Основные характеристики полиуретана

Виды и свойства полиуретана. Как выбрать материал и прочесть техническую документацию?

Литьё полиуретана – это очень универсальный производственный процесс, охватывающий широкий спектр материалов. Поэтому выбор подходящего варианта может включать множество факторов.

Так, полиуретаны одного типа или группы твёрдости могут показаться очень похожими, но при рассмотрении подробных характеристик и уникальных свойств различия могут стать основой выбора или источником вдохновения.
Даже самый продвинутый гик не запомнит всех свойств материала, а также не все, кому нужно сделать выбор обладают навыками инженера: здесь становится бесценной техническая документация и наше пособие по её чтению.

В этой статье мы рассмотрим основные типы полиуретанов, области их применения, ответим на вопросы: как выбрать материал и прочесть его технические данные, чтобы вы могли сделать правильный выбор.

Полиуретаны можно разделить на две большие группы по твердости: жёсткие (пластик) и эластичные (резиноподобные), а также выделить силикон, как материал для получения очень мягких и эластичных отливок.

Твёрдость

Полиуретаны можно разделить на две большие группы по твёрдости: жёсткие (пластик) и эластичные (резиноподобные), а также выделить силикон, как материал для получения очень мягких и эластичных отливок.

Под твёрдостью понимают показатель устойчивости пластика к деформации, вызванной механическим вдавливанием или истиранием.

Классификация полиуретана по твёрдости определяется шкалой Шора или методом вдавливания, обычно применимым для полимеров, каучуков и продуктов их вулканизации.
Твёрдость по Шору обозначается в виде числового значения шкалы, к которому приписывается буква, указывающая тип шкалы и иногда метод измерения или прибор.

Различают типы A, B, C, D, DO, E, M, O, OO, OOO, OOO-S и R. Все шкалы делятся от 0 до 100 условных единиц, при этом высокие значения соответствуют более твёрдым материалам. Для полиуретана или силикона применимы шкалы A и D.

! Примеры обозначения
Твёрдость по Шору 80D, Твёрдость по дюрометру 80D
Твёрдость по Шору 80 по шкале А, Твёрдость 80 ед. Шора D

Жёсткий полиуретан (75-90 ед. Шора D) Доступные материалы в разделе Жёсткие полиуретаны.

В спектре шкалы Шора D находятся полиуретановые смолы от жёстких до очень жёстких.
Для представления, большинство материалов твёрдостью от 65 ед. по Шору D покажутся абсолютно твёрдыми для руки человека и не будут иметь поверхностной гибкости.
Жёсткие полиуретаны имитируют большинство материалов, используемых для литья под давлением, таких как ABS, PMMA, PS и PP. Основное применение – корпуса приборов бытовой техники, медицинского оборудования, детали автомобилей, оптически прозрачные компоненты.

! Защитная каска – 80 ед. Шора D

Резиноподобный полиуретан (30-90 ед. Шора А) Доступные материалы в разделе Резиноподобные полиуретаны.

Для эластомеров с твёрдостью в пределах шкалы A характерна большая гибкость и низкий модуль упругости, другими словами – они эластичны.
Такие полиуретаны имитируют свойства резин TPE, TPU и могут быть применимы для производства уплотнителей, чехлов приборов, заглушек, кабельных вводов и капсулирования.

! Ластик карандаша – 40 ед. Шора А

Силикон (5-50 ед.Шора А) Доступные материалы в разделе Силиконы.

Чаще всего, силиконы имеют очень низкую твёрдость и используются для создания деталей, требующих повышенной эластичности и прочности на растяжение, а также для изготовления форм, с помощью которых отливаются детали конечного пользования.
Силикон отлично зарекомендовал себя как материал кнопок, уплотнительных прокладок и колец, а также биосовместимых деталей медицинского назначения.

! Жевательная резинка – 10 ед. Шора А

Независимо от типа полиуретана есть основные свойства, которые требуют понимания для оптимального выбора материала.

Свойства при растяжении

Не смотря на существующие типы полиуретана, есть основные свойства, которые требуют понимания для оптимального выбора материала.

В зависимости от вида нагрузок выделяют статическую, динамическую и усталостную прочность.

При статических нагрузках производят испытания на растяжение, сжатие, изгиб и кручение, при динамических – на ударную вязкость, на усталостную – определяют способность образца выдерживать циклические нагрузки.

Показателем прочности для возможности сопоставления материалов является предел прочности – максимальная нагрузка, которую выдерживает материал без разрушения.

Статическое растяжение – один из наиболее распространенных видов испытаний для определения механических свойства материала, которые наиболее часто содержат технические документации, поэтому мы уделим внимание ему.
При испытании на растяжение образец специальной формы помещается в установку с гидравлическим прессом, где к нему, закрепленному с двух концов, прикладывают продольную силу пока не наступит разрушение, таким образом определяют диаграмму прочности и следующие показатели:

Виды и свойства полиуретана 1 - Диаграмма прочности.png

Предел пропорциональности (Proportional limit) МПа (МPa)
Наибольшее напряжение, до которого материал следует закону Гука: деформация, возникающая в упругом теле, пропорциональна приложенной к этому телу силе.

Предел упругости на растяжение (Elastic limit) МПа (МPa)
Напряжение, после снятия которого, в теле не возникает остаточных деформаций – форма образца сохраняется.

Предел текучести на растяжение (Yield Strength) МПа (МPa)
Максимальная нагрузка, которую выдерживает материал до окончательного разрушения: начинают происходить необратимые изменения, появляются значительные пластические деформации.

Предел прочности на расятжение (Maximal/Ultimate tensile strength) МПа (МPa)
Критическая точка напряжения или такая нагрузка, превышение которой приведёт к разрушению тела.

Модуль упругости при растяжении (Tensile modulus of elasticity/Youngs Modulus) Па (Pa)
Дополнительно можно определить физическую величину, характеризующую способность материала к растяжению, сжатию при упругой деформации – модуль Юнга. Исследуя этот показатель можно понять отношение напряжения к линейной деформации – как будет вести себя тело на участке диаграммы от предела текучести до предела прочности.
Материал с более крутым уклоном графика – например, ABS, будет жёстче, чем материал с более пологим – TPU.

Относительное удлинение при разрыве (Elongation at maximal tensile strength) %
Важный показатель, особенно если речь идет об эластичных материалах, который показывает на сколько удлинилось тело – какую часть от первоначальной длины составляет удлинение в процентах.

Свойства изгиба

Свойства изгиба близки к свойствам при растяжении, и для многих изотропных материалов (с постоянными физико-механическими свойствами во всех направлениях), таких как сталь, они будут равны.

Для пластика же характерна неравномерность свойств в связи с поверхностным упрочнением, поэтому для обеспечения точности проводят дополнительное испытание на изгиб: образец помещается на две опоры с грузом приложенным по центру, с помощью чего определяют показатели аналогичные растяжению:

Предел прочности при изгибе(Maximal/Ultimate flexural strength) МПа (МPa)
Модуль упругости при изгибе (Flexural modulus of elasticity) Па (Pa)

Ударные свойства

Тест на ударную вязкость (способность тела поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушения) как и другие механические испытания, очень прост: образец закрепляется в зажиме под тяжёлым маятниковым рычагом, рычаг поднимается – при падении маятник ударяет по образцу.

Испытания проводятся на образцах с надрезом или без надреза.
Тест с надрезом является более реалистичным индикатором ударной вязкости, когда на поверхности продукта могут быть дефекты (iPhone бросают в карман с ключами), в то время как тест без надрезов лучше подходит для ситуаций, когда материал будет работать в менее агрессивной среде.

В любом случае, ударные свойства пластика важны, когда мы хотим иметь представление о прочности в заданных условиях.
Возьмём два обычных прозрачных пластика: поликарбонат и акрил. Оба они имеют одинаковую прочность на разрыв (около 40 МПа), но поликарбонат выдерживает до 40 раз большую ударную нагрузку. Акрил же обеспечивает лучшую прозрачность.

