолекул уретановой группы. А присоединение к ней различных элементов позволяет наделить конечный продукт специфическими чертами.

Путем комбинирования разных составляющих устанавливаются необходимые параметры эластичности. При этом полученные соединения сохраняют свои характеристики при высоких и низких температурах и стойкость к воздействию окружающей среды.

Так, конструктивный материал не меняет структуру при контакте с кислотами, щелочами, маслами и жирами. Не разлагается в воде, не “интересен” бактериям и грибкам. Переносит умеренное облучение ультрафиолетам. В отличие от резины, не окисляется озоном.

Как результат всего вышеперечисленного – срок эксплуатации полиуретана выше, чем у материалов, которые могут использоваться как аналоги.

Физико-механические свойства полиуретана

Перечислим основные физико-механические свойства и характеристики полиуретана:

• твердость в пределах от 40-98 ед. по шкале Шору. Такой разброс показателей позволяет использовать полиуретан в разных сферах;
• впечатляет диапазон рабочих температур. Как мы уже указывали выше, это от -60 до +80 градусов по Цельсию. Однако, мы не упомянули, что есть типы этого материала, температурная стойкость которых достигает 140 градусов по Цельсию;
• способность к растяжению в пределах 650 процентов;
• коэффициент трения также варьируется в зависимости от состава. Может применяться, в том числе, для производства подвижных элементов;
• устойчивость к вибрациям;
• коэффициент поглощения света варьируется, в зависимости от способа производства, от прозрачного до черного.

Удельная плотность полиуретана зависит от способа производства и химического состава и колеблется в пределах от 30 до 300 кг/м3. Относительно малый вес материала определил некоторые сферы его использования. Так, из полиуретана изготавливают детали для агрегатов, заменяя ими тяжелые металлические. Это особенно важно в тех сферах производства, где вес конструкции играет ключевое значение.

Материал абсолютно не пропускает воздух, может служить в качестве герметика. Это, однако, делает его неподходящим для пошива текстильных изделий.

Химические и биологические свойства полиуретана и влияние на организм человека

К химико-биологическим свойствам полиуретана относят:

• стойкость к разрушению под действием азота (в отличие от резины);
• стойкость к контакту с углеводородными растворителями (керосин, смазочные жиры, дизель, масло и т.д.);
• несовместимость с толуолом и бензолом. В результате контакта набухает с увеличением размера до 60% и теряет свойства;
• стойкость к грибам и плесени.

Многих интересует токсичность полиуретана и воздействие на организм человека при бытовом контакте.

В быту материал используется для в качестве домового утеплителя, а также в качестве наполнителя для мягкой мебели и матрацев. Для этих целей применяется вспененный полиуретан, который по завершению всех этапов производства не представляет опасности для здоровья.

Тем не менее, полиуретан все же считается потенциально неблагоприятным для организма материалом. Все определяет правильная его эксплуатация. Например, если при установке утеплителя были допущены нарушения (материалу не дали полностью высохнуть), в дальнейшем в помещении могут выделяться токсичные вещества, вызывающие хроническое отравление.

Итог: полиуретан безопасен тогда, когда полностью высох. По этой причине его относят к числу экологичных материалов.

Диэлектрические свойства полиуретана

Полиуретан - отличный диэлектрик. Так, двухмиллиметровый слой этого материала не допускает пробоя при приложении 20 кВт энергии.

Электроизоляционные свойства полиуретана в купе с другими характеристиками, позволили использовать его для производства защитных манжетов, прокладок, кожухов в автомобилестроении.

Основные преимущества перед другими материалами

Подводя итоги, отметим основные преимущества полиуретана перед аналогами:

• С металлами. Он на порядок легче стали, не подвержен воздействию абразивов и является диэлектриком. Детали из этого материала в работе менее шумны, чем металлические и требуют меньших расходов на техобслуживание.
• С резиной. Более долгий срок службы, чем у резины. Полиуретан более эффективно возвращается к изначальной форме, более устойчив к воздействию масел и меньше загрязняется.
• С пластиками. Полиуретан эластичнее многих пластиков и не поддается абразивам. Стойкий к механическому воздействию и экстремально низким температурам. В итоге полиуретан оказывается более практичным и удобным в производстве.

Также полиуретан демонстрирует баланс цены и качества. Использование в качестве замены стальным, резиновыми или пластиковым деталям, позволяет заметно снизить себестоимость производства и экономить ресурсы бизнеса.