Вспененный полиуретан что это такое: Вспененный полиуретан, его свойства и применение

Важно! По завершении работ нужно дождаться, когда полиуретановая пена полностью засохнет. В это время очень важно обеспечить надлежащую вентиляцию — свежий воздух должен постоянно циркулировать в жилище.

Полиуретановая пена — эффективный утеплитель, который возможно применять для различных покрытий, выполненных из всевозможных материалов. Поэтому материал используют в частных и многоквартирных домах. Перед проведением работ, нужно исследовать основные параметры материала, узнать рекомендации экспертов.

свойства, применение, методы получения и декоративный декор

Вспененный полиуретан – это один из самых многофункциональных и востребованных материалов в различных сферах, начиная от отделки зданий и заканчивая машиностроением.

Пенополиуретан — что это такое? Искусственно производимый полимерный материал, по сути – вспененный пластик с множеством мелких обособленных ячеек.

Работу над созданием полиуретана начали в 30-е гг. ХХ века, но лишь в 60-х годах ХХ века материал был усовершенствован до такой степени, что стал применяться повсеместно. Полиуретановые изделия отличаются легким весом, прочностью и жесткостью. Производят как прозрачный, так и цветной полиуретан. Что касается вспененного пластика, то его чаще всего изготавливают в двух видах: эластичном (жидком) или в твердом.

Пенополиуретан: «плюсы» и «минусы» материала

За время своего существования ППУ доказал свое превосходство над многими материалами. Вспененный полиуретан обладает отменными техническими характеристиками. Вот основные отличительные свойства этого материала:

• Легкость. К примеру, панели фасадные из вспененного полиуретана весят намного легче гипса, что позволяет его использовать при создании декоров и украшений – колонн, лепнины, рельефов. Монтировать подобные изделия намного легче, чем их гипсовые аналоги, они не утяжеляют конструкцию и удобны при транспортировке.
• Отличная водостойкость. Например, полиуретановая лепнина не разрушается под воздействием влажной среды и не впитывает влагу, что позволяет использовать материал для наружной отделки зданий или для обустройства помещений с повышенной влажностью.
• Прочность. Этот материал намного превосходит резину, каучук, гипс, другие виды пластика по устойчивости к механическому воздействию и деформации. У него повышенная устойчивость к появлению сколов и трещин, что достигается благодаря эластичности материала.
• Устойчивость к различным температурным режимам. Вспененный полиуретан может выдерживать температурные колебания в диапазоне от –70°С до +120°С. Это свойство позволяет использовать его в сложных климатических и производственных условиях.

Кроме того ППУ обладает прекрасными диэлектрическими качествами, устойчив к воздействию масел, растворителей и других химикатов, не трансформируется под воздействием ультрафиолета и озона, а также не поражается грибковыми образованиями и плесенью.

К недостаткам материала относят выделяющиеся токсические вещества при плавлении.

Технология и компоненты для производства пенополиуретана

По своей сути ППУ – это соединение двух основных элементов – изиционата и полиола, в результате чего образуются микрокапсулы, заполненные воздухом. Внедрение различных добавок и катализаторов позволяет получить материал разных видов.

Например, в производстве твердых и полужестких пенополиуретанов используется дифенилметандиизоцианат (МДИ) — разновидность изоцианатов. А для производства эластичного пенополиуретана применяют толуолдиизоцианат (ТДИ).

Что касается изготовления полиуретана твердого с высокой температурой плавления, то здесь незаменимы 1,5-нафтилендиизоцианат и толуилеидиизоцианат.

В качестве вспеневателей (пенообразователей) применяются жидкие газы (азот, диоксид углерода) либо летучие жидкости (пентан, фторированные соединения).

Для защиты полимера от воздействия тепла, солнца, различных загрязнений в их состав добавляются стабилизаторы. Также для предотвращения реакции окисления широко используются антиокислители.

После формирования полимеры пластика имеют белый цвет. Для окраски в их состав добавляют красители и добавки, защищающие от обесцвечивания.

Приблизительно из одной тонны начального сырья можно произвести около 20 кубометров вспененного пластика.

Заливка

Для заливки компоненты соединяются в вакуумном пространстве, без доступа кислорода. В результате формируется однородная пена, которую можно залить в полую форму с твердыми стенками. В этом виде полиуретан используется во многих отраслях: в автомобиле- и самолетостроении; при мебельном производстве; для изоляции труб; при изготовлении обуви и спортинвентаря.

С помощью заливки производители придают материалу различные твердые или полутвердые формы, например:

• Блоки. Это большие параллелепипеды из пенополиуретана, которые применяются в качестве изоляции труб и емкостей для транспортировки и хранения. Блоки активно используются в строительстве и для изоляции холодильного оборудования.
• Листы. Это достаточно тонкие слои спрессованного материала, ламинированные бумагой, картоном или фольгой. Вспененный листовой полиуретан применяют в качестве изоляции строящихся промышленных и гражданских объектов.
• Сэндвич — панели представляют собой жесткий вспененный полиуретан разной толщины, заключенный между облицовкой из алюминия или стали. Применяют при изготовлении холодильного оборудования, для создания полностью герметичных помещений.
• «Скорлупа» для труб изготавливается в форме вытянутых полусфер разного диаметра, которые как скорлупа защищают трубы от внешних воздействий. Применяется при облицовке холодных и горячих трубопроводов.
• Пенополиуретан в рулонах: гибкий полимер небольшой толщины, свернутый в форме рулонов. Отлично подходит для изготовления подошв, набоек, платформ для обуви.
• Кроме того создается множество более мелких ППУ форм, которые используются для декора зданий: плинтуса, барельефы, потолочные плиты, лепнина, розетки и другие изделия. 

Технология напыление пенополиуретана

При напылении вещества, из которых изготавливается полимер, смешиваются с воздушными массами, в результате чего образуется своеобразный аэрозоль, который можно наносить на плоскость. Метод напыления ППУ широко применяется для изоляции стен, трубопроводов и других объектов. Полимер плотно соединяется с обрабатываемой поверхностью, что позволяет провести изоляцию различных конструкций со сложно изогнутыми формами.

Сферы применения  

Мы сталкиваемся с пенополиуретаном повсеместно. Его применяют:

• В легкой промышленности – при выпуске искусственной кожи, подошв для обуви и т.д.;
• В мебельном производстве – эластичный полиуретан или поролон используют при изготовлении мягкой мебели, а жесткий применяют для создания элементов мебельного декора;
• В автомобилестроении – при создании внутренней отделки авто – панели управления, рычаги и педали и прочее, при изготовлении шин;
• В строительстве – в качестве утеплителей и гидроизоляции, при производстве сэндвич панелей из пенополиуретана, колонн, декоративных элементов и многого другого.

И это далеко не все возможности применения ППУ.

Что касается затрат, то изготовление полиуретана – экономически выгодное производство, благодаря чему эта разновидность пластика завоевала все сферы человеческой жизни, во многом заменив использование других более дорогостоящих материалов.

Полиуретан — что это за материал: виды, характеристики, свойства и состав

В сороковых годах двадцатого века известным немецким ученым Байером Отто Георг Вильгельмом впервые был синтезирован уретановый эластомер, которому суждено сделать революцию в технологиях. Общественность узнала, что это за материал, полиуретан, только через 20 лет.

Что представляет и чем хорош

Синтетическое вещество с полимерной структурой за счет смешивания компонентов, способно приобретать разнообразные качества. Оно может быть пластичным и жестким, а также иметь разные коэффициенты трения. Выдерживает растяжение до 500 % и температурные перепады от -60 до +80 градусов.

Пластик является эластомером, способным вернуть форму после снятия деформационных нагрузок. Основу составляют длинные цепочки из макромолекул уретановой группы. Специфичные черты приобретаются за счет присоединения дополнительных элементов.

Полиуретан технические характеристики: химические и физические свойства

Главным преимуществом этого вида сырья является возможность придания ему самых разных качеств. Как эластомер, он отлично сохраняет геометрию и способен возвращаться к первоначальному состоянию много раз. По этому показателю данный материал опережает главного конкурента – резину. Благодаря этому он показывает высокую износоустойчивость.