По месту приложения нагрузки в момент испытания различают:

Ударная вязкость по Шарпи (Сharpy impact strength) кДж/м2 (kJ/m2)
Ударная вязкость Изоду (Izod impact strength) кДж/м2 (kJ/m2)

Тепловые свойства

Аналогично тому, что материал не выдержит нагрузку или силу удара, стоит беспокоиться о воздействии окружающей среды на деталь, а именно нагрева или чрезмерного охлаждения.
Ожидаемое поведение пластика при повышенных температурах – размягчение, поэтому в разделе тепловых свойств технических характеристик вы найдёте:

Температура изгиба под нагрузкой или деформационная теплостойкость (Deflection temperature) ℃

Покажет при какой температуре пластмассовый образец будет изгибаться на стандартное значение под воздействием нагрузки.
Найдите максимальную температуру, при которой будет работать ваша конструкция, а затем убедитесь, , что она в рамках значений термостойкости.

Температура стеклования (Glass transition temperature) ℃

Температура, при которой полимер охлаждаясь переходит из высокоэластического или вязкотекучего в стеклообразное состояние.
Важная эксплуатационная характеристика полимерного материала, соответствующая верхней температурной границе теплостойкости пластмасс и нижней границе морозостойкости каучуков и резин.

Специальные свойства

В дополнительной документации на материал вы можете найти:

Сертификат безопасности FDA (Food and Drug Administration)
Материал нетоксичен и безопасен для прямого контакта с пищевыми продуктами.

Паспорт безопасности MSDS (Material Safety Data Sheet)
Информация о безопасности и мерах осторожности при работе с материалом.

Показатель огнестойкости
Результаты испытаний на устойчивость к горению, обычно проводимые в соответствии со стандартом UL-94, определяющим классификацию пластмасс по огнестойкости от медленного горения до самозатухания в течение 60 секунд.

Электрические характеристики

Электрическое сопротивление – свойство материала сопротивляться прохождению электрического тока. В зависимости от области сопротивления различают:

Поверхностное сопротивление (Surface resistivity) Ом (Ohm)
Объёмное сопротивление (Volume resistivity) Ом·метр (Ohm metre)

Список тематических статей

Полиуретан (ПУ, polyurethane) является одним из синтетических полимеров гетероцепного типа. Отличительной особенностью ПУ является наличие в основной полимерной цепи повторяющейся «белковой» группы атомов -O-CO-NK-, которая придает пластику особые свойства, с возможностью их модификации. Полиуретан относится к виду полиэфир-полиолов, а широкое разнообразие его характетистик возможно благодаря различиям в молекулярной структуре полимерной цепи.

Изображение схемы синтеза полиуретана

Рис.1. Схема синтеза полиуретана.

Как правило, ПУ получают путем поликонденсации в ходе реакции двух компонентов полиола и изоцианата. Определенные свойства полиуретану могут придать различные добавки, например они помогают увеличить эластичность или твердость, термостойкость и т.п.

Основные виды полиуретанов, которые имеют между собой очень немного общего по свойствам, используемых в современной жизни – это вспененный полиуретан или пенополиуретан, термопластичный в гранулах, жидкий, листовой. Пенополиуретан (ППУ) и жидкий ПУ в больших количествах используют в строительстве – первый для термо- и звукоизоляции, второй – для гидроизоляции кровель. Термопластичный полимер в гранулах применяют для производства (обычно литья) гибких изделий, напоминающих резиновые, например подошвы обуви. Листовой полиуретан, частный случай термоэластопласта, отформованного в лист, который имеет области применения в машиностроении, автомобильной и других отраслях промышленности.

Литьевой полиуретан перерабатывают в изделия тремя способами: ротационным литьем, свободным литьем в форму и литьем под давлением. Последний метод практически ничем не отличается от литья полиолефинов и прочих пластмасс общего назначения. Изделия ППУ производят методом заливки материала под высоким давлением через специальные смесительные головки в формы или прямо в полость изделий, например оболочек труб. Из листового ПУ или из пластин, стержней и профилей получают разные изделия методом механической обработки.

Полиуретан был впервые описан в 1930-е годы, химиком Отто Бэйером и его коллегами, которые изначально занимались химией полиамидов. В 1937 году они получили разновидности термоэластопластов после реакции диизоцианата с некоторыми химикатами, имеющими в составе гидроксильные группы.

Первые товарные марки ПУ были разработаны в США компанией Dupont и поступили в продажу в 1956 году. Практически одновременно полиуретаны выпустили BASF и Dow Chemical в США по истечении одного года. Изначально полиуретан предназначался для замены других ценных материалов, например каучука, металла, дерева, и во многих темах это удалось.

В Советском Союзе полиуретаны начали разрабатывать в 1960-х годах, когда в мире уже производили тысячи тонн ПУ материалов. Наиболее глубоко исследования продвинулись в НПО «Полимерсинтез» (г. Владимир), а также в некоторых других научно-исследовательских учреждениях, плотно изучавших полиуретан. В России существует множество государственных и частных компаний, а также совместных предприятий (например владимирское «Дау-Изолан») хорошо зарекомендовавших себя в области производства полиуретанов с различными свойствами.

Свойства полиуретана

Основные характеристики полиуретановых эластомеров – это высокая прочность, стойкость к раздиру, стойкость к износу и к набуханию в маслах и растворителях, озоностойкость (важный фактор, выгодно отличающий ПУ от резины) и радиостойкость. Важнейшая особенность ПУ термоэластопластов – это комбинация отличной эластичности с большим разнообразием возможных твердостей.

Важные особенности полиуретанов: очень высокие физико-механические характеристики, которые во многом выше резин, каучуков, и даже некоторых металлов. Среди них высокая твердость, одна из самых лучших износостойкость и отличная абразивностойкость. По последним двум характеристикам литьевые ПУ на голову выше резин, других пластмасс и металлов. Кроме того, важна комбинация свойств, например сочетание высокой твердости и высокой эластичности дает превосходную прочность материала.

Температура эксплуатации полиуретана имеет верхний предел не ниже 120 градусов С, а нижний предел эксплуатации – минус 70С или даже еще ниже (при кратковременном воздействии). В этих пределах полиуретан сохраняет свои основные свойства неизменными.

Полиуретаны имеют хорошие диэлектрические характеристики, высокую химическую стойкость, в том числе устойчивость к маслам, кислотам и растворителям. Также полиуретан – очень экологичный материал, который не загрязняет окружающую среду, но при этом стоек к микробам, плесени и прочим простейшим.

Из минусов полиуретана можно отметить воздухонепроницаемость (одежда и обувь «не дышат»), плохо поддается печати, падение прочностных характеристик при продолжительном воздействии низких температур, слабую сопротивляемость скручиванию.

Пенополиуретан

Особняком среди всех полиуретанов стоит пенополиуретан. ППУ входит в класс газонаполненных пластмасс, они же пенопласты. Такие пластики состоят из воздуха или другого газа на величину порядка 90 процентов по объему. ППУ делится на две большие группы: жесткий или интегральный пластик и мягкий (эластичный) пенополиуретан или поролон.

Изображение применения эластичного ППУ в мебели

Рис.2. Применение эластичного ППУ в мебели

ППУ интересен тем, что его синтез обычно происходит на месте применения, а не в заводских условиях (при этом мебельный поролон или трубы в ППУ изоляции все-таки производятся на заводах). Пенополиуретан синтезируется при смешении полиола и полиизоционата с получением высоконаполненной углекислым газом полимерной матрицы.

ППУ биологически нейтрален, опасность может представлять его компонент высокотоксичное вещество изоцианат, в случае если он взят в избытке. При применении антипиренов в компонентах полиуретана материал не поддерживает горение и гаснет при удалении пламени.

