Полиуретан: характеристики, применение и цены

В настоящее время полиуретан является одним из наиболее популярных материалов в промышленности. В силу своих свойств, этот полимер становится серьезным конкурентом для резины, каучука и металла. Полиуретан может быть использован в жидком или твердом виде, а также в форме листового материала.

Свойства полиуретана

Синтетический полимерный материал – полиуретан – является одним из самых распространенных. Это целый класс полимеров, молекулы которых содержат уретановые группы. Свойства полиуретанов сильно зависят от их молекулярной структуры, но их высокая эластичность и вязкость делают эти материалы эластомерами.

Эластомеры, подобные резине, могут значительно растягиваться и возвращаться в первоначальное состояние. Полиуретаны обладают высокой прочностью и широким диапазоном эксплуатации в температурном диапазоне от -60 до +80 градусов по Цельсию.

Рассмотрим некоторые свойства полиуретанов:

1. Высокая твердость - обусловливает возможность использования данного материала при значительных механических нагрузках.
2. Высокая износостойкость, включая абразивную стойкость (устойчивость к абразивному воздействию твердых материалов, используемых для шлифовки, полировки и другой обработки поверхностей).
3. Высокая эластичность при высокой твердости. Прочность до 50 МПа обеспечивает удивительную устойчивость к деформациям.

Кроме того, полиуретан не подвержен образованию микроорганизмов и плесени, обладает устойчивостью к маслам и растворителям. Из него можно изготавливать изделия любых размеров и форм (методом литья).

Интересный факт: полиуретан впервые был синтезирован в Германии в 1930-х годах Отто Байэром, известным ученым. Полученный материал превзошел по своим свойствам все известные на тот момент пластмассы. Массовое производство полиуретанов началось в 60-х годах благодаря американским компаниям Union Carbide и Mobay Chemical Corporation.

Материал, известный как полиуретан, имеет много преимуществ перед альтернативными материалами, такими как резина, металлы и пластик. По сравнению с резиной, медленнее стареет, выдерживает большие нагрузки, быстрее восстанавливает форму при деформациях, обладает большей эластичностью и устойчив к воздействию масел. Полиуретану гораздо меньше прилипает грязь. Когда сравнивают с металлическими поверхностями, материал обладает большей эластичностью, меньшим весом, не проводит электричество и устойчив к воздействию абразивов. При рассмотрении стоимости и долговечности полиуретан также выигрывает. Если говорить о применении в производстве и различных механизмах, то полиуретан позволяет удешевить процесс производства, а полученные с его применением механизмы обладают меньшим уровнем шума. Оборудование из полиуретана требует меньших затрат на обслуживание и ремонт, нежели металлические аналоги.

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

Полиуретан имеет множество преимуществ, таких как:

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

Тем не менее, к абсолютным минусам полиуретана относится трудность его переработки и утилизации. При его использовании в подвеске, например, сравнительно жесткой по сравнению с резиновой, полиуретановые сайлентблоки становятся недостаточно устойчивыми к скручиванию при высоких нагрузках и при низких температурах могут легко разрушаться, так как становятся чересчур твердыми и хрупкими. Когда используется в декоре и лепнинах, вспененный полиуретан может давать трещины из-за своей пористой структуры, а рисунок может ложиться нечетко. Полиуретан, который широко используется при изготовлении обуви, также обладает недостатком в отсутствии воздухопроницаемости.

Производство изделий из полиуретана включает в себя различные технологические методы, такие как, литье, прессование, экструзия, заливка на стандартном оборудовании, которые позволяют добиться высокого качества продукции. С использованием литья можно обойтись без дорогостоящих и сложных форм, что значительно экономит время и силы. На рынке представлено множество форм полиуретана: жидкий, вспененный (пенопласт, поролон), твердый (листы, пластины, стержни), напыляемый (полимочевина).

Сегодня полиуретан стал одним из наиболее востребованных полимеров в крупнейших сегментах промышленности. Компания Labyrinth Research&Markets оценила, что в 2015 году мировой объем производства полиуретана составил 21,3 млн тонн, а к 2020 году данная цифра увеличится до 30 млн тонн. Отрасль продолжает стабильно развиваться, превышая темпы роста мирового ВВП.

В России объем рынка полиуретана в 2014 году составил 270 тыс. тонн. При этом свыше половины – 150 тыс. тонн, были импортированы, а 120 тыс. тонн – пришлись на собственное производство. Изготовителям полиуретана больше всего спроса от мебельной промышленности (34%), автопрома (22%), строительства (22%), трубопроводного транспорта (8%) и холодильной промышленности (7%).

Среди крупнейших мировых производителей полиуретана можно выделить такие компании, как Covestro, Bayer, BASF, Yantai Wanhua Polyurethanes, Huntsman, DOW, NPU, MITSUI, Hebei Cangzhou Dahua, Perstorp. В России наиболее известными производителями полиуретана являются «Европласт», «Уретан Тех», «СОМЭКС».

Применение продукта из полиуретана и изделий из него:

• Жидкий и в виде спрея: можно использовать для покрытия поверхностей бетона, кузовов, люков, резервуаров, тоннелей. Также он может использоваться для гидроизоляции крыш и изготовления лакокрасочных изделий, клеев и герметиков. Еще одно применение - для изготовления форм для литья из бетона, гипса, воска, в том числе для производства небольших скульптур, декора и