Свойства и особенности термопластичного полиуретана

Алан-э-Дейл       14.04.2022 г.

Что это за материал?

У вещества много различных сфер применения, но мы более подробно расскажем, что это за материал, полиуретан, конкретно, для одежды. Как его используют в текстильной промышленности, его торговые названия, отображающиеся в этикетках, а также, каковы его плюсы и минусы?

Для начала, ответим на главный вопрос: полиуретан – это кожа или нет? Ввиду синтетического способа производства, ткань, разумеется, не является натуральной кожей.

Этапы производства описать доступным языком, не обладая образованием химика, достаточно сложно. Однако, если выразиться кратко – особый полимер синтезируют в определенном составе, в специально созданной среде из сухого азота. Из полученной массы производят нити или другие формы вещества (зависит от будущей сферы применения). Полученный материал сильно похож на резину, но он более эластичен и обладает большим числом преимуществ

Из материи изготавливают популярный кожзаменитель, именуемый экокожей. При этом, искусственная кожа – это не полиуретан, поскольку ее отличием является наличие органической подкладки. Таким образом, полиуретановое полотно – это полностью синтетический кожзам, прочный, износостойкий, эластичный, и, что самое главное – недорогой.

По теме:

  • Экокожа — состав и особенности;
  • Композиционная кожа — для чего подойдет этот материал;
  • Синтетическая кожа для обуви: преимущества и недостатки;

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.

Полиуретан в обувной промышленности

Свое основное применение в быту полиуретан нашел в обувной промышленности. Из-за базовых качеств (морозостойкости, эластичности, прочности, долговечности и устойчивости к постоянному механическому воздействию) из него получаются прекрасные подошвы, особенно для зимних видов обуви. Эргономичность данного полимера высока наряду с антисептическими свойствами, что позволяет применять его для изготовления стелек.

Производство товаров для отдыха и спорта также не обходится без полиуретана. Из него изготавливают колесики для роликовых коньков, спортивные шины, втулки и прокладки, наконечники для лыж, специальные спортивные ботинки для сноубординга и конькобежного спорта, колесики для скейтбордов, соединительные элементы и различный крепеж.

Неорганические субстраты растений

Листовые и хлопьевидные гидрофильные пенополиуретаны с полуоткрытыми ячейками нашли применение в садах на крышах и вертикальных зеленых стенах с коммерческими продуктами, которые сейчас появляются на рынке. Подложки из пенополиуретана с полуоткрытыми ячейками имеют гораздо меньшую плотность и гораздо большую водоудерживающую способность, чем грунтовые основания. Полуоткрытая ячеистая структура обеспечивает необходимое прикрепление корней растений для вертикальных стеновых садов. Снижение веса снижает требования к опорным конструкциям здания / стен, в то время как повышенная водоудерживающая способность снижает требования к поливу растений.

Наливные полиуретановые полы

Наливные полы из полиуретана – относительно новая область применения двухкомпонентных полимерных смесей в строительстве. Высокие эстетические характеристики, простота изготовления, удобство эксплуатации, чистки и производства ремонтных работ обуславливают огромную популярность устройства таких полов в производственных цехах, складских помещениях, крытых стоянках и гаражах, магазинах, торговых павильонах и даже жилых помещениях.

Востребованным направлением является конструирование полов с трехмерным изображением и покрытием из прозрачного полиуретана.

Полиуретановые полы отлично воспринимают статические и динамические нагрузки, устойчивы к истиранию и механическим ударам, отличаются продолжительным сроком и надежностью эксплуатации. Полы могут иметь самые разные цвета и различную степень прозрачности. В слой прозрачного двухкомпонентного полиуретана можно интегрировать дополнительные элементы оформления, такие как монеты, стрелки, указатели, звезды, надписи, символы и фигуры.

В общем случае разрез наливного пола выглядит следующим образом (снизу вверх):

  • основной служит поверхность бетонного или деревянного перекрытия, обработанная специальным составом (пропиткой) для повышения адгезионных свойств;
  • на подготовленную поверхность наносятся полиуретановые смеси для пола. Нанесение может производиться в один или в несколько слоев. При необходимости между слоями может внедряться 3D-рисунок для придания выразительности интерьеру помещения. В этом случае верхний слой выполняется из прозрачного полимера;
  • в зависимости от требований, предъявляемых к конструкции пола, может наноситься верхний защитный слой. Как правило, защитный слой также является полиуретановым, но обладающим повышенной износостойкостью, сопротивляемостью агрессивным средам, диэлектрическими и антистатическими свойствами.