Читайте также:  Проекты домов площадью до 200 кв. м

Применение полиуретанов

Из литьевых полиуретановых термоэластопластов производят крупные продукты, например износостойкие шины, конструкционные, корпусные и технические изделия, многочисленные заменители резиновых изделий. Также производят амортизирующие и демпфирующие элементы для всех отраслей, например конвейерные ленты, приводные ремни, нескользящие покрытия, различные упругие валики и ролики, уплотняющие прокладки, буферы и бамперы и т.д. ПУ изделия, благодаря своим свойствам и прежде всего износостойкости с успехом используются в высоконагруженных устройствах и механизмах. Из отраслей это железнодорожная, автомобильная, машиностроительная, обувная, медицинская, спортивная и прочие.

изображение полиуретановых износостойких роликов

Рис.3. Полиуретановые износостойкие ролики

Жидкий полиуретан, который еще выпускается в виде спрея используют для изоляции различных конструкций и механизмов, например, вагонов, грузовых автомобилей, люков и т.д. Кроме того, он входит в качестве компонента в разнообразные герметики, клеи, лаки, краски и прочие изолирующие и декорирующие поверхности агенты.

Несмотря на широчайшее применение полиуретановых эластомеров, большая часть рынка ПУ пластмасс занимает пенополиуретан. Помимо теплоизоляции труб ППУ применяют для напыления на практически любые поверхности, выпуска сэндвич-панелей и прочих легких и прочных стройматериалов. Также ППУ используют для термоизоляции холодильников, рефрижераторов, хранилищ; в электротехнике и производстве интерьеров автомобилей, рулей; в самолетостроении, вагоностроении и т.п. Мягкий ППУ – непревзойденный материал для мебельной и легкой промышленности.

Вторичная переработка ПУ

Несмотря на инертность полиуретана для окружающей среды, его вторичная переработка задача непростая. Это не касается термопластичного эластомера, который может подвергаться переработке многократно. Однако, пенополиуретан по своей природе является реактопластом и практически не перерабатывается повторно.

Этот факт является серьезным минусом, сдерживающим еще более широкую поступь ППУ по планете.

Марки полиуретана и жидкого пластика

Листовой полиуретан – это современный полимерный материал, который по своим эксплуатационным свойствам превосходит каучуки, резину, а в некоторых аспектах – и металлы. За счет своих уникальных свойств данный материал применяется в различных отраслях промышленности.

К полиуретанам относится обширная группа полимеров, в макромолекуле которых присутствует уретановая группа -NHCOO-.

Краткая история изобретения материала

Возникновение полимеров связано с именем американского химика У. Карозерса, который в 30-е годы разрабатывал технологию синтеза полиамидов. На основании его исследований в немецком концерне Farbenindustrie были созданы первые материалы, подобные полиамидам.

В то время главной целью исследователей было найти заменитель таким важнейшим видам сырья, как пробка, каучук и даже сталь. Уже в 40-х годах в Германии, а в 50-х – в Америке начинается промышленное производство ПУ. В СССР исследования в этой области начались в 60-х гг.



Свойства полиуретана

Полиуретановые изделия широко применяются в разных отраслях промышленности: штамповка, катки, колеса, покрытия валов, опорные элементы, манжеты, корпусные детали, уплотнительные кольца и т.д. , и их потребление постоянно возрастает.

Благодаря своим отличным эксплуатационным свойствам полиуретан используется как конструкционный материал во многих отраслях промышленности. Особенность уретановых эластомеров — исключительно высокие эксплуатационные свойства, превосходящие не только все типы каучуков, но и металлы.

На мировом рынке существует множество марок полиуретанов: адипрены, вулколаны, 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.

В таких странах как США, Англия, Германия, Япония и др. вместо резины успешно используется полиуретан. Стойкость против старения у полиуретановых эластомеров выше, чем у натурального и синтетического каучуков.

Физико-механические характеристики полиуретана

Полиуретан обладает высоким сопротивлением разрыву, высокой износоустойчивостью и способностью выдерживать большое давление наряду с большой эластичностью, маслостойкостью и теплостойкостью. Полиуретан можно подвергать механической обработке различными способами.

Полиуретан с упехом 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 создает прочные связи с металлом.

Сравнительные характеристики резины и полиуретана

ПоказательЗначение для резиныЗначение для полиуретанаПримечание
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), %300500 — 600Полиуретан эластичней резины в 2 раза
Твердость, ед. Шора А40 — 5055 — 97Полиуретан может быть изготовлен различной твердости
Истираемость, м куб/т.Дж45 — 8011,25 — 26,6Условная износостойкость полиуретана в 3 раза выше

Плотность резины 1,37; плотность полиуретана 1,259;

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 ед.

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.

Особо успешно применяется полиуретан в производстве вибростойких деталей (например, устройство амортизации установок погружного электроцентробежного насоса, протектора центратора подвески НКТ), а также в уплотнительной технике и кузнечно-штамповом производстве.

Основные свойства

Физико-механические свойства полиуретана

ПУ эластомеры обладают многими ценными физическими свойствами в сравнении с другими материалами:

  • высокие значения прочности и сопротивления раздиру;
  • хорошие диэлектрические свойства;
  • устойчивость к набуханию в различных растворителях и маслах;
  • высокая эластичность при любом показателе твердости ( от 40 до 97 единиц Шора А);
  • радиационно- и озоностойкость;
  • хорошие показатели обратной деформации;
  • возможность работы при повышенном давлении (до 100 МПа);
  • при постоянной динамической нагрузке предельная верхняя температура эксплуатации данного материала составляет 120°С. Низкая температура существенно не влияет на качества полиуретановых эластомеров до -70 °С.

Химические свойства полиуретана

Пластины полиуретана характеризуются высокой стойкостью к растворителям и маслам, и применяются для работы с нефтью и производными нефти, а также смазочными маслами. Кроме того, данный материал устойчив к воздействию соли и водяного тумана, ультрафиолетовому излучению.

Однако опыт показывает, что полимер быстро разрушается при воздействии азотной кислоты, веществ, содержащих значительный процент хлора, ацетонов, муравьиной и фосфорной кислот, скипидара.

Из недостатков материала можно выделить невысокую стойкость к воздействию щелочей при высоких температурах, значительную зависимость физических свойств от изменений температуры.

Технические характеристики

Технические характеристики полиуретанов могут различаться, однако их объединяет несколько параметров:

  • Механическая прочность разного полиуретана.
  • Устойчивость к истиранию.
  • Эластичность.
  • Широкий диапазон рабочих температур.
  • Диэлектрические свойства.
  • Малая теплопроводность.
  • Маслостойкость.
  • Химическая стойкость к растворителям.
  • Водостойкость.

В целом полимер надежен. Но стоит отметить, что эксплуатация деталей из полиуретана в условиях пониженных температур может привести к повышению хрупкости и потере полезных свойств.

Применение листового полиуретана

Данный материал применяют практически во всех отраслях промышленности.

В горнодобывающей промышленности ПУ эластомеры применяются для футеровки технологических агрегатов, которые связаны с транспортировкой, измельчением и сепарацией рудного концентрата. Дело в том, что металлические поверхности бункеров, пульпопроводов и мельниц быстро истираются, требуется их замена, что стоит очень дорого. Проблема износа решается при помощи футеровки этих поверхностей ПУ листом, замена которой обходится гораздо дешевле.

В химической промышленности футеровку полиуретаном используют для внутренних поверхностей емкостей, предназначенных для хранения агрессивных жидкостей.

В кузнечном и штамповочном производстве листовой полимер применяется в качестве пластин для штампов.

Кроме того, пластины ПУ используются в следующих сферах:

  • в уплотнительной технике, для изготовления вибростойких деталей;
  • покрытие полов для уменьшения уровня шума и гашения вибраций;
  • производство уплотнительных и опорных элементов, колес, валов и роликов;
  • в строительстве: для изготовления уплотнительных элементов для дверей, окон;
  • производство амортизирующих листов под станки и другое оборудование и проч.