Что это такое полиуретан, химический состав материала и свойства

Основные компоненты:

• • полиолы – длинные цепочки;
• • диолы – короткие;
• • диизоцианаты.

За счет комбинации составляющих придаются необходимые качества по эластичности. Получаются устойчивые соединения, сохраняющие свои параметры при разных температурах, несклонные вступать в реакцию с окружающей средой. Пластик удерживает свою структуру в присутствии: масел, кислоты, щелочей и жиров. Не подвергается гидролизу, устойчив к воздействию микроорганизмов (грибков, бактерий, архей). Вещество спокойно переносит умеренное влияние ультрафиолета. Не окисляется озоном, как резина. Это повышает срок службы изделий.

Физические качества

Главное преимущество – это способность временно изменять геометрию и возможность придания разнообразных дополнительных свойств. Продукты на основе этого материала применяются в различных областях промышленности, так как он:

• • способен возвращать начальную форму после снятия усилия;
• • показывает высокую износостойкость;
• • сохраняет добротность при нагреве и охлаждении;
• • не пропускает электричество;
• • имеет коэффициент теплопроводности от 0,19 до 0,25 в зависимости от твердости;
• • создает воздухонепроницаемую пленку;
• • обладает относительно низким удельным весом;
• • возможно создать детали с разными коэффициентами прозрачности.

Виды полиуретана

Химическая отрасль выпускает три основных класса.

Адипрены

Это эластичные вещества, имеющие хорошие характеристики сохранения формы. Из них изготавливают защитные пыльники, протекторы шин для автомобильного транспорта, прокладки и уплотнители, валики для тележек и конвейеров, покрытие для решеток и узлов в обрабатывающей промышленности. Применяют детали в циклонах, грохотах и сепараторах (для предохранения изделий от износа). Изготавливают оправы для литья из гипса и бетона.

Вулколланы

Благодаря повышенной твердости и диапазону температур от -60 до +120 градусов, при которых не меняются параметры, этот материал необходим для создания опор, втулок, сайлентблоков.

Вулкопрены

Это типы, которые используются для последующей вулканизации в сочетании с другими полимерами (каучук). Позволяют достичь высоких показателей по истиранию.

Технические характеристики

Группа имеет достаточно разнообразные свойства в зависимости от молекулярного состава и технологии изготовления. Это определяет распространенность данного сырья в разных сферах жизни.

Особенности:

• • Плотность колеблется в пределах от 30 до 300 кг/м3, и достигается с помощью присадок и способа производства.
• • Обладает твердостью от 40 до 98 единиц по шкале Шору. Это позволяет расширить диапазон использования.
• • Полиуретан обладает большим интервалом температур эксплуатации от -60 до +80 градусов. Существуют виды, способные не утрачивать своих качеств при 140℃.
• • Эластичен. Возможна деформация до 650%.
• • Имеет высокое сопротивление, может работать, как изолятор.
• • Удельная масса маленькая, что позволяет облегчить вес конструкции.
• • Не подвержен разрушению под действием азота, как резина.
• • Устойчив к воздействию углеводородных растворителей (смазочные жиры, керосин, масло, дизельное топливо, изооктан, петролейный эфир).
• • Плохо реагирует на присутствие бензола и толуола. Набухает с увеличением объема до 60 % и теряет свои технические характеристики.
• • Обладает разным коэффициентом трения. Возможно программирование в зависимости от необходимости.
• • Не подвержен к поражению от микроорганизмов и грибков.
• • Возможно придания разного коэффициента поглощения света от прозрачного до черного.
• • Имеет хорошие свойства по водостойкости при комнатной температуре.

Преимущества и недостатки

В зависимости от того, из чего состоит полиуретан, он имеет как положительные, так и отрицательные черты.

К достоинствам можно отнести:

• • Эластичность. По этому показателю он уверенно обгоняет резину.
• • Износоустойчивость. Благодаря этому качеству он нашел широкое применение в обувной промышленности и в изготовлении разных колес и роликов для складского оборудования. На сайте «МПласт» вы можете подобрать необходимые изделия по приемлемой цене.
• • Поверхность имеет гладкую структуру, что позволяет сохранять товарный вид в процессе эксплуатации.
• • Со временем технические характеристики остаются прежними (не подвержен старению).
• • Устойчив к воздействию большинства органических растворителей.
• • Невосприимчив к ультрафиолету.
• • Этому пластику можно придать разный коэффициент трения. В зависимости от потребностей возможно создать скользкую поверхность или хорошее сцепление.
• • Прост при обработке. Допускает литье, термическое формование, вспенивание и другие способы.
• • Не пропускает воздух. Тонкое покрытие делает герметичным.
• • Является диэлектриком. 2 мм не допускают пробоя при приложении 20 киловольт.

К недостаткам относятся:

• • Неустойчивость к средам, содержащим ароматические углеводороды (бензол, толуол), а также к некоторым кислотам, скипидару и хлорсодержащим составам.
• • Ограниченное использование в изготовлении одежды и обуви из-за воздухопроницаемости.  
• • Приобретает ломкость при долговременном воздействии отрицательных температур.
• • Имеет сложную технологию утилизации.
• • С трудом поддается вторичной переработке.

Где используется полиуретан

Химические заводы выпускают этот материал в трех формах: твердый (листовой, прутковый, гранулированный), текучий и пенистый. Первый используется для выпуска прокладок, защитных манжет, втулок, сайлентблоков и уплотнителей прессов. Большую популярность это вещество приобрело при производстве бескамерных шин для спорттоваров (роликовые коньки, скейтборды), для детских колясок, технологического оборудования (рохли, электрокары, складские тележки, направляющие для транспортеров). Эти изделия в широком ассортименте представлены в компании «МПласт».

Жидкий используется для герметичного антикоррозийного покрытия самых разнообразных конструкций: бетонных перекрытий, кровли, поверхности грохотов, транспортерных лент. Он применяется как компонент в составе герметика, клея, лака, краски. При последующей обработке путем вулканизации из него изготавливают сложные защитные элементы: молдинги и манжеты.

Пенистый применяется для утепления зданий, технологических устройств. Из него получаются легкие и эластичные подошвы для спортивной обуви, малонагруженные шины. Перечислить, что делают из полиуретана, не представляется возможным. Этот материал широко востребован:

• • В тяжелой промышленности, где используются вибростенды, и где необходимо применение условно подвижных узлов.
• • В строительной отрасли. Им утепляют поверхности зданий, создают пленку, защищающую от атмосферных воздействий.
• • В автомобилестроении. Из него делают шины, сайлентблоки, манжеты и прокладки, защитные кожухи.
• • В медицине. Широкое распространение получил из-за нейтральности. Изделия не выделяют вредные вещества и не реагируют с лекарственными препаратами. Гибкость и высокая износоустойчивость позволяет применять его в приготовлении протеза, презерватива, имплантата и покрытия для оборудования (костыль, кровать, поручень, инвалидная коляска).
• • В мебельной индустрии. Используется в производстве матрасов, мебели для сада, крепежей, стульев и столов, элементов для декоративной отделки.
• • В изготовлении спортивных принадлежностей: беговых дорожек, роликов, ограничителей в тренажерах, кроссовок и кед, противоскользящих покрытий, пропитка чехлов.
• • В легкой промышленности. Из материала производятся подошвы для обуви, заклепки, коврики для ванной комнаты, ортопедические стельки. Выпускается ткань, имитирующая натуральную кожу.

Из чего и как делают полиуретан

Изначальным сырьем для производства является нефть. Из нее выделяются два основных компонента – изоцианат и полиол. Их процентный состав, а также наличие добавок определяют физические свойства конечного продукта. В результате может получиться твердая, жидкая или тягучая субстанция, пригодная для дальнейшей обработки, как обычный полимер.

С завода волокно поступает на переработку в виде гранул, прутков, листа или в жидком состоянии. Изначально придается соответствующий цвет и степень прозрачности. Такие типы поставок позволяют простыми технологическим решениями изготавливать ту или иную продукцию, необходимую для потребителя.

Методы формовки

Покупателю требуется функциональное изделие, имеющее определенные свойства. Для достижения этого применяются способы обработки, которые аналогичны работе со всеми пластмассами.