Что это за материал?

Полиуретаном называют уникальный вид материала, имеющий практически неограниченные возможности и перспективы в использовании. В составе полимера 2 вида сырья, а именно: полиолы и изоцианаты. Производство последних основано на нефтепереработке. Благодаря смешиванию жидких элементов получаются составы с реакционной возможностью. Свойства полиуретана напрямую зависят от ингредиентов, из которых его делают, а также от соотношения катализаторов, вспенивателей, стабилизаторов и многого другого.

К плюсам полиуретана относят следующие характеристики:

  • высокую механическую прочность;
  • диэлектрическую проницаемость;
  • плохую истираемость;
  • хорошую эластичность;
  • возможность сохранять форму после многократных деформаций;
  • износостойкость;
  • длительный срок эксплуатации;
  • устойчивость к воздействию кислот, масел, растворителей;
  • неподверженность к влиянию микроорганизмов;
  • большой диапазон рабочего температурного режима;
  • стойкость к низким температурам;
  • возможность работать под высоким давлением.

Этот материал не стареет, он поддается различным видам механической обработки. Ко всему прочему, полиуретановые изделия весят мало и поэтому их удобно транспортировать и монтировать. У этого эластомера есть способность к вспениванию, поэтому из него производят всевозможные пористые изделия.

Несмотря на массу преимуществ, у полиуретана есть некоторые минусы:

  • неустойчив к нагрузкам при скручивании;
  • эластичность и прочность материала напрямую зависят от температурного режима среды;
  • сложность переработки во вторичное сырье.

Данный тип эластомера относится к материалам, что легко поддаются всевозможным обработкам. К нему применяют разные методы формообразования.

  • Экструзия. Этот способ получения полиуретана подразумевает продавливание материала в расплавленном виде через формирующее отверстие экструдера.
  • Литье. Под действием давления расплавленная масса впрыскивается в специальную форму, после чего подвергается охлаждению.

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).

Что значит «полиуретановая кожа», кожа «PU»?

Полиуретановая кожа – одна из новейших разработок. «Дышащая», она хорошо держит форму, не содержит ПВХ и не имеет запаха. По виду почти не отличается от натуральной, а по прочности, эластичности, морозоустойчивости, превосходит ее. Она гигроскопична, впитывает влагу изнутри, но не пропускает снаружи.

Экокожа имеет два или три слоя. Изнаночная ее сторона – это тканевая основа, часто в сочетании с обработанной по специальной технологии дефектной натуральной кожей. Верх – полиуретан – за счет своих характеристик делает материал крепче и практичнее в эксплуатации, дает дизайнерам возможность создавать уникальные по цветовой палитре вещи, украшать их рисунками и принтами.

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 .

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.

Вреден ли полиуретан?

Благодаря наличию энергосберегающих характеристик полиуретан относят к безопасным материалам

Однако, оценивая его экологичность, стоит брать во внимание возможность вреда данного эластомера в жидком и твердом состоянии. Как показала практика, в сухом виде данный полиол не выделяет вредных веществ. Опасные испарения возможны только в случае неправильного обращения с материалом

Однако нарушение технологии производства может повлечь выделение следующих токсичных испарений.

  • Изоцианаты. Данные вещества входят в состав лакокрасочных, пенных продуктов. Их наличие может стать причиной астмы в случае отсутствия специальной защиты.
  • Аминовые катализаторы, которые становятся причиной повышенной чувствительности, раздражительности, замутненности зрения. При постоянном вдыхании эти вещества вызывают язвы, раздражения слизистых оболочек, ожоги полости рта, горла и пищевода.
  • Полиол. Он способен проявить свое токсическое действие только при прямом контакте с живым организмом, а именно при глотании. Отравление полиолом проявляется в виде рвоты, интоксикации и спазмов.
  • Антипирен. Это вещество постепенно накапливается в организме, после чего вызывает отравление.

В результате всего вышесказанного можно сделать вывод, что полиуретан может нанести вред здоровью только в случае его неправильного использования. Зачастую это происходит при использовании низкокачественных видов распылителя, а также в отсутствии специальной защиты во время работы.