Виды полиуретана

Виды
*

Есть много видов материала, каждый из который обладает своими характеристиками. Но практически во всех странах самое важное место занимают три основных типа промышленного полиуретана.

Адипрены

Материал, отличающийся высокими показателями эластичности и прекрасно удерживающий форму. Адипрены широко применяются для создания покрышек, прокладок, различных покрытий. Главным назначением материалов считают защиту других деталей конструкций от износа, вызванного повышенной, повторяющейся нагрузкой.

Вулколланы

Отдельная группа материалов, которые способны работать при температуре до +120 градусов. Такой показатель позволяет использовать детали в большом количестве отраслей, связанных преимущественно с созданием опор или втулок.

Вулкопрены

Тип, который редко используется в чистом виде. Обычно вулкопрены применяют вместе с другими полимерами, чтобы придать им необходимые прочностные свойства.

Полиуретан листовой: производители, марки и цены

Сегодня на российском рынке представлен листовой материал как отечественного производства, так и импортного (среди стран-поставщиков – Китай, США, Германия, Италия).

Наиболее распространенными отечественными марками ПУ являются СКУ-7Л и СКУ-ПФЛ-100, отличающиеся друг от друга такими характеристиками, как твердость полиуретана по Шору, показателем сопротивления раздиру, пределом прочности при растяжении и прочими характеристиками.

Что касается цены, то для общего представления можно привести следующие цифры. Плита 500×500×5мм марки СКУ-7Л стоит около 1000 рублей, а марки СКУ-ПФЛ-100 – около 1200 рублей.

В данной статье были перечислены лишь некоторые сферы применения материала. На самом деле, список этот намного длиннее. Благодаря тому, что по различным свойствам ПУ превосходит резину, каучук и другие материалы, его использование более экономически выгодно, чем применение других традиционных материалов.

Преимущества и недостатки

Плюсы и минусы
*

Как и другие материалы, полиуретан имеет преимущества и недостатки, которые отличают его от аналогов. К преимуществам можно отнести:

  • Долговечность и медленное старение.
  • Выдерживает большие нагрузки.
  • Хорошо восстанавливает форму после механических деформаций.
  • Эластичность.
  • Практически не прилипают загрязнения.
  • Гораздо меньший вес, по сравнению с металлическими деталями.
  • Не проводит электричество.
  • Устойчив к воздействию различных абразивов.

Полиуретан гораздо дешевле других материалов, что позволяет значительно снизить затраты на производство деталей. Механизмы из полиуретана работают практически бесшумно, так как детали не сильно трутся друг об друга и не вызывают скрежета.

По сравнению с металлом, требует гораздо меньших затрат на обслуживание. Выделяется повышенной стойкостью к воздействиям, упругостью и твердой поверхностью, на которой сложно оставить царапины. Воздействие температур не сильно влияет на свойства, так как рабочий диапазон довольно широкий. Отдельно стоит выделить небольшой вес, который представляется принципиальным фактором во множестве механизмов и деталей.

Существует возможность создания вещества с любыми необходимыми свойствами. Преимущественно, это касается коэффициента трения для полиуретана. Он может быть любым.

Важно! Полиуретан в процессе использования может менять свои размеры вплоть до 600%, а затем возвращаться к исходному положению. Ни один другой распространенный материал такими свойствами не обладает.

Но не обошлось и без недостатков. К минусам полиуретана относят:

  • Сложности по переработке отходов.
  • При низких температурах материал становится хрупким и быстро разрушается под воздействием нагрузки. Эластичность практически нулевая.
  • Плохая сопротивляемость к скручиванию.
  • Вспененный материал дает усадку, что может приводить к нечетким очертаниям и нарушению формы.
  • Отсутствие воздухопроницаемости делает материал малопригодным для изготовления некоторых деталей.

Иногда возникает вопрос, вреден ли для человека полиуретан. Чтобы на него ответить, надо знать состав конкретного материала. А так как они различаются, то точного ответа никто не даст. Некоторые компоненты могут действительно быть опасными для здоровья, но в большинстве случаев все в пределах нормы.

Листовой

absp
50050051,5
1,6
103
3,1
154,3
4,7
205,8
6,3
257,5
7.8
309
9,2
9,4
4011,5
12,5
5015,6
6019,6
7022,5
8024,5
100030001013

Листовой полиуретан принято также называть пластиной. Изготовление листов изделия происходит, с помощью таких процессов как: литье, прессование и экструзия. А вот, чтобы создать данный продукт, необходимо воспользоваться специальным синтетическим сырьем, в состав которого входят составные части. Они позволяют получить жидкое или твердое изделие.

Рассматриваемый материал является очень прочной и качественной продукцией из аналогичных каучуковых изделий, ПВХ и металлов. Полиуретан в виде пластины можно применять в сложных условиях работы, при любой погоде и разных температурах.

Если говорить про характеристики листового полиуретана, то у него:

  • Высокая гибкость и эластичность
  • Устойчивость к агрессивным воздействиям
  • Небольшой удельный вес
  • Низкая электропроводность

Эксплуатировать листовой материал можно при температурах от -60°С до +80°С. Также существует термопластичный полиуретан, который может использоваться при температуре + 120 °С.

Полиуретан: характеристики, применение и цены

Полиацеталь

На сегодняшний день полиуретан является одним из самых востребованных полимеров в крупнейших сегментах промышленности.

Особенность полиуретанов

Особенность полиуретанов — исключительно высокие физико-механические свойства, по некоторым параметрам превосходящие не только все типы резин, каучуков, но и металлы.

Оптом

Пластины и стержни из полиуретана можно приобрести оптом или в розницу.

Резка

Современное оборудование позволяет изготавливать разнообразные изделия из полиуретана по чертежам заказчика с точным соблюдением всех размеров.

Доставка

Удобные сервисы транспортировки позволят организовать быструю доставку полиуретана.

Закупка полимеров и пластиков

Закупка полимеров и пластиков у крупных поставщиков имеет ряд преимуществ:

  • широкая география поставки;
  • опт и розница;
  • востребованные типоразмеры;
  • персональный подход к клиентам.

На сегодняшний день полиуретан является крайне востребованным сырьем в промышленности. Этот полимер составляет серьезную конкуренцию резине, каучуку и металлу. Полиуретан применяется в жидком и твердом виде, в том числе в формованном — в листах.

Свойства полиуретана

Полиуретан — чуть ли не самый известный полимерный материал, а точнее, целый класс синтетических полимеров, молекулы которых содержат уретановые группы. Свойства этих полимеров существенно варьируются в зависимости от их молекулярной структуры. Однако отличительным свойством данной группы материалов является высокая эластичность и вязкость, именно поэтому полиуретаны относятся к группе эластомеров.

Справка
Эластомеры — это упругие материалы, которые могут существенно растягиваться подобно резине и возвращаться в исходное положение.

Полиуретаны отличаются высокими прочностными характеристиками и широким температурным диапазоном эксплуатации — от −60 °С до +80 °С.

Читайте также:  Светильники для Реечных Потолков: Виды, Выбор, Монтаж

Приведем некоторые свойства полиуретанов:

  • Высокая степень твердости — позволяет использовать этот материал при сильных механических нагрузках.
  • Высочайшая износостойкость, в том числе абразивная стойкость (устойчивость к воздействию абразивов твердых материалов, использующихся для шлифовки, полировки и другой обработки поверхностей).
  • Высокая эластичность при высокой твердости. Значение прочности — до 50 МПа — обеспечивает невероятную устойчивость к деформациям.

Кроме того, полиуретан не подвержен образованию микроорганизмов и плесени, обладает стойкостью к маслам и растворителям. Из него можно изготавливать изделия любой формы и размеров (литьевым методом).

Это интересно
Впервые полиуретан были синтезирован в 1930-е годах в Германии известным ученым Отто Байэром. Полученный материал превосходил по своим характеристикам все известные до этого пластмассы. Массовое производство полиуретанов началось в 60-е годы благодаря американским компаниям Union Carbide и Mobay Chemical Corporation.