Экструзия

Полиуретан полимер отлично подходит для формования методом продавливания. Под давлением нагретый и размягченный материал подается в выходное отверстие экструдера. В этой же зоне происходит отвердение. В результате на выходе получается пруток с заданным сечением или плоский лист. Полученный прокат нарезается или скручивается в рулоны.

Литье

Этот метод является самым распространенным. С помощью него изготавливаются товары со сложной геометрией: втулки, опоры, манжеты, уплотнители, элементы для гидравлики и подшипники. Преимуществом является легкая автоматизация процесса, возможность выпуска больших партий. Для изготовления штучных деталей, размеры которых могут быть до нескольких тонн, используется литье на стенде. В оправу заливается размягченная масса, с последующим отверждением и приобретением устойчивой формы.

Для ускорения процесса в автоматических линиях применяется повышенное давление. Метод мало отличается от технологий изделий из любой пластмассы. Часто необходимо покрыть полимером заготовку из металла. Тогда размягченный полиуретан вручную или под контролем компьютера наносится на вещь. Остывая, слой становится упругим и создает защитную пленку.

Прессование

Подготовленный материал (листовой, прутковый или гранулированный) подается на аппарат, где методом экстремального давления в ограниченном пространстве придается форма. Процесс может сопровождаться предварительным нагревом или размягчением субстанции за счет сжатия. При этом получается деталь с измененными свойствами, имеющая четко заданную геометрию. На производствах такое действие контролируется с помощью программного обеспечения.

Заливка

Для выпуска художественных или штучных изделий используется метод естественного литья. Вручную в подготовленную оправку помещается жидкий материал. Под влиянием высокой температуры или реагентов устройство застывает, сохраняя необходимую конфигурацию. Таким способом можно сделать небольшую серию любых заготовок. Чаще применяется для изготовления больших форм и элементов декора.

Переработка во вторсырье

Устойчивость к атмосферным воздействиям и к влиянию агрессивных сред является проблемой при вторичной переработке уретановых эластомеров. В естественных условиях они не разлагаются десятилетиями. Способность противостоять ультрафиолету и озону делает этот вид пластика вечным загрязнителем окружающей среды. Поэтому остро встал вопрос о рециркуляции.

Существуют несколько методов решения проблемы:

• • Сжигание. Как все углеводороды, полимер хорошо подвержен высокотемпературному окислению. Но технологические присадки содержат вещества, опасные для экологии. При горении продукты распада попадают в атмосферу.
• • Физический способ. Измельченные изделия нашли применение в строительстве, как добавка в бетон, асфальт. За счет этого они приобретают вторую жизнь.
• • Переплавка. При нагреве отходам придается необходимая форма и снова пускается в оборот. Недостатком данного метода является то, что из разнородных составляющих трудно получить продукт с четко заданными характеристиками.
• • Гликолиз – процесс расщепления длинных молекул при высокой температуре в присутствии катализаторов. На выходе получается коротко молекулярные соединения, которые в дальнейшем находят службу в промышленности (производство красок, лаков, добавок в асфальтобетон).
• • Химический способ. Это расщепление цепочек при помощи реагентов. Целью является получение вещества, годного для дальнейшего использования.

Неординарность и интересные факты по применению полиуретана

Возможность придать материалу разнообразные характеристики позволила ему появиться во многих отраслях. Занимаясь спортом, мы используем изделия из этого полимера. Из него делается одежда, обувь, медицинское оборудование. В современном транспорте (автомобили, самолеты, железнодорожные вагоны) давно используют уникальные свойства этой субстанции. Ее неуязвимость стала проблемой для экологии. Несколько лет назад был обнаружен вид грибов, для жизни которых достаточно наличие этого пластика. Pestalotiopsis microspora успешно разлагает полиуретан, при этом его можно употреблять в пищу. Гурманы утверждают, что по вкусу он напоминает хлеб. Может быть, в будущем это станет решением проблемы утилизации.

Вспененный полиуретан и сферы его использования

Впервые познакомившись с данным материалом, меня поразила его многофункциональность. Вспененный полиуретан используется в различных процессах, связанных с промышленной деятельностью и строительной деятельностью. Давайте рассмотрим все преимущества и недостатки использования полиуретана, а также узнаем сферы использования данного материала.

Вспененный полиуретан

Свойства и изготовление материала

Вспененный полиуретан для строительных работ

При производстве пенополиуретана используются два основных компонента, которыми является изиционат и полиол. Благодаря различным добавкам и катализаторам получается готовый материал разных видов. Стабилизатор, который добавляется в состав, защищает полимеры от негативного воздействия ультрафиолетовых лучей, тепла или различных загрязнений.

Так как вспененный полиуретан является очень востребованным заменителем многих материалов естественного происхождения, пластиков и резин, давайте рассмотрим его главные плюсы:

1. Удельный вес, благодаря которому появляется возможность обустройства фасадной системы. Помимо этого, транспортировка и монтаж достаточно просты, благодаря легкому весу
2. Благодаря устойчивости к различным внешним явлениям, полиуретан используется при наружной отделке и в помещениях с повышенной влажности
3. Помимо высокой прочности, которая преобладает перед пластиком и другими видами резины, вспененный элемент обладает свойствами восстановления своей формы
4. Рабочая температура использования составляет от -70 до +120 градусов
5. Не боится различных химикатов, масел и поэтому разрешено использование в неблагоприятной среде
6. Даже при условиях длительного использования в помещениях с повышенной влажностью, на материале не проявляются плесневые и грибковые споры

Если изготовление вспененного полиуретана происходит чистого вида, то он получает белый цвет. Однако для удобства применения в состав добавляется необходимое количество различных пигментов, придающих материалу нужный цвет.

Сферы использования вспененного полиуретана

Автомобильное кресло из вспененного полиуретана

Хорошие свойства, которые присущи вспененному полиуретану позволяют использовать его в различных целях. Давайте рассмотрим самые востребованные из них:

• Разновидности кожзама и обувная подошва
• Мягкая мебель и ее отдельные детали
• Внутренняя обшивка автомобильных салонов – кнопки, педали, торпеда, сидения
• Шумопоглощающие перегородки и различные изделия из полиуретана
• Надписи, лепнина, элементы фасадного декора и систем
• Возможность использования напыляемого материала позволяет проводить теплоизоляцию в труднодоступных местах, то есть там, где обычный утеплитель уложить не получится. Такими местами могут быть сложные арочные конструкции, перегородки и места с большим скоплением трубопроводов
• В помещения промышленной и бытовой эксплуатации, в качестве гидроизоляционного слоя стен, полов и потолка
• Противовибрационные прокладки, а также амортизирующие вставки для машин и технологического оборудования

Это далеко не весь перечень сфер деятельности, в которых можно применить вспененный полистирол. Я написал лишь самые распространенные и известные варианты, которые используются не только в домашних процессах строительства и отделки, но и в условиях промышленности.

Сравнения различных утеплителей

Коврик из вспененного полиуретана

Для наглядности я решил составить несколько таблиц, которые наглядно рассказали б о преимуществах самостоятельного использования в качестве утеплителя. В первой таблице мы сравним технические показатели пенополиуретана и минеральной ваты:

Уже только с той таблицы становится понятно, что полиуретан является очень хорошим теплоизолятором, который отличается прочностью и устойчивостью к влаге. Однако давайте посмотрим насколько экологичен и безопасен материал в сравнении с другими известными утеплителями:

Советы при напылении полиуретана своими руками

Вспененный полиуретан

Если для получения хорошей теплоизоляции вы используете метод напыления, то придерживайтесь некоторых простых правил использования:

1. Лучше всего наносить в несколько слоев, таким образом вы достигнете наилучших показателей. Первый слой при этом должен составлять 1-2 см в толщину, если у вас появились незначительные неравномерности, то второй слой вполне компенсирует все недостатки
2. Главным фактором является выбор ППУ и его марки, от этого зависит плотность материала после его застывания
3. Все работы по утеплению могут проводиться круглогодично, однако производя наружные процессы лучше выбирать подходящую для работы погоду

Другие изделия и декор

Шумоизоляция из вспененного полиуретана

Декоративные элементы из полиуретана – это еще одно доказательство долговечности материала. Фасадный декор производимый с помощью ППУ украсит не только интерьер внутри дома, но наружную отделку вашего жилья. Если вы хотите создать классический фасад, но при этом не потратить большое количество финансовых средств на отделку, то декор из полиуретана именно то, что вам нужно.

