Властивості поліуретанів

Поліуретан – це назва цілої групи полімерів, створених процесом синтезу з групами уретанів в складі молекул. У 20-х роках минулого століття формула поліуретану була розроблена німецьким хіміком-технологом Отто Байєром, шляхом синтезу із рідкого поліефіру та діізоціанату. В умовах Другої світової війни матеріал, властивості якого перевершували багато існуючих в ту пору полімери, зрідка використовували в літакобудуванні. У 1954 році про прекрасних властивості поліуретану згадали і відновили промислове виробництво, яке вивело матеріал на широкий ринок в 60-х роках.

З тих пір сам матеріал зазнав безліч модифікацій, було розроблено декілька його типів, а також десятки інших подібних матеріалів. Однак і до сьогоднішнього дня поліуретан, завдяки своїм властивостям, активно використовується в самих різних сферах виробництва і цінується на ринку.

Ключові властивості поліуретану

Які властивості поліуретану цінуються в першу чергу? Всі групі цих матеріалів притаманна еластичність і підвищена в'язкість. В силу цього матеріали групи поліуретанів відносять до числа еластомерів. Еластомери – це пружне полімерна сировина, яка відрізняється здатністю до розтягування з поверненням початкової форми. У цьому воно нагадує гуму.

Ще однією перевагою поліуретану є його морозостійкість. Так, наприклад, листовий поліуретанможе експлуатуватися при температурі від -60 до +80 градусів за Цельсієм не міняючи своїх властивостей.

Інші ключові властивості цього матеріалу:

• Фізико-механічна стійкість, що перевершують характеристики всіх видів гуми;
• Значні показники твердості, які дозволяють використовувати вироби з цього конструкційного матеріалу при взаємодії з сильними механічними навантаженнями;
• Збереження еластичності навіть при підвищеній штучним шляхом твердості. Матеріал витримує розтяг до 650 %;
• Підвищена зносостійкість і абразивна стійкість.

І це далеко не повний список ключових властивостей цього матеріалу, які визначають його достоїнства і переваги в порівнянні з властивостями пластмас і матеріалів іншого типу.

Переваги поліуретану

Основний чорної поліуретану, крім еластичності, вважається можливість його модифікації і додання матеріалу додаткових властивостей. Основу формули складають довгі ланцюжки з макромолекул уретанових групи. А приєднання до неї різних елементів дозволяє наділити кінцевий продукт специфічними рисами.

Шляхом комбінування різних складових встановлюються необхідні параметри еластичності. При цьому отримані сполуки зберігають свої характеристики при високих і низьких температурах і стійкість до впливу навколишнього середовища.

Так, конструктивний матеріал не змінює структуру при контакті з кислотами, лугами, маслами та жирами. Не розкладається у воді, не "цікавий" бактеріям та грибкам. Переносить помірне опромінення ультрафиолетам. На відміну від гуми, не окиснюється озоном.

Як результат всього вищепереліченого – термін експлуатації поліуретану вище, ніж у матеріалів, які можуть використовуватися як аналоги.

Фізико-механічні властивості поліуретану

Перерахуємо основні фізико-механічні властивості поліуретану:

• твердість в межах від 40-98 од. за шкалою Шору. Такий розкид показників дозволяє використовувати поліуретан в різних сферах;
• вражає діапазон робочих температур. Як ми вже зазначали вище, це від -60 до +80 градусів за Цельсієм. Однак, ми не згадали, що є типи цього матеріалу, температурна стійкість яких досягає 140 градусів за Цельсієм;
• здатність до розтягування в межах 650 відсотків;
• коефіцієнт тертя також варіюється в залежності від складу. Може застосовуватися, зокрема, для виробництва рухомих елементів;
• стійкість до вібрацій;
• коефіцієнт поглинання світла варіюється, в залежності від способу виробництва, від прозорого до чорного.

Питома щільність поліуретану залежить від способу виробництва та хімічного складу і коливається в межах від 30 до 300 кг/м3. Відносно мала вага матеріалу визначив деякі сфери його використання. Так, з поліуретану виготовляють деталі для агрегатів, замінюючи ними важкі металеві. Це особливо важливо в тих сферах виробництва, де вага конструкції відіграє ключове значення.

Матеріал абсолютно не пропускає повітря, може служити в якості герметика. Це, однак, робить його непридатним для пошиття текстильних виробів.

Хімічні і біологічні властивості поліуретану та вплив на організм людини

До хіміко-біологічними властивостями поліуретану відносять:

• стійкість до руйнування під дією азоту (на відміну від гуми);
• стійкість до контакту з вуглеводневими розчинниками (гас, мастильні жири, дизель, масло тощо);
• несумісність з толуолом і бензолом. В результаті контакту набухає із збільшенням розміру до 60% і втрачає властивості;
• стійкість до грибів і цвілі.

Багатьох цікавить токсичність поліуретану та вплив на організм людини при побутовому контакті.

У побуті матеріал використовується в якості будинкового утеплювача, а також як наповнювач для м'яких меблів та матраців. Для цих цілей застосовується спінений поліуретан, який після завершення всіх етапів виробництва не становить небезпеки для здоров'я.

Тим не менш, поліуретан все ж вважається потенційно несприятливих для організму матеріалом. Все визначає правильна експлуатація. Наприклад, якщо при встановленні утеплювача були допущені порушення (матеріалу не дали повністю висохнути), надалі в приміщенні можуть виділятися токсичні речовини, що викликають хронічне отруєння.

Підсумок: поліуретан безпечний тоді, коли повністю висох. З цієї причини його відносять до числа екологічних матеріалів.

Діелектричні властивості поліуретану

Поліуретан - чудовий діелектрик. Так, двухмиллиметровый шар цього матеріалу не допускає пробою при додатку 20 кВт енергії.

Електроізоляційні властивості поліуретану в купе з іншими характеристиками, дозволили використовувати його для виробництва захисних манжетів, прокладок, кожухів в автомобілебудуванні.

Основні переваги перед іншими матеріалами

Підводячи підсумки, відзначимо основні переваги поліуретану перед аналогами:

• З металами. Він на порядок легше стали, не схильний до дії абразивів і є діелектриком. Деталі з цього матеріалу в роботі менш шумні, ніж металеві і вимагають менших витрат на техобслуговування.
• З гумою. Більш довгий термін служби, ніж у гуми. Поліуретан більш ефективно повертається до початкової формі, більш стійкий до впливу масел і менше забруднюється.
• З пластиками. Поліуретан еластичніші багатьох пластиків і не піддається абразивів. Стійкий до механічної дії і екстремально низьких температур. У підсумку поліуретан виявляється більш практичним і зручним у виробництві.

Також поліуретан демонструє баланс ціни і якості. Використання в якості заміни сталевим, гумовими або пластиковим деталям, дозволяє помітно знизити собівартість виробництва і економити ресурси бізнесу.