Плюсы и минусы материала

Полиуретан имеет многочисленные преимущества перед резиной, металлами и пластиками. В сравнении с резиной полиуретан медленнее стареет, выдерживает бόльшие нагрузки, быстрее восстанавливает форму при деформациях, обладает большей эластичностью, устойчив к воздействию масел. К полиуретану гораздо меньше прилипает грязь.

По сравнению с металлическими поверхностями материал обладает большей эластичностью, меньшим весом, он не проводит электричество, устойчив к воздействию абразивов. По соотношению стоимость/долговечность полиуретан также выигрывает. Если говорить о применении в производстве и различных механизмах, то полиуретан позволяет удешевить процесс производства, а полученные с его применением механизмы обладают меньшим уровнем шума. Наконец, оборудование из полиуретана требует меньших затрат на обслуживание и ремонт, нежели металлические аналоги.

По сравнению с разными видами пластика полиуретан обладает превосходной устойчивостью при механических воздействиях, большей упругостью и стойкостью по отношению к абразивам. Он не теряет эластичности в условиях низких температур, не раскалывается при ударных нагрузках. В отличие от пластика из полиуретана легче формируются толстые слои.

К общим плюсам полиуретана можно отнести следующие качества:

  • Низкая масса, дающая возможность уменьшения веса изделий.
  • Устойчивость к атмосферным воздействиям и различным химическим веществам.
  • Диэлектрические свойства.
  • Программируемый коэффициент трения — возможность изготовления материала с необходимым коэффициентом трения — от очень низкого до очень высокого.
  • Способность к удлинению до 650%.
  • Возможность кратковременной эксплуатации при температуре до +100 °С.
  • Высочайшая долговечность, эластичность, упругость, твердость и прочность.

К абсолютным минусам полиуретана относится трудность с переработкой его отходов. В остальном же его плюсы могут превратиться в минусы в зависимости от сферы применения. Например, полиуретановые сайлентблоки делают подвеску более жесткой по сравнению с резиновыми. Кроме того, материал обладает плохой сопротивляемостью к скручиванию. При низких температурах сайлентблоки из ПУ становятся излишне твердыми и хрупкими, и значит, легко разрушаются. Что касается использования материала в декоре и лепнине, то вспененный полиуретан дает усадку из-за пористой структуры, а рисунок может ложиться нечетко. Полиуретан широко используется при изготовлении обуви, и в данном случае его очевидным недостатком является отсутствие воздухопроницаемости.

Производство полиуретана и полуфабрикатов из него

Для производства изделий из полиуретана используются практически все технологические методы — литье, прессование, экструзия, заливка на стандартном оборудовании. При использовании литья не требуются дорогостоящие и сложные формы, как при использовании других материалов. Полиуретан представлен на рынке во множестве форм: жидкий, вспененный (поролон, пенопласт), твердый (в виде листов, пластин, стержней и пр.), напыляемый (полимочевина).

На данный момент полиуретан является одним из самых востребованных полимеров в крупнейших сегментах промышленности. По оценкам компании Labyrinth Research&Markets, в 2015 году мировой объем производства полиуретана составил 21,3 млн тонн. Согласно их прогнозу, к 2020 году эта цифра достигнет 30 млн тонн. Специалисты отмечают стабильное развитие отрасли, темп роста которой превышает динамику мирового ВВП. В России объем рынка полиуретана в 2014 году составил 270 тыс. тонн, из которых 150 тыс. тонн — импорт, 120 тыс. тонн — собственное производство. При этом 84% пришлось на вспененный полиуретан (38% — жесткий, 46% — мягкий). Наибольший спрос приходится на мебельную промышленность (34%), автопром (22%), строительство (22%), трубопроводный транспорт (8%), холодильную промышленность (7%).

Лидеры рынка
Крупнейшими мировыми производителями полиуретана являются: Covestro, Bayer, BASF, Yantai Wanhua Polyurethanes, Huntsman, DOW, NPU, MITSUI, Hebei Cangzhou Dahua, Perstorp. Среди российских компаний можно выделить: «Европласт», «Уретан Тех», «СОМЭКС».

Применение материала и изделий из него

Сферы применения полиуретана разных форм:

  1. Жидкий и в виде спрея:
    • покрытие поверхностей бетона, кузовов, люков, резервуаров, тоннелей;
    • гидроизоляция крыш, изготовление лакокрасочных изделий, клеев, герметиков;
    • изготовление форм для литья из бетона, гипса, воска, в том числе для производства небольших скульптур, декора и архитектурных элементов.
  2. Пенополиуретаны — изготовление пористых утеплителей, наполнителей.
  3. Листовой — производство футеровочных элементов, прессовых штампов, опорных поверхностей роликов, валиков, колес.

Применение в отраслях промышленности:

  • Тяжелая (амортизирующие прокладки для станков и агрегатов).
  • Строительная (вибростойкие полы, антискользящие покрытия, фасадные системы).
  • Автомобильная (шины, сайлентблоки, валы, ролики, пружины, втулки, подшипники, маслостойкие детали и пр.).
  • Мебельная (изготовление матрасов, крепежных элементов).
  • Текстильная и обувное производство (коврики, искусственные кожи, подошвы).
  • Медицина (имплантаты, презервативы, протезы) и т.д.

В целом полиуретан — очень распространенный материал, который применяется практически во всех сферах производства. Особо широко он востребован в строительстве, мебельной и автомобильной промышленности.

Стоимость полиуретана

Стоимость полиуретана зависит от фирмы-производителя, вида материала и многих других факторов. Например, цены на листовой полиуретан зависят от толщины и габаритов листа.

Стоимость листа размером 0,5 х 0,5 м и толщиной 5 мм составляет не менее 1100 рублей, оптовая цена — порядка 500–900 рублей.

Цены на пластины толщиной 10 мм — в диапазоне 1000–1700 рублей, 20 мм — 2000–3500 рублей, 80 мм — от 12 000 рублей.

Полиуретановые стержни от 20 мм будут стоить около 80 рублей за штуку, 35 мм — 300 рублей, 50 мм — 400 рублей, 100 мм — 1600 рублей, 200 мм — 9 800 рублей.

Жидкий ПУ обойдется в 300–500 рублей за 1 кг.

Стоимость вспененного полиуретана отечественного производства — примерно 400 рублей за 1 кг; иностранного — 1000–2000 рублей за 1 кг.

Итак, полиуретан обладает уникальными характеристиками и во многом превосходит резину, каучук, пластик и даже металл. Потребление этого полимера в мировой промышленности из года в год растет, расширяются сферы его применения. Полиуретан на российском рынке представлен как отечественными, так и зарубежными производителями, поэтому цены на него могут существенно варьироваться. Необходимо учитывать, что на сегодняшний день производство полиуретана в России зависит от импорта химических компонентов, входящих в его состав.

Где можно купить полиуретан?

На вопрос отвечает специалист компании «МетПромСтар»:

«Рынок полиуретанов достаточно насыщенный, однако большинство продавцов ориентируются в основном на какой-либо один вид материала. Например, «МетПромСтар» специализируется на поставках полиуретана в пластинах и стержнях, которые на сегодняшний день наиболее востребованы на рынке. Мы работаем с отечественными и зарубежными производителями из Китая, в ассортименте компании — листы полиуретана толщиной от 5 до 80 мм и полиуретановые стержни диаметром от 20 до 200 мм. У нас можно купить листовой полиуретан как оптом, так и в розницу.

Мы располагаем собственным современным складом, который соответствует европейскому уровню и оснащен передовым импортным оборудованием. Кроме полиуретана, на нем хранятся и другие полимеры — капролон (полиамид-6) в гранулах, стержнях и листах, стержневой и пластинчатый полиацеталь, фторопласт, текстолит и стеклотекстолит, листовой винипласт и оргстекло. Вся продукция имеет множество типоразмеров. Мы работаем с 2005 года и поставляем технические пластики по всей России».