Важно! Первые дома, отделанные с помощью декора из полиуретана, появились еще в 70-х годах. Стоит заметить, что данные фасады «живы» и по сей день.

Именно декор из полиуретана зарекомендовал себя, как устойчивый и недорогой материал, выделяющийся на фоне недостатков среди других элементов. На сегодняшний день декор может использоваться для отделки в стиле:

• Ампир
• Модерн
• Классика
• Неоклассицизм
• Классицизм

Изделия из полиуретана настолько разнообразны, что у вас и не сразу получится подобрать подходящий элемент дизайна. На данный момент среди существующих есть:

1. Барельефы
2. Карнизы
3. Молдинги
4. Колонны
5. Пилястры
6. Кронштейны
7. Русты
8. Подоконники
9. Обрамления для проемов окон

Вспененный полиуретан для шумоизоляции помещения

Еще одной интересной сферой использования данного материала смело можно назвать производство карнизов. Карнизы и полиуретана это некая разновидность гибких карнизов, в которых радиус имеющего изгиба может иметь 8 см. Универсальность таких карнизов говорит сама за себя, ведь эти изделия можно закрепить как на стене, так и на потолке с помощью специальных кронштейнов.

Особая гибкость изделий из полиуретана позволяет:

• Изгибать карниз до получения необходимой формы
• Выполнять большой радиус кривизны
• В процессе монтажа карниза можно корректировать изгиб
• Производить повторный монтаж
• Помимо простоты в установке вы получите легкое скольжение занавесок
• Простая регулировка изделия путем отпиливания или наращивания
• Можно использовать в различных интерьерных решениях, а также для арочных проемов
• Транспортировка профиля из полиуретана не составит проблем, так как при перевозке он просто сворачивается в кольцо

Как видите полиуретан является достаточно востребованным материалом и при этом его востребованность вполне объяснима, так как показатели прочности, экологической безопасности и устойчивости к химическим воздействиям у него на высоте.

Самые лучшие посты

вред для здоровья. Свойства пенополиуретана

Современный строительный рынок готов предложить своим потребителям как материалы, имеющие многолетнее применение и устойчивую репутацию, так и целый перечень полимеров, пришедших на рынок не так давно и еще только завоевывающих признание покупателей. Именно к этой группе и относят пенополиуретан.

Что это такое – пенополиуретан?

Этот современный строительный материал специалисты относят к группе газонаполненных пластмасс. Пенополиуретан (ППУ) состоит из инертной газовой фазы более чем на 85%. Сфера применения этого материала широка и разнообразна. Однако жесткие споры по поводу того, приносит ли пенополиуретан вред для здоровья, не стихают уже много лет. К самым обсуждаемым с этой точки зрения относят вопросы поведения материала при горении и выделения токсичных компонентов при нагревании.

История появления материала

Датой рождения пенополиуретана можно с уверенностью назвать 1937 год, когда небольшая группа ученых из лаборатории в Левенкузене синтезировала материал с необычными свойствами. В зависимости от того, каков был коэффициент смешивания компонентов нового материала и как быстро проходила реакция, свойства пенополиуретана кардинально отличались. С одной стороны материал был упругий и гибкий, но достаточно непрочный к разрывным нагрузкам. С другой стороны – прочность, твердость, плотность, но хрупкость при изгибании. У материала открывались чрезвычайно широкие перспективы, но Вторая мировая война существенно замедлила их исполнение. Однако начиная с 60-х годов прошлого столетия изготовление ППУ стало развиваться бурными темпами.

Компонентный состав ППУ

Основными компонентами, входящими в состав пенополиуретана и необходимыми для образования и присоединения цепочек полимера являются полиол (компонент А) и полиизоционат (компонент В). Иногда отечественные производители в полиол могут добавлять еще один компонент – катализатор. Основные составляющие пенополиуретана имеют специфический запах и представляют собой жидкость достаточно густой консистенции с оттенками от светло-желтого до темно-коричневого.

Полиол при длительном хранении имеет свойство слоиться, поэтому перед применением его рекомендуют перемешивать. Полиизоционат взаимодействует с водой — при контакте начинается кристаллизация. При длительном хранении на открытом воздухе на поверхности материала образуется пленка. По своему компонентному составу ППУ может быть двух видов – для напыления и для заливки.

Биогенные свойства

Полиолы и полиизоционаты, применяемые для производства ППУ, являются нефтепродуктами. Однако известно, что компоненты пенополиуретана можно вырабатывать и из растительных масел. Оптимальный вариант для этой цели — касторовое масло. Полиольный компонент также можно получить из масел подсолнуха, сои, рапса. Однако стоимость этого сырья достаточно высока и производство экономически нецелесообразно. Биогенные ППУ-материалы выпускаются в небольших объемах и используются для решения очень узких специфических задач.

Свойства ППУ

Пенополиуретан, выпускаемый отечественными и зарубежными производителями, имеет ряд как положительных, так и отрицательных характеристик.

Низкая теплопроводность материала (0,019 – 0,03 Вт/м), практически полная паронепроницаемость, водонепроницаемость делают пенополиуретан прекрасным тепло- и годроизолятором. То же самое можно сказать и о шумоизоляции. Высокий коэффициент адгезии делает возможным нанесение ППУ практически на любую поверхность.

Однако не только положительными качествами характеризуется пенополиуретан. Вред для здоровья человека может быть нанесен во время горения ППУ (при наличии прямого источника огня материал горит). Кроме того, пенополиуретан выделяет в атмосферу токсичные вещества — формальдегиды. Пенополиуретан, компоненты которого вступают во взаимодействие с воздухом и водой, неустойчив к влиянию солнечных лучей. С течением времени он темнеет и отваливается.

Сфера применения ППУ

Этот современный строительный полимер нашел широкое применение в различных областях жизнедеятельности человека. Наиболее широка его область применение в строительстве: теплоизоляция, акустическая и гидроизоляция гражданских и промышленных объектов любого назначения (жилых, загородных домов, цехов, складов, ангаров и т.д.). По причине низкой теплопроводности ППУ используют для утепления не только кровель, но и стен как внутри, так и снаружи зданий. Сэндвич-панели из ППУ незаменимы при строительстве быстровозводимых строительных объектов.

ППУ с плотностью 30-86 кг/м³ (жесткие пенополиуретаны) применяются в качестве шумо- и теплоизоляционного материала. Материал с плотность от 70 кг/м³ имеет плотную структуру, не пропускает воду и с успехом используется для гидроизоляционных работ.

При производстве холодильной техники ППУ применяется в качестве хладоизолятора. Обувная промышленность использует материал для изготовления различных элементов обуви и супинаторов.

Однако есть сферы, где очень сомнительна польза от применения такого материала, как пенополиуретан. Вред для здоровья могут причинить подкладочный материал и наполнители для мягкой мебели, матрацев, подушек и т.п. (пенополиуретан плотностью 5-40 г/м³ — мягкие пеноблоки). Хотя производители ППУ и уверяют, что материал экологически и биологически нейтрален, применение его в качестве наполнителя для детских игрушек также может заставить задуматься родителей о здоровье своих детей.

Сон в объятиях ППУ…

Речь пойдет о таких предметах спальных принадлежностей, как матрасы из пенополиуретана. Вред, и достаточно серьезный, может быть нанесен вдыханием испарений сложных летучих химических соединений (около 30 видов), наиболее опасными из которых являются фенол и 2-этилгексановая кислота. Причем новые матрацы с наполнителем из ППУ выбрасывают в атмосферу в 5-6 раз больше опасных веществ, чем старые. Концентрация паров этих веществ сопоставима с выделениями от нового ламинированного полового покрытия.

Уверения в безопасности матрацев с наполнителем из пенополиуретана сомнительны по той простой причине, что на этапе их изготовления применяют смолы, катализаторы, растворители, активные химические компоненты (фенол!).

Велика ли угроза от фенола?