Многих волнует вопрос о вреде полиуретана, который монтируют в жилых помещениях. Страхи пользователей являются напрасными, так как перед поступлением в продажу данная категория товаров проходит массу испытаний на безопасность. Проблемы могут возникнуть только в случае покупки эластомера у производителя, не имеющего сертификатов качества.

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.

Подробная информация об изделиях и их свойства

По сравнению с гипсовыми аналогами полиуретановые декоративные элементы обладает рядом преимуществ. Они не реагируют на изменение погодных условий, долговечны, просты и удобны в применении.

Основные свойства полиуретановых изделий:

  • Влагостойкость – это свойство в значительной степени расширяет рамки использования изделий из лепнины. Теперь их можно применять и во влажных помещениях.
  • Пластичность – полиуретан легко поддается обработке и может принимать любую заданную им форму.
  • Прочность – полиуретановый декор не трескает, не расслаивается и не деформируется.
  • Широкий температурный диапазон использования, позволяет применять изделия, как снаружи так и внутри помещений.
  • Небольшой вес – легкий монтаж, не требующих дополнительных страховочных крепежей.
  • Небольшая стоимость.
  • Экологичность – отличается гипоаллергенными свойствами и безвреден для человека.

Переработка

В наши дни вопрос о вторичной переработке полиуретана приобретает все большую актуальность. Проблема связана с увеличением площадей свалок, а также увеличением расходов на их вывоз. В последние годы наблюдается развитие новейших технологий по переработке эластомеров и этому вопросу уделяют все больше внимания.

Вот основные методы получения вторичного сырья из полиуретана.

  • Физический. В этом случае пластик измельчается до мелкой фракции, которая в последующем используется в качестве наполнителя при строительстве.
  • Переплавка. Результат данного метода – изготовление сырья, которое в последующем используется для получения полиуретановых продуктов.
  • Гликолиз с высоким нагревом. При помощи такого метода расщепляются углеводы.
  • Химический. Переработка основана на деполимеризации, после которой из эластомера формируют вещества, что имеют небольшую молекулярную массу.
  • Сжигание. Этот метод получения энергии считается наиболее опасным из всех вышеперечисленных, так как при нем в атмосферный воздух выделяются вредные вещества.

Благодаря обширному внедрению вторичной переработки можно решить актуальную проблему использования полиуретана. Свойства этого материала многообразны, у них практически не имеется границ. Эластомер прекрасно функционирует не только в бытовой среде, но и в экстремальных условиях.

Несмотря на то что это синтетическое вещество, оно является безопасным для человека, поэтому используется в медицине, строительстве, текстильной и обувной промышленности. Несмотря на высокую стоимость по сравнению с другими материалами, полиуретан окупается своей надежностью и долговечностью.

В следующем видео вас ждет дополнительная информация о применении полиуретана.

Достоинства и недостатки материала

Полиуретан имеет массу преимуществ, в сравнении с прочими наиболее распространенными материалами.

  • Он легче, чем металлы, эластичнее, не является проводником электричества, не поддается воздействию абразивов. Изготовленные из полиуретана механизмы производят меньше шума, чем металлические, они не требуют больших затрат при ремонте и обслуживании.
  • Полиуретан имеет более долгий срок эксплуатации, в сравнении с резиной. Он способен выдерживать значительнее нагрузки, скорее, чем резина возвращает первоначальную форму после внешнего воздействия, эластичен, не видоизменяется при взаимодействии с маслами, не притягивает так сильно грязь, как резина.
  • В сравнении с пластиками свойства материала полиуретана также более практичны. Он устойчив к механическому воздействию, обладает значительной упругостью и не поддается абразивам. Этот материал сохраняет эластичность даже при экстремально низких температурах. Из него проще формировать материал с толстыми слоями.
  • Полиуретан выделяется среди всех указанных материалов и по соотношению цены и качества. Применяя его при производстве разнообразных механизмов, удается удешевить себестоимость продукции.

Общие плюсы полиуретана

  • Небольшая масса. Это позволяет уменьшить общий вес готовых изделий.
  • Устойчивость к внешним воздействиям среды, химических составов.
  • Возможность производства материала с определенным показателем коэффициента трения.
  • Неспособность проводить электричество.
  • Способность значительно растягиваться.
  • Возможность использования при критичных температурах, в том числе краткосрочно при температуре до 100°C.
  • Долговечность.
  • Твердость.
  • Износоустойчивость.