P.S. Компания «МетПромСтар» — крупный поставщик технических пластиков, в том числе листового полиуретана и стержней из этого полимера, а также нержавеющей стали и цветного проката от ведущих производителей России и зарубежья. Прямое сотрудничество с известными производителями и тщательный контроль поставок обеспечивают высокое качество предлагаемых изделий и конкурентные цены.

Полиуретан — что это такое, применение, свойства

Полиуретан называют материалом будущего. Его свойства настолько многообразны, что практически не имеют границ. Он одинаково хорошо работает в привычной нам среде и при пограничных и экстремальных условиях.

Содержание:

Свойства полиуретана

Его основу составляют два типа сырья — это полиол и изоцианат. Этот синтетический полимерный материал входит в группу полиэфир-полиолов и его свойства, и технические характеристики зависят от молекулярной структуры. Также полиуретан является эластомером, материалом, который после растяжения возвращается в свое исходное состояние.

Особые свойства ему придают многочисленные добавки, которые, вступая в реакцию, усиливают эластичность, придают мягкость или твердость, стойкость к температурным перепадам.

Так полиуретан имеет несколько разных состояний, он производится в виде вязкой жидкости, мягкой резины, твердого пластика, может иметь высокую или низкую степень эластичности.

Вне зависимости от того, в какой форме представлен материал в дальнейшем он не изменяется вследствие влияния тепловых или механических воздействий, при необходимости изделие может, например, растягиваться, но после всегда возвращается к своей изначальной форме. Полиуретан также устойчив к контакту с химическими жидкостями, маслами, ультрафиолетовыми лучами, бактериями и грибками. Его успешно применяют на Крайнем севере и в жарких странах, в создании гидравлических устройств и в космической отрасли, в строительстве и инженерии.

Технические характеристики

Технические характеристики полиуретана делают его незаменимым конструкционным материалом во многих отраслях промышленности, где изделия должны иметь высокую сопротивляемость, износостойкость, устойчивость к агрессивному воздействию окружающей среды.

  • Плотность полимера зависит от его вида, показатели могут быть в пределах 30-300 кг/м3.
  • Твердость по шкале Шору (A, D) находится в пределах 50-98 единиц, что позволяет использовать его при высоких механических нагрузках.
  • Имеет обширный температурный интервал эксплуатации, от -60 до +80 °C, возможно кратковременное использование при +120-140 °C без потери технических характеристик.
  • Полимер имеет высокую эластичность при высокой твердости материала, его показатели прочности достигают до 50МПа. Он может без повреждения растягиваться до 650%.
  • Не проводит электричество.
  • Имеет низкую массу, что дает альтернативу использовать изделия с меньшим весом.
  • Озоностойкость – тоже несомненный плюс, он не разрушается под воздействием озона, как, например, резина.
  • Высокая стойкость к кислотам, маслам, растворителям.
  • При производстве полимера можно запрограммировать необходимый коэффициент трения, и получить материал с очень низким или высоким показателем.

Основными конкурентами полиуретана являются резина, пластик и металл. Но все они проигрывают ему во многих технических характеристиках.

По сравнению с резиной он имеет более высокую износостойкость и эластичность, не восприимчив к маслам, меньше пачкается, медленнее стареет, быстрее принимает форму после деформации и лучше переносит механическое воздействие.

Если сравнить полиуретан с металлом, то он очевидно более эластичен, имеет меньший вес, не проводит электричество и менее восприимчив к воздействию абразивов. Также полиуретан значительно дешевле в производстве и в обслуживании, механизмы, оснащенные деталями из этого материала, создают меньше шума. Все это влияет на качество и стоимость конечного продукта.

В сравнении с пластмассой полиуретан показывает лучшие результаты при высоких и низких температурах, он более эластичен, не раскалывается при ударном и другом механическом воздействии.

К минусам можно отнести:

  1. Воздухонепроницаемость, что важно при создании обуви и одежды;
  2. Усадку вспененных декоративных деталей и сложности в нанесении четкого рисунка;
  3. Излишнюю твердость и хрупкость при длительном холодовом воздействии;
  4. Низкую сопротивляемость к скручиванию.

Поэтому крайне важно правильно выбрать вид полимера для эксплуатации в определенных условиях. Абсолютным минусом материала можно назвать сложность вторичной переработки изделий из него.

Области применения

Полимерный материал имеет очень широкую и многообразную сферу применения. Его используют в различных формах, как правило, это: листовой материал, жидкий или в виде пенополиуретана.

Из листового производят футеровочные элементы, детали прессов, покрытия для роликов, колес, валов, кольца уплотнителей, манжеты, пробки и т.д. Пористые уплотнители, наполнители, поролон изготавливаются из вспененного полиуретана. Жидкий или в виде спрея применяют для покрытия бетонных конструкций, вагонов, кузовов и кабин машин, люков, кровли. Еще его включают в состав герметиков, клеев, лаков, красок, средств для тепло- и гидроизоляции, а также используют при производстве молдингов – форм для литья изделий.

Сегодня функционирование многих отраслей промышленности уже невозможно без участия полиуретана, его использование поспособствовало развитию новых технологий и снижению производственных затрат.

В тяжелой промышленности этот материал нужен для производства амортизирующих элементов.

В строительстве полиуретан незаменим в создании антискользящих покрытий, вибростойких поверхностей, фасадных долговечных конструкций. В горном и карьерном деле заменяет каучук и даже сталь.

Полимер широко применяется в автомобильной промышленности. Из него производят покрышки, малоустойчивые элементы механизмов, сайлентблоки, валы, подшипники и многое другое.

В мебельной отрасли он нужен при производстве матрасов, крепежа, прокладок и уплотнителей, литых стульев и кресел, садовой мебели, декоративных элементов.

Полиуретан востребован в текстильной и обувной промышленности, из него изготавливают подошвы, водонепроницаемые и защитные чехлы, молнии и заклепки, ковры и стельки. Из него даже создают одежду, например, полиуретан 100 – это превосходная имитация натуральной кожи, такая же мягкая, экологичная, легкая, только более долговечная.

В медицине из него изготавливают презервативы, протезы, импланты, элементы и покрытия для костылей, кроватей, колясок. Редкое медицинское оборудование обходится без деталей из данного материала.

Широкое применение полиуретан нашел и в производстве спортивного инвентаря, покрытия беговых дорожек и покрытий стадионов.

Производство

Полиуретан является производным материалом от полиола и изоцианата – продуктов нефтехимической промышленности. Для достижения тех или иных технических свойств к ним добавляются различные присадки, то есть при производстве полиуретана как сырья необходимо учитывать его дальнейшую область применения. Сегодня он представляет собой самый востребованный полимер в мире во всех крупных сегментах промышленности. На рынке синтетических полимеров представлен как зарубежный, так и отечественный материал.

При производстве изделий применяются такие технологические приемы как литье, экструзия, прессование, заливка.

Литье изделий

Самый распространенный способ производства изделий из полиуретана – это литье. С его помощью изготавливаются такие продукты как втулки, манжеты, кольца, подшипники, самосмазывающиеся детали, запчасти подвески, уплотнительные элементы для гидравлических и пневматических механизмов. Большим плюсом производства полимерных изделий методом заливки является дешевизна форм, что делает готовый продукт привлекательным по цене.

Читайте также:  Раскладка ламината: расчет укладки, схема на полу, фото и видео

В создании изделий из данного полимера методом литья применяются три технологии: ротационное литье, свободное литье в форму и литье под давлением.

Ротационное литье применяется для покрытия полиуретаном больших площадей и деталей цилиндрической формы. Полимер наносится специальным оборудованием на вращающийся вал, всю процедуру контролирует компьютер. Ротационное литье проводится без нагрева, является малоотходным производством и позволяет полностью подстроиться под задачи клиента.