Фенол считают токсичным веществом по той причине, что он испускает ядовитые испарения, и процесс этот без снижения или потери токсичности может продолжаться годами. Этот химический элемент может стать причиной нарушения деятельности важнейших систем организма человека: дыхательной, нервной, сердечно-сосудистой. Следствием могут стать головные боли, потери сознания, нарушения координации движений. Функционирование почек и печени также может быть нарушено. Постоянный контакт с фенолом и его испарениями может стать причиной появления таких грозных заболеваний, как астма, инфекционные легочные патологии, аллергия.

По мнению ученых, занимающихся исследованиями в этой области, применение пенополиуретана для изготовления детской мебели, матрацев, игрушек необоснованно. ППУ вполне может быть заменен на более безопасные материалы. Если родители озабочены здоровьем своих детей, им надо очень внимательно относиться к выбору для них игрушек и матрацев, в которых в качестве наполнителя может быть использован пенополиуретан. Основная масса цивилизованных стран запретила использование фенола для изготовления товаров повседневного пользования.

Что еще вредно?

Изделия из пенополиуретана достаточно широко применяются во многих сферах жизни человека. Монтажная пена и пенокартон на основе ППУ отрицательно влияют на легкие, кожу, глаза. Плиты для теплоизоляции, изготовленные из пенополиуретана, выделяют в воздух токсичные соединения полиизоцоанатов, способные вызвать аллергию или астму. При нагревании ППУ-плит отопительными батареями или солнечным светом выделение полиизоционата усиливается.

При возникновении пожара ППУ горит и выделяет токсичные газы, что является дополнительным источником опасности и угрозы для жизни. Однако стоит заметить, что в последнее время все больше применяются негорючие виды ППУ, получаемые путем введения в их состав специальных добавок. Такой пенополиуретан вред для здоровья практически не наносит.

Так где же правда?

Пенополиуретан – что это такое? Вред от него или польза? Огромное количество мест применения пенополиуретана в различных сферах жизни человека не позволяет дать однозначный ответ на этот вопрос. Для отраслей строительства это, безусловно, польза, и огромная. Возможность изготовить смесь и нанести ППУ на утепляемую поверхность прямо на строительной площадке снижает сопутствующие расходы и позволяет создать монолитную ППУ-поверхность без щелей при монтаже и мостиков холода. Теплоизоляция магистральных трубопроводов, изоляция низкотемпературных трубопроводов химической промышленности также на сегодняшний момент вряд ли возможна с той же эффективностью, которую обеспечивает пенополиуретан.

Однако применение этого материала при производстве товаров для людей (и для детей в особенности) многим специалистам в этой области видится не совсем обоснованным. Выделение токсичных веществ может оказать негативное влияние на здоровье человека. Еще до 2003 года технология изготовления отечественных компонентов для производства ППУ предусматривала применение высоколетучих эфирных соединений. Сегодня производители уверяют, что от этой технологии отказались. В течение 3 дней после нанесения материал освобождается от небольшого количества газов, оставшихся после реакции компонентов, и после этого пенополиуретан экологически безопасен.

В общем, в каждом конкретном случае, перед тем как использовать изделия из ППУ, надо здраво подойти к оценке всех «за и против» применения этого материала в той или иной сфере жизнедеятельности.

Утепление пенополиуретаном: плюсы, минусы, технология

Цены на энергоносители в последнее время становятся все выше, и эффективное утепление дома — одна из основных задач, которую приходится решать домовладельцам. Один из последних материалов, который появился на рынке несколько лет назад — пенополиуретан. Это покрытие, которое наносится сплошным слоем на любую (практически) поверхность. Утепление пенополиуретаном — самое эффективное. 

Дом, утепленный пенополиуретаном

Виды напыляемого пенополиуретана и технологии нанесения

Содержание статьи

Пенополиуретан получают при смешении двух компонентов — диизоцианата и полиола. Оба компонента в отдельности токсичны, потому работы проводят с респираторах. Смешиваясь два ядовитых вещества образуют безопасный полимер — полиуретан — абсолютно нейтральный, который ни с какими веществами в реакцию не вступает. Пенополиуретан после затвердевания абсолютно безвреден и часто используется в пищевой промышленности.

При смешивании двух компонентов идет активное газообразование — выделяется преимущественно углекислый газ. Он оказывается заключенным в тончайшую полиуретановую оболочку, что и дает высокие показатели по теплоизоляции (углекислый газ плохо проводит тепло).

Смешение двух компонентов происходит в специальном пистолете под высоким давлением. Для получения идеальной пены компоненты должны подогреваться до 45°C (есть подающие шланги с подогревом, а есть специальные подогреватели). Под давлением, в виде очень мелкой пыли, компоненты смешиваются в пистолете и напыляются на поверхность, где и происходит их вспенивание, а затем — затвердевание. В этом и состоит утепление пенополиуретаном.

Хорошо сцепляется с любой сухой поверхностью

Для достижения заявленных качеств материала, диизоцианат и полиол должны подаваться в равных пропорциях. Даже незначительное увеличение того или другого компонента негативно сказывается на характеристиках материала. Хуже, если больше диизоцианата — такая пена быстро «садиться», затем разрушается, теряет свои теплоизолирующие характеристики. Если переборщить с полиолом, картина немного лучше — пена становится ломкой, но задачи свои выполняет, хоть и имеет теплопроводность выше заявленной. Именно в этом и состоит один из недостатков утепления пенополиуретаном — конечный результат очень сильно зависит от квалификации работников и класса используемого оборудования.

Смешивать компоненты в заданных пропорциях почти идеально точно можно при помощи установок высокого давления. Поэтому при выборе фирмы надо обращать внимание на оборудование, которое есть в их распоряжении — с установками низкого давления, скорее всего, получите неоднородное напыление с плохими теплоизоляционными характеристиками.

Но разное оборудование — это не все. Есть еще разные виды пенополиуретана по типу ячейки и плотности:

• Открытоячеистый легкий ППУ. По характеристикам (теплопроводности) очень похож на минеральную вату, с тем же главным недостатком — он гигроскопичен, при этом стоит значительно дороже минваты. То есть, при использовании легкого пенополиуретана (плотность 9-11 кг/м³) придется обеспечивать его гидро- и паро- изоляцию со всех сторон, организовывать вентилируемый фасад — для удаления излишней влажности. В плюсы можно записать более высокую звукоизоляцию (по сравнению с минеральной ватой). Для утепления наружных стен и кровли применяется крайне редко, так как просто не справляется с поставленными задачами — намокает и теряет теплоизоляционные свойства. При всем при том, стоит дороже минваты. А вот для утепления внутренних перегородок и перекрытий используется успешно (в комплексе со всеми гидро/паро изоляционными слоями), обеспечивая еще и хорошую звукоизоляцию.
• Закрытоячеистый пенополиуретан. Независимо от плотности, не гигроскопичен, очень хорошо «сцепляется» практически с любой поверхностью, за исключением полиэтилена. Бывает следующих видов:
  • Средней плотности — 28-32 кг/м³. Стандартное решение при использовании напыляемой теплоизоляции на стенах, потолке, неэксплуатируемых кровлях. Обеспечивает хорошую теплоизоляцию с коэффициентом теплопроводности 0,02-0,028 (у воздуха 0,022, ниже только у вакуума). Паропроницаемость средняя — 0,05 (сравнима с древесиной).
  • Средней плотности для заполнения полостей. По характеристикам аналогичен описанному выше, но расширяется медленнее, застывает только после полного вспенивания. Используется при устройстве слоистых стен, кровель и т.п.
  • ППУ высокой плотности — 40-80 кг/м³. Используется для утепления эксплуатируемых кровель, под стяжку, в других местах с высокой механической нагрузкой. Из-за более высокой плотности имеет немного выше коэффициент теплопроводности — 0,03-0,04, паропроницаемость такая же — 0,05.

Если говорить по ценам, то самый дешевый — легкий открытоячеистый пенополиуретан. Но если добавить необходимость устройства гидро- и паро- изоляции, то в общем цена утепления окажется не такой и низкой. При этом, все равно идеальной изоляции добиться нереально, и вполне может оказаться, что данный вид утепления ППУ будет холодным. Чтобы вы могли ориентироваться в ценах, приведем приблизительные цены на разные типы ППУ (материал+работа):

• легкий с открытой ячейкой от 180$ за кубометр;
• закрытоячеистый средней плотности — от 650$ за куб.