Минусы у этого материала также имеются. Главный из них – сложность утилизации. Прочие же могут формироваться из плюсов в неподходящих условиях. Так, резиновые детали могут быть более мягкими, в сравнении с полиуретаном. Иногда это преимущество, например, при конструировании и эксплуатации подвески. Полиуретановые сайлентблоки придают ей больше жесткости. А при применении этого материала в декоре можно получить некачественный рисунок из-за того, что вспененная структура усаживается. Обувь, изготовленная с применением

Основные технические характеристики и свойства

Вне зависимости от метода получения, все эластичные полиуретаны обладают основными технологическими свойствами:

  • высокий коэффициент механической прочности;
  • водонепроницаемость;
  • эластичность и гибкость;
  • экологическая чистота и безопасность;
  • практически не подвержен усадке во время эксплуатации.

Кроме того, материал быстро восстанавливает первоочередную форму после снятия с него дополнительной нагрузки и обладает высокой прочностью на разрыв (особенно полиуретановые нити и волокна).

Эти качества высоко ценятся в различных сферах производства, что позволило эластичным полиуретанам стать незаменимыми материалами во многих отраслях промышленности и жизнедеятельности человека.

Сравнение с другими материалами

Зная о характеристиках полиуретана, можно сказать, что у него гораздо больше преимуществ, нежели у резины. Как уже говорилось, этот полимер превосходит ее по долговечности, растяжимости, прочности и многим другим характеристикам. Часто потребители сталкиваются с трудностями в выборе между полиуретаном и другими подобными продуктами, сравнивая его с ними.

  • Дюрополимер. Имеет вид матового пластикового изделия. В свою очередь, полиуретан похож на вспененный порошок и покрыт грунтовкой. Последний мало весит и отлично подходит для работ с потолком. К тому же ассортимент его довольно широкий. Дюрополимер относится к антивандальным полимерам, поэтому покупателю не придется думать о его реставрации длительный период.
  • Винил. Данный материал, в отличие от полиуретана, не предназначается для защиты поверхности, чаще он используется с декоративной целью.
  • Силикон. Эти материалы производят для использования в разных видах работ. По мнению потребителей, эластомер характеризуется лучшей долговечностью и прочностью. В свою очередь, силикон отличается тем, что он эластичен и биоинертен.
  • Пенополистирол. Разница между материалами заключается в первую очередь в стоимости, которая у полиуретана выше. Пенополистирол плохо проводит тепло, он удобный и простой в эксплуатации. Полиуретан служит дольше предыдущего материала, не портится под влиянием негативных факторов среды.
  • Полиэстер. С ним полиуретан имеет множество одинаковых свойств. Однако в некотором роде второй материал превосходит первый по качеству. Полиуретан эластичнее, прочнее и долговечнее полиэстера.

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.

Применение литьевого полиуретана

Благодаря отличным эксплуатационным характеристикам, двухкомпонентный жидкий полиуретан нашел широкое применение в промышленности, производстве ремонтных и строительных работ, дизайне объектов архитектуры и оформлении внутренних интерьеров помещений. Основные области, в которых используются полиуретановые двухкомпонентные смеси, следующие:

  • из материала изготавливают подвижные детали разнообразного технологического оборудования – шестерни, зубья, валы;
  • полиуретан применяется в качестве покрытия колес различного погрузочного и транспортного оборудования (тачки, тележки, ручные и автоматические погрузчики);
  • изготовление роликов, валиков, ремней и прочих деталей ленточных и скребковых конвейеров, горизонтальных и наклонных транспортеров;
  • производство уплотнений, сальниковых колец, антивибрационных и амортизирующих прокладок и втулок;
  • производство защитных покрытий металлических конструкций различного назначения и некоторых видов специальных гибких трубопроводов, транспортирующих химически агрессивные жидкости;
  • жидкий полиуретан входит в различные клеевые составы и лакокрасочную продукцию наружного применения;
  • из материала изготавливают формы и матрицы для отливки бетонных, гипсовых и пластиковых конструкций;
  • двухкомпонентный полиуретан используется в медицине для производства протезов ротовой полости и некоторых имплантатов;
  • применяется для футеровки стальных поверхностей оборудования горнорудной промышленности (стенки бункеров, дробилок, мельниц, шламопроводов);
  • жидкий полиуретан может выступать в качестве заменителя стали в изделиях, которые должны обладать высокой степенью прочности и эластичности;
  • может заменять практически все виды резины и пластика в деталях, к которым предъявляются требования упругости и надежности.
Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.