Свободное литье применяется для создания сложных форм, в некоторых случаях готовое изделие может весить полтонны. Благодаря компьютерному управлению литье в форму проходит под точным контролем дозирования полимера, его температуры и давления, под которым он поступает. Это позволяет производить изделия высокого качества.

Для свободного литья применяются силиконовые формы, и этот метод используют для создания изделий ограниченными сериями. Преимущество литья – маленькие временные затраты и низкая стоимость готового продукта.

Литье под давлением позволяет ускорить производство, оно необходимо для создания больших партий. Этот метод подходит не только для полиуретана, но и других полимеров.

Особенности и интересные факты

Впервые полиуретан был получен в 40-х годах в Европе. В ходе долгих лабораторных исследований известный химик, ученый и технолог Байер Отто Георг Вильгельм получил ранее неизвестный материал с ошеломляющими техническими свойствами.

В этом же году был создан первый завод, и новый полимер был выпущен на рынок. Но широкое применение он нашел только через 20 лет, когда его стали повсеместно использовать в различных отраслях промышленности. Американские компании Union Carbide и Mobay Chemical Corporation были первыми, кто начал производить полиуретан и изделия из него.

Полиуретан

Полиуретан (кратко ПУ) представляет собой полимер, отличающейся упругостью, износостойкостью. Полиуретановые продукты широко распространены на промышленном рынке благодаря широкому спектру прочностных характеристик. Эти материалы вытеснили изделия из резины, так как их можно эксплуатировать в агрессивных средах, при больших динамических нагрузках и в более широком спектре температур. Спектр рабочих температур для данного материала соответственно -60 °C – +110 °C.

На рынке промышленности полиуретан чаще всего представлен в виде твердых заготовок (листов, стержней). Но используются и более мягкие – вспененные формы полиуретана, а также материал в жидком виде.

Полиуретан

Купить листовой полиуретан можно толщиной от 5 до 80 мм, размер листа – 50×50 сантиметров мм. Стержни – диаметром 20 – 200 мм при длине 400 – 600.

Полиуретановые изделия составляют серьезную конкуренцию металлическим, пластиковым и резиновым аналогам.

ПУ – современный, востребованный и безопасный полимер. Он эксплуатируется для производства разнообразных потребительских, промышленных товаров, которые делают нашу жизнь удобнее и при этом являются экологически безопасными.

Свойства, характеристики полиуретана

Полиуретан (ПУ), отличающийся высокой эластичностью, вязкостью, относится к группе эластомеров. Эти материалы способны удлиняться под нагрузкой (растяжение) и возвращаться в начальное состояние без структурных изменений после снятия нагрузки.

Если рассматривать пару «полиуретан – резина», то первый материал превосходит второй по:

  • эластичности – относительное удлинение при разрыве полиуретана в два раза больше;
  • прочности – прочность в два раза выше;
  • устойчивости к истиранию – износостойкость полиуретана в три раза больше;
  • стойкости к озону – не разрушается при взаимодействии с озоном.

Полиуретановые листы, стержни, другую продукцию отличают физико-химические свойства, которые определяют возможность их эксплуатации в различных сферах промышленности:

  • полиуретан нейтрален к ряду кислот, растворителей, поэтому его используют: в типографиях (валки печатающих устройств), химической промышленности, для хранения химических реактивов;
  • высокая твердость (около 98 ед. по шкале Шора) позволяет применять его вместо металла там, где существуют высокие механические нагрузки. Например: для изготовления ведущих элементов конструкций машин на гусеничном ходу;
  • у эластомера большая ударная вязкость, стойкость к вибрациям. Эти качества позволяют использовать его для производства ремней приводных, лент для конвейеров, пружин, сит для грохотов в горнодобывающей отрасли, демпферов, прочих изделий;
  • стойкость к повышенному давлению делает возможным использование для производства манжет, колец, втулок, вкладышей, сальников высокой прочности;
  • ПУ имеет низкую теплопроводность. Он сохраняет упругость при отрицательных температурах до -50 °C. Также работает при температурах до 110 °C и даже может выдержать непродолжительное увеличение температуры до 140 °C. Это дает возможность использовать полимер для изоляции холодильных складов, изготовления полиуретановых колес или колес, гуммированных (обрезиненных) полиуретаном;
  • из-за стойкости к воздействию бензина, масел вышеупомянутые гуммированные колеса более предпочтительны по сроку эксплуатации, чем каучуковые и резиновые. Также по сроку службы выигрывают полиуретановые уплотнения, используемые в нефтяной промышленности;
  • полиуретаны – диэлектрики, поэтому полиуретановое покрытие обеспечивает не только водо-, термо- , но и электроизоляцию;
  • химическая неактивность, стойкость к возникновению плесени, микроорганизмам делает предпочтительным эксплуатацию в пищевой промышленности, медицине;
  • полиуретановые листы, втулки, стержни, другие изделия способны подвергаться многократным деформациям без изменения прочностных свойств. Большой срок эксплуатации, надежность делают такую продукцию более востребованной, в сравнении с резиновыми аналогами. Для различных отраслей промышленности возможно изготовление колес, валков, роликов, валов, имеющих полиуретановое покрытие, а также гуммированных мельничных барабанов или непосредственно мелющих поверхностей.

Подведем итог. Полиуретановые детали мало подвержены процессу старения, стойки к воздействию окружающей среды, воздействию влаги, химических элементов, абразивному износу, коррозии. По своим свойствам они не уступают металлическим, пластиковым и превосходят резиновые изделия.

Полиуретан листовой

Листовой полиуретан – это прямоугольная пластина, изготовленная из упругого эластичного полимера. Качество полиуретановых листов регламентируется ТУ 84-404-78.

Методы изготовления полиуретановых листов – прессование, экструзия (выдавливание), литье. Поверхность листового полиуретана, в зависимости от эксплуатационных требований, может обладать как антифрикционными, так и противоскользящими свойствами. Свойства определяются химсоставом, особенностями структуры.

Чаще всего производят листы с шириной от 0,1 до 0,2 м, длиной от 1 до 1,5 м, толщиной от 20 до 300 мм. Данный размерный ряд может быть изменен по требованию заказчика.

Наиболее часто встречаются литьевой полиуретан СКУ-ПЛФ, СКУ-7Л.

Рассмотрим физико-химические характеристики литьевого полиуретана СКУ-7Л:

  • прочность при растяжении – 30 МПа;
  • условное напряжение при растяжении образца до 100% – около 2 МПа;
  • спектр рабочих температур – от -50 °C до 100 °C;
  • твердость по шкале Шора – 75-85 ед.;
  • плотность полиуретана – 1180 кг/м³;
  • относительное удлинение – 450%.

Уникальные свойства листовых изделий из ПУ (листов, плит, пластин), обусловленные их долговечностью, практичностью, делают их широко востребованными во многих промышленных сферах. Так, например, из листового ПУ производят такую продукцию:

  • строительная отрасль – нескользкие половые покрытия; части фасадов, устойчивые к вибрации;
  • конструирование машин, механизмов – детали, контактирующие с маслами, шины, втулки;
  • тяжелая промышленность – детали амортизаторов, футеровка;
  • легкая промышленность, например обувная – подошвы для обуви.

Полиуретан стержни

Полиуретан стержень – это цилиндрическая заготовка, изготовленная из износостойкого упругого полимера. Качество полиуретановых стержней сопоставимо с ТУ 2226-001-37455706-2011.

Методы изготовления стержней ПУ аналогичны методам производства листов ПУ: литье, экструзия, прессование.

Два основных габаритных размера стержней: диаметр от 20 до 300 миллиметров, длина, которая определяется по ТУ 84-404-78 косвенным методом. Основное условие – заготовка определенного диаметра не должна весить более 150 килограмм.