  Утепление пенополиуретаном деревянных стен не вызовет проблем — коэффициент теплопроводности у них одинаков

Закрытоячеистый пенополиуретан, в расчете на кубометры, значительно дороже, но никаких дополнительных слоев, кроме финишной отделки, он не требует. Ни воды ни пара не боится, длительное время выполняет свои задачи (более 25 лет). Точная цена утепления вспененным ППУ зависит от его плотности и толщины слоя, размеров напыляемой поверхности. Считается индивидуально.

Достоинства и недостатки

Начнем с достоинств:

• На сегодняшний день утепление пенополиуретаном — самое эффективное. Это связано с ячеистой структурой этого утеплителя и заключенном в ячейках углекислом газе. В идеале эта система дает коэффициент теплопроводности 0,02, что даже ниже, чем у воздуха (0,022).
• Сплошное, бесшовное напыление, которое сводит на нет наличие мостиков холода, еще больше повышая эффективность утепления.
• Возможность напыления на поверхности любых, самых сложных форм.
• Низкая гигроскопичность. Одновременно с утеплением вы улучшаете гидроизоляционные характеристики поверхности. Это свойство используют при утеплении фундаментов, колодцев и других подобных сооружений.

  При утеплении фундамента дома пенополиуретаном одновременно решается и проблема его гидроизоляции

• Отличное сцепление с любыми поверхностями и материалами кроме полиэтилена. Отличная адгезия (сцепление) в некоторых случаях может рассматриваться как недостаток — его ничем не отмыть, так как растворителя для ППУ не существует. Отчищается только механическим путем, часто с фрагментами поверхности, на которую был нанесен.
• Длительный срок службы — до 25 лет с заявленными характеристиками, позже происходит замещение углекислого газа воздухом, теплопроводность повышается, но не катастрофически, напыляемая теплоизоляция продолжает работать.
• Если в течение первого года никаких нареканий утепление полиуретаном не вызвало, следующие пару десятилетий их и не будет.
• При использовании установок высокого давления напыление полиуретана занимает небольшой промежуток времени, причем без ущерба качеству.
• Достаточно высокая паропроницаемость пенополиуретана — 0,05-0,06, позволяющая выводить излишнюю влажность через стены, как и до утепления (если стены паропроницаемые).
• Не поддерживает горения (самозатухающий).

Как видите, приличный перечень достоинств, которые способствуют тому, что теплоизоляция пенополиуретаном постепенно становится все более популярной. Но и недостатки есть:

• Высокая цена — в 1,5-2 раза выше чем при утеплении минватой. Но если рассчитать за год службы, получится не дороже.
• Конечный результат сильно зависит от используемого оборудования и опыта пыльщика. Хорошие результаты достигаются только при полном соблюдении технологии.

  Теплоизоляция пенополиуретаном перекрытия на чердаке

• Из-за использования высокотехнологичного оборудования утепление пенополиуретаном очень и очень сложно сделать своими руками. Есть выход — купить оборудование в складчину на несколько хозяев — в этом, учитывая цены, резон есть. Но остается вопрос наличия опыта — добиться нормальных показателей самостоятельно очень сложно.
• Материал не горит, но при горении выделяет очень много едкого и вредного дыма.
• Боязнь ультрафиолета. Под воздействием солнечных лучей пена сплавляется, белая поверхность становится темно-коричневой. Но пленка определенной толщины защищает нижележащие слои от дальнейшего разрушения, так что при достаточной толщине ППУ, его даже можно оставлять открытым. Но внешний вид поверхности, утепленной пенополиуретаном, далеко не лучший, так что все равно предполагается финишная отделка.

Основной сдерживающий фактор в распространении утепления ППУ — высокая цена. Хотя, если сравнивать со стоимостью утепления экструдированным пенополистиролом, то цены не кажутся такими уж большими и это при том, что по времени напыляемая теплоизоляция укладывается в разы быстрее, дает лучший результат. В общем, если вы планируете утепление дома, данная технология стоит изучения.

Условия нанесения и подготовка поверхностей

Даже при хорошей адгезии, которой отличается утепление пенополиуретаном, подготовка поверхности не будет лишней. В первую очередь надо удалить все, что осыпается — и в первую очередь старую краску. Обязательному удалению и нейтрализации подлежат также жирные пятна. Их не должно быть.

Наносится ППУ на сухие, обезжиренные поверхности

Все, что не должно покрываться пеной должно быть закрыто полиэтиленом, закрепленным на скотч. Закреплять надо тщательно, без зазоров — отдирать пену сложно.

При утеплении кровли пенополиуретаном есть два способа нанесения теплоизоляции. Первый — делают постоянную сплошную обрешетку, на которую наливают пену. Второй — делают временный каркас, состоящий из двух параллельных плоскостей.

Если утепляются пенополиуретаном наружные стены здания, предполагается наличие финишной отделки. И после очищения поверхности надо позаботиться о том, чтобы на что-то можно было укрепить — на пену не получится. Для этого, чаще всего, на стены набивают деревянные или металлические планки, к которым затем крепится наружная отделка. На этом подготовка закончена. Но нанесение пенополиуретана возможно только на абсолютно сухую поверхность, при температуре выше +10°C. Других условий нет.

Процесс напыления

Если вы заключили договор с какой-то кампанией, в назначенное время приезжает микроавтобус. В нем установлено оборудование для напыления. Для работы аппарата высокого давления необходимо напряжение 380 В. Если у вас только 220 В, обычно запускают генератор, который выдает требуемое напряжение. От сети 220 В может работать аппарат низкого давления, но, как говорили ниже, качество теплоизоляции будет значительно хуже.

Обычно в дом или вокруг дома тянут только шланги, по которым в пистолет подаются компоненты для образования пены. Это удобно. Работники, которые производят напыление теплоизоляции, одеты в защитные костюмы, на них надеты респиратор, перчатки и очки. Респиратор необходим, так как до твердения компоненты пены токсичны, а все остальное — чтобы защитить кожные покровы от попадания ППУ, который потом отодрать невозможно.

Пену наносят снизу-вверх, небольшими порциями. Заливают все, без пропусков, стараясь не допустить образование раковин. По мере расширения пены, следят за тем, чтобы толщина слоя была не менее требуемой. После застывания пены излишки можно будет срезать, а недостаток ничем не восполнишь.

Параметры напыляемого утепления

Сразу стоит сказать, что, как и для любого другого утепления, стены зданий предпочтительнее утеплять снаружи. Если утеплить изнутри, то наружная стена будет промерзать. Сколько циклов разморозки/заморозки она выдержит — зависит от материала, но редко такой дом будет служить более 10 лет.

При утеплении пенополиуретаном снаружи, требуется финишная наружная отделка — очень непривлекательный вид имеет поверхность. Зато никаких проблем с промерзанием стен, здание будет служить долго.

С кровлей вообще проблем нет. Кровельные материалы рассчитаны на многократное промерзание, так что утепление пенополиуретаном кровли можно делать и изнутри, напыляя его непосредственно на «изнанку» кровельного материала или на обрешетку.

Нанесение напыляемой теплоизоляции возможно на любую поверхность, а утеплять кровлю можно изнутри

Снаружи утеплять дом или изнутри разобрались. Теперь немного о толщине слоя. Утепление пенополиуретаном делают обычно большой толщины. Это связано не с тем, что малой недостаточно. Обычно, как раз по теплотехническим характеристикам требуется толщина утепления в 2-3 см, а делают не менее 5 см. Это для того, чтобы при любых условиях точка росы оказывалась в толще теплоизоляции, а не в материале стены. Так как ППУ негигроскопичен, намокнуть он не может, конденсация просто не происходит, а излишняя влага благодаря паропроницаемости материала выводится естественным путем.

Что такое пенополиуретан? | Europur

Гибкий пенополиуретан помогает обеспечить комфорт каждому, каждый день.

Он наиболее известен тем, что поддерживает наше тело большую часть дня в виде матрасов, мягкой мебели и автомобильных сидений. Иногда менее известно, что мы наслаждаемся преимуществами сотен изделий из пенополиуретана, даже не замечая этого. Его области применения практически безграничны: от небольших, но необходимых предметов, таких как губки на кухне, медицинские повязки, до больших фильтров и систем звукоизоляции, которые поддерживают чистоту и тишину в окружающей среде.