Уникальные свойства полиуретановых стержней, обусловленные возможностью синтезировать полимеры с различными свойствами (например, с разным показателем коэффициента трения), делают их широко востребованными во многих промышленных сферах. Так, например, из полиуретановых стержней производят такую продукцию:

  • строительная отрасль – элементы фасадов, крепежные детали, устойчивые к вибрационным нагрузкам;
  • производство машин, механизмов – детали, контактирующие с маслами, валы, втулки, подшипники;
  • медицина – имплантаты, протезы;
  • легкая промышленность, как пример – обувная, текстильная.

Вспененный ПУ (поролоны)

Представляет собой пористое, газонаполненное на 85-90% инертным газом синтетическое изделие. Зависимо от метода производства, состава – различается по степени эластичности. Может быть как мягким (поролон) так и жестким, который почти не подвержен деформации.

Широко востребован в промышленности, строительстве двухкомпонентный вспененный полиуретан – ППУ, который образуется путем смешивания двух компонентов. Реакция протекает очень быстро – в течение 5-10 секунд ППУ вспенивается, затем затвердевает. В результате получается легкая масса с низкой тепловой проводимостью, которая не гниет, не поддерживает самостоятельное горение, не подвергается воздействию влаги, щелочей, органических растворителей, слабых кислот. Вспененный ППУ очень востребован в качестве утеплителя, шумоизоляции. Прекрасно заполняет поры, не позволяя тем самым образовываться мостикам холода. Применяется в широком температурном диапазоне от -60°С до+140°С, практически не меняет своих свойств со временем.

Достоинства, недостатки

Используется в промышленности наряду с прочими материалами, такими как металл, резина, пластик. Одним из основных преимуществ ПУ является возможность получать изделие с необходимым регулируемым коэффициентом трения. Также следует отметить прочность, твердость, сравнительную легкость, способность к удлинению до 650%. Кроме этого ПУ – диэлектрик, устойчивый к атмосферным воздействиям, химическим веществам.

Полиуретан или металл?

Сравним пару «металл – полиуретан» для определения положительных свойств последнего. ПУ детали более эластичны, менее тяжелые, устойчивы к воздействию абразивов. Не проводит электрический ток, имеет звукоизоляционные свойства. Полиуретановые детали долговечнее, дешевле, чем аналогичные из металла. Применение ПУ в производстве требует меньших вложений во время эксплуатации, ремонта, что ведет к удешевлению конечного продукта.

Полиуретан или резина?

Пара «резина – полиуретан» выявляет следующие преимущества ПУ: устойчивость к высоким нагрузкам, загрязнениям, воздействию масел; способность быстрее восстанавливать форму после деформирования; высокую эластичность.

ПУ или пластик?

А рассматривая пару «пластик – полиуретан», можно отметить такие достоинства ПУ: устойчивость к механическим, ударным воздействиям, сохранение эластичности (даже в режиме низких температур); стойкость к действию абразивных составов. Также из полиуретана можно при необходимости сформировать более толстый слой, чем из пластика.

Основной недостаток полиуретановых листов, стержней, других изделий – сложность переработки, утилизации отходов.

Материал неустойчив к воздействию таких химических реактивов, как азотная, фосфорная, метановая кислоты. Кроме того, в условиях высоких температур, ПУ может разрушаться от длительного взаимодействия со щелочами. Полиуретановые детали могут изменять свои физико-химические показатели при эксплуатации в интервале температур отличном от рабочего.

Ряд изделий, которые изготавливают из ПУ, имеет существенные недостатки. К примеру, обувь с подошвой из полиуретанового материала считается «слабо дышащей». А лепнина, карнизы, выполненные из вспененного полиуретана, в процессе работы может быть легко повреждена из-за пористой структуры.

Изготовление полиуретана

ПУ изготавливают с помощью литья, прессования, выдавливания, заливки на специальном оборудовании. Полиол и изоционат, входящие в состав, представляют собой продукты, которые синтезированы из нефти.

На промышленном рынке используют следующие виды эластомера:

  • жидкий, вспененный (пенопласт, поролон);
  • твердый (лист, стержень, пластина);
  • напыляемый (полимочевина).

Для изготовления твердого ПУ чаще всего используют технологию литья в формы под давлением либо разлив жидкой расплавленной смеси в открытые матрицы без давления. Реже для получения твердого ПУ применяют технологический процесс выдавливания (экструзии).

Цена, размеры, вес

Итоговая стоимость полиуретановых листов определяется их толщиной, размерами, маркой, предприятием-изготовителем, общим объемом заказа, другими факторами (например, доставка). Оптовая цена всегда ниже розничной. Оптовая стоимость 10 мм полиуретанового листа (0,5×0,5м) – от 1878 руб. (импортного производства) до 2160 (отечественного). Пластины толщиной 40, 50 мм дороже – 8600 и 10760 руб/лист соответственно, габариты стандартные, 0,5×0,5 м. За полиуретановый лист толщиной 80 мм стандартных размеров придется оплатить 14800 руб, вес пластины будет составлять около 24,5 кг).

Вес полиуретана листового размером 0,5*0,5 метра (толщина, мм – вес, кг):

  • 5 – 1,65;
  • 10 – 3,12;
  • 15 – 4,74;
  • 20 – 5,9;
  • 25 – 7,95;
  • 30 – 9,2;
  • 40 – 12,5;
  • 50 – 15,5;
  • 60 – 19,6;
  • 80 – 24,5.

Оптовая цена полиуретановых стержней начинается от 94 руб/шт (длина 0,5м, диаметр 20 мм, вес – 240 гр., импортного производства). Стоимость 1 кг полиуретановых стержней (отечественных) – от 690 руб. Полиуретановый стержень диаметром 35 мм будет стоить 335 руб. за штуку, 50 мм – 665 рублей, 60 – 975, 80 мм – 1400 рублей, 100 – 2700, 150 мм – 6090, 200 мм – от 10810 рублей.

Цена на вспененный полиуретан начинается от 400 рублей за килограмм.

История

Опыты по получению универсального продукта, способного конкурировать с пластиком, резиной, металлом, велись независимо в США, Германии в период с 30-х до 40-х годов прошлого века. Химик из Америки У. Х. Карозерс изобрел искусственный каучук и нейлон, а известный германский химик-технолог О. Г. Байер считается изобретателем полиуретана. О.Г.Байер и его команда впервые синтезировали эластичные, твердые эластомеры-полиуретаны.

Промышленное производство материала было начато Германией в 1944 году, в Америке более чем на десять лет позже – 1957 год.

В СССР работать над проблемой синтеза полиуретана начали лишь в 60-е годы.

За время работы, как отечественный, так и импортный продукт претерпел множество изменений, направленных на улучшение качества, разработку материалов с уникальными характеристиками.

Применение

Полиуретановые листы, стержни, втулки, другая продукция, в силу своей универсальности, эксплуатируются в различных отраслях. Вот, некоторые из них:

  • строительство (термо-, водоизоляционные панели, листы, лепнина, карнизы);
  • химическая отрасль (клеи, герметики, лаки, краски);
  • бумажная, полиграфическая отрасль (валки, валики, покрытия поверхности);
  • производство машин, механизмов (узлы и детали машин, уплотнения, покрытия поверхности);
  • нефтегазовая (уплотнения, маслостойкие клапаны);
  • горнодобывающая отрасль (сита для грохотов, покрытия и мелющие части мельниц);
  • радиоэлектроника (изоляционные материалы);
  • легкая промышленность (бобины для ниток, ролики для скручивания, клеи, подложки);
  • медицина (катетеры, имплантаты, протезы);
  • пищевая отрасль (конвейерные ленты).

Итак, полиуретановые стержни, листы, другие изделия во многом по своим техническим характеристикам превосходят резины, обычные пластические массы, каучуки, даже металл, благодаря чему потребление данной продукции с каждым годом значительно возрастает. Открываются новые возможности применения.

Полиуретан – один из самых востребованных многофункциональных полимеров, конструкционных материалов.

Ссылка на основную публикацию