Полиуретан — ведущий представитель обширного и очень разнообразного семейства полимеров или пластиков. Полиуретан может быть твердым или иметь открытую ячеистую структуру, в этом случае он называется пеной… а пенопласт может быть гибким или жестким.

В качестве простого объяснения производители производят пенополиуретан путем взаимодействия полиолов и диизоцианатов, обоих продуктов, полученных из сырой нефти. Для производства высококачественных изделий из пенополиуретана необходим ряд добавок, в зависимости от области применения, для которой пена будет использоваться.

Каждая форма пенополиуретана имеет множество применений:

• EUROPUR представляет производителей гибких пенополиуретановых блоков, используемых в приложениях, представленных на этом сайте (постельное белье, мебель, автомобильная промышленность и многие другие).
• Некоторые гибкие пенополиуретаны также формуются, особенно для использования в автомобильной промышленности, в основном для автомобильных сидений. Для получения дополнительной информации о применении формованных пенопластов посетите веб-сайт Euro-Moulders, европейской ассоциации производителей формованных полиуретановых деталей для автомобильной промышленности.
• Жесткие пенопласты в основном используются для теплоизоляции зданий и находятся в ведении нашей партнерской организации PU Europe, которая разработала веб-сайт, специально посвященный ответам на все вопросы по изоляции зданий с помощью пенополиуретана.

Узнайте больше о различных областях применения полиуретана из видео ниже, разработанного ISOPA, Европейской ассоциацией производителей диизоцианатов и полиолов. Для получения более подробной информации обо всех областях применения полиуретанов, пожалуйста, посетите раздел «Полиуретаны».org

Пенополиуретан — определение, структура, свойства и применение

Полимер, который представляет собой смесь органических звеньев, соединенных карбаматными звеньями, называется пенополиуретаном. Большинство полиуретанов не плавятся при нагревании и, следовательно, являются термореактивными полимерами, но также существуют термопластичные полиуретаны.

Эти полимеры обычно и традиционно создаются реакцией ди- или триизоцианата с одним полиолом. Некоторые другие материалы также добавляются для поддержки, чтобы изменить свойства полимера или обработку полимера.

Поскольку пенополиуретаны состоят из двух видов мономеров, которые полимеризуются один за другим, они классифицируются как чередующиеся сополимеры. И полиолы, и изоцианаты, используемые для получения полиуретанов, в среднем содержат две или более двух функциональных групп на каждую молекулу.

На следующем изображении показан синтез полиуретана и полиуретановой структуры:

Изображение будет скоро загружено

Сырье для производства полиуретана

Изоцианаты, широко используемые для производства полиуретана, — это ароматические диизоцианаты, метилендифенилдиизоцианат (МДИ) и толуолдиизоцианат. (ТДИ).

MDI и TDI дешевле по сравнению с другими изоцианатами и намного активнее. Промышленные MDI и TDI представляют собой просто смеси изомеров, и первые содержат полимерные материалы. Эти соединения можно модифицировать путем их частичной реакции с полиолами или другими материалами, чтобы уменьшить их летучесть (и, следовательно, токсичность), снизить их точки замерзания для облегчения обращения с ними и улучшить характеристики получаемых полимеров.

Полиолы могут быть полиэфирполиолами или полиэфирполиолами.Первый образуется в результате реакции эпоксидов с соединениями, содержащими активный водород, а второй — в результате поликонденсации многофункциональных полигидроксисоединений и карбоновых кислот. Эти соединения можно дополнительно разделить на категории в зависимости от их конечного использования. Полиолы с высокой массой (молекулярная масса от 2000 до 10000) используются для создания гибкой полиуретановой пены, а полиолы с низкой массой используются для изготовления жестких изделий.

Кроме того, из-за интереса к «зеленым» продуктам существует спрос на полиолы из растительных масел.При получении полиолов используются различные виды масел, таких как семена хлопка, клещевины, сои и семян нима. Эти растительные масла работают по-разному и превращаются в простые полиэфиры, полиэфиримиды, алкиды и т. Д. Жирные кислоты или димеры жирных кислот являются немногими возобновляемыми источниками полиолов.

Удлинители цепей (f = 2) и сшивающие агенты (f> = 3) представляют собой гидроксильные соединения с концевыми аминогруппами, которые играют важную роль в морфологии полимеров эластомеров, полиуретановых волокон, адгезивов и специфических микропористых пен и пен для кожи.Природные свойства этих веществ достигаются путем разделения фаз на мягкие и жесткие сегменты сополимера таким образом, что уретановый домен твердой части обеспечивает поперечные связи между аморфным сложным полиэфиром или доменом мягкой части простого полиэфира.

Катализаторы полиуретана можно разделить на две большие категории — кислотные амины и основные амины. Катализаторы на основе третичного амина работают за счет улучшения нуклеофильности диольного компонента. Оксиды, карбоксилаты алкилолова и оксиды меркаптидов действуют как мягкие кислоты Льюиса, ускоряя образование полиуретана.

Традиционными катализаторами на основе основных аминов являются триэтилендиамин, диметилциклогексиламин, диметилэтаноламин и т. Д., А дилаурат дибутилолова является классическим кислотным катализатором Льюиса.

Эти составы используются для характерной модификации непененных и пенополиуретановых полимеров. В пенополиуретане поверхностно-активные вещества регулируют размер ячейки, эмульгируют жидкие элементы, стабилизируют структуру ячейки, предотвращая подповерхностные пустоты и разрушаясь.

Изучив сырье, перейдем к свойствам полиуретана.

Свойства полиуретана

Свойства полиуретана можно разделить на физические и химические, и они следующие:

1. Физические свойства пенополиуретана

Между пенополиэфиром и полиэфиром последние обладают высокой прочностью на растяжение. прочность, твердость и удлинение при разрыве. Следовательно, они обладают значительной стойкостью к истиранию. Низкая упругость пен полиэфира также полезна для упаковочных целей.

Эти пены обладают высокой устойчивостью к растворителям, а пены из полиэфира особенно устойчивы к растворителям для химической чистки.

Под воздействием УФ-излучения пенополиуретан может обесцветиться. Степень пожелтения зависит от интенсивности излучения. Но пожелтение полимера не оказывает заметного влияния на физические свойства пенополиуретана.

Кроме того, не желтеющие пены также могут быть изготовлены с использованием алифатических изоцианатов, но они более дорогостоящие, чем обычные.

2. Химические свойства пенополиуретана

При окислении пенополиуретан образует азотную кислоту, диоксид углерода и воду.Взгляните на химическую реакцию ниже:

6C27h46N2O10 + 185O2 🡪 162CO2 + 106h3O + 4HN3

Производство полиуретанов

Эти полимеры получают путем смешивания двух или более чем двух жидких потоков. Поток полиола включает поверхностно-активные вещества, катализаторы, вспениватели и другие. Вся смесь называется «смесью смол» или «смолой». Добавки к смеси смол могут состоять из сшивающих агентов, удлинителей цепи, поверхностно-активных веществ, вспенивающих агентов, антипиренов, наполнителей и пигментов.Полиуретаны могут иметь различную твердость и плотность, варьируя изоцианаты, добавки или полиолы.

Области применения пенополиуретана

Полиуретан используется в различных сферах, в которых три четверти всего мирового потребления приходится на пенополиуретан.

На рынках доступны как гибкие, так и жесткие пеноматериалы. Пенопласт размещается на обратной стороне других материалов, например, гибкие материалы размещаются за обивочной тканью в бытовой и коммерческой мебели.

Эластичные пены создаются путем смешивания диизоцианатов, полиолов, вспомогательных вспенивающих агентов, катализаторов и других добавок, а затем позволяют пене свободно расти. Помимо мебели, они используются для изготовления ковровых подушек, автомобильных сидений, набивки матрасов и т.д.

С другой стороны, жесткие пенопласты помещают между пластиковыми листами, металлами, морозильниками и холодильниками.

Использование полиуретанов также увеличивается в швейном секторе. Например, его используют для подкладки чашек пивного бара.Еще одно применение пенополиуретана — это изготовление различных губок для ванной и кухни.

Некоторые другие области применения пенополиуретана:

• Высокоэластичное седло из гибкого пенопласта.

• Жесткий пенопласт для изоляционных панелей.

• Прокладки и уплотнения из микропористой пены.

• Долговечные эластомерные шины и диски.

• Резиновые втулки автомобильной подвески.

• Ковровое покрытие.

Примечание. Гибкий пенополиуретан подлежит вторичной переработке.

Меры безопасности и здоровье

Полностью прореагировавшие полиуретановые полимеры химически инертны. Управление по безопасности и гигиене труда (OSHA) или Американская конференция государственных промышленных гигиенистов (ACGIH) не установили никаких пределов воздействия полимера; OSHA также не регулирует канцерогенность.

Полиуретаны представляют собой горючие твердые вещества и могут воспламениться при воздействии открытого огня.При разложении в огне он может выделять значительные количества цианистого водорода, монооксида углерода, оксидов азота, изоцианатов и других токсичных продуктов. Поскольку материал легковоспламеняющийся, его необходимо обработать антипиренами (особенно для мебели), потому что все они вредны.

Знаете ли вы?

В Калифорнии был выпущен Технический бюллетень 117 2013, в котором разрешено максимальное количество пенополиуретана для успешных испытаний на воспламеняемость без использования антипиренов.

Однако Институт политики экологических наук заявил, что не запрещает их использование, хотя новый стандарт может быть соблюден без антипиренов.Потребители могут поискать бирку TB117-2013 на мебели и уточнить у продавцов, не содержат ли товары антипирены, если они хотят уменьшить их воздействие в домашних условиях.

Изоцианаты и жидкие смеси смол могут содержать регулируемые или опасные компоненты. Известно, что первый вызывает кожные и респираторные аллергические реакции. Более того, гликоли, фосфаты и амины, доступные в распыляемой полиуретановой пене, также опасны.

Биоразложение и гидролиз

Полиуретаны могут рассыпаться в результате гидролиза.Пример такой проблемы — обувь, оставленная в шкафу, вступает в реакцию с влагой воздуха.

Песталотиопсис — это эквадорский гриб, два вида которого могут биоразлагать полиуретан в аэробной и анаэробной среде, обнаруженной на основании свалок. Также есть сообщения о деградации предметов из полиуретана в музеях. Полиуретаны на основе сложного полиэфира более склонны к биоразложению под действием грибков, чем полиуретаны на основе простого полиэфира.

Сделай сам

Выберите правильный вариант относительно следующих предложений —

i) Полиуретан химически инертен.

ii) Полиуретановые полимеры не поддерживают горение.

а) верно и неверно б) оба верны в) оба неверны г) неверно и верно

Пенополиуретан — важный полимер, который имеет множество применений в повседневной жизни. Но вы также должны иметь в виду, что это химическое вещество, которое поддерживает горение и может выделять токсичные газы. Если вы хотите узнать больше о других темах химии, загрузите приложение Vedantu сегодня и получите доступ к учебным материалам и онлайн-руководствам.

Применение полиуретана

По данным Министерства энергетики США, затраты на отопление и охлаждение составляют около 56 процентов энергии, используемой в среднем американском доме. Природа химического состава позволяет адаптировать полиуретаны для решения сложных задач, придавать им необычные формы и улучшать качество промышленных и потребительских товаров.

Полиуретаны образуются при взаимодействии полиола (спирта с более чем двумя реактивными гидроксильными группами на молекулу) с диизоцианатом или полимерным изоцианатом в присутствии подходящих катализаторов и добавок.Поскольку для производства полиуретана можно использовать различные диизоцианаты и широкий спектр полиолов, можно производить широкий спектр материалов для удовлетворения потребностей конкретных приложений.

Гибкий пенополиуретан

Гибкий пенополиуретан (FPF) во многом влияет на нашу жизнь, и новые области применения появляются на регулярной основе. Он используется в качестве амортизатора для широкого спектра потребительских и коммерческих товаров, включая мебель, ковровые подушки, транспорт, постельные принадлежности, упаковку, текстиль и волокна. Использование FPF в основном состоит из плит, которые используются в основном для ковровых подушек и мебели. Большая часть оставшейся части используется транспортной отраслью для внутренней отделки автомобилей и других целей.

Мебель

Подушки из FPF для мягкой мебели, офисных стульев, сидений для стадионов и зрительных залов. В качестве амортизирующего материала FPF обладает следующими преимуществами:

• Поддержка и комфорт
• Прочность
• Устойчивость
• Поглощение энергии
• Управляемость

Подушка ковровая

FPF также может улучшить комфорт и продлить срок службы нашего ковра.Поглощая большую часть энергии дорожного движения, FPF защищает поверхность ковра, позволяя ковру дольше выглядеть лучше. Его дизайн и конструкция обеспечивают длительный комфорт без излишней толщины, сохраняя желаемое ощущение под ногами на протяжении всего срока службы. FPF используется как в жилых, так и в коммерческих целях, большая часть из которых обеспечивается склеенной версией подушки. Исследования неоднократно показывали, что полиуретан обеспечивает исключительную долговечность, улучшает сохранение внешнего вида ковров и обеспечивает комфорт и поддержку для пассажиров.Это помогает продлить срок службы ковра. Подушка для коврового покрытия из полиуретана помогает поглощать звук на 50%, делая рабочее место более тихим и продуктивным за счет уменьшения отвлекающего шума и меньшей усталости, а также неоспорима убедительная основа для включения подушки в систему коврового покрытия. Есть также преимущества для окружающей среды: помимо того факта, что связанная полиуретановая подушка изготовлена ​​из переработанных материалов и может быть переработана во многих местах, потенциальное продление срока службы ковра может означать менее частую замену, в результате чего меньше ковра будет отправляться на свалку.Ковровая подушка из полиуретана обладает следующими преимуществами:

• Увеличенный срок службы ковра — ковровая подушка может увеличить срок службы ковра на 50 процентов.
• Повышенная экономия и сокращение времени простоя за счет менее частой замены
• Дополнительный комфорт
• Пониженный окружающий шум
• Улучшенная теплоизоляция
• Более легкий уход за коврами
• Перерабатывается во многих местах

Транспорт

FPF широко используется в транспортной отрасли для изготовления сидений, подголовников, подлокотников, компонентов систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, внутренних панелей и обшивки, крыльев легковых и грузовых автомобилей, кузовов грузовиков и опорных колец для спущенных шин, обшивки потолка и других внутренних систем.Последние разработки в области полиуретановой технологии для автомобильного дизайна вносят свой вклад в снижение веса, комфорт для пассажиров, поглощение энергии и звука, упругость, влаго- и термостойкость, а также прочность на сжатие в транспортных средствах. Полиуретан становится все более ценным для производителей оригинального оборудования, также известных как OEM-производители, поскольку он одновременно предлагает:

• Уменьшение веса
• Поглощение звука / вибрации
• Топливная эффективность
• Прочность

Все эти преимущества позволяют сократить расход топлива и повысить комфортность езды.

Постельные принадлежности

FPF — это основной материал, который сегодня используется для обеспечения поддержки и комфорта мягким постельным бельям. Промышленность производила постельные принадлежности все большей и большей толщины. Об этом свидетельствует рост популярности ортопедических матрасов.

FPF производится в виде плит или блоков и разрезается по размеру. Благодаря прочному комфорту и поддержке, простоте изготовления и приспособляемости к стилю FPF стал основным компонентом в индустрии постельного белья.

Упаковка

FPF обеспечивает защиту и амортизацию упакованных продуктов. Пенополиуретан часто используется для упаковки высокочувствительного оборудования, такого как электроника, печатные платы, ювелирные изделия и деликатные продукты питания. Легкость, водонепроницаемость, амортизация и упругость FPF делают его привлекательным приложением для упаковки.

Текстиль и волокна

Спустя почти полвека после своего развития FPF продолжает влиять практически на все аспекты нашей жизни.Он также используется в качестве изоляции для тканевых изделий, включая одежду. В одежде FPF обеспечивает теплоизоляцию, сопротивление разрыву, огнестойкость и легкий вес для различных тканей и волокон, включая изделия из кожи, верх обуви, палатки, спасательные плоты, этикетки, сумки для рук, изоляционные вкладыши и многое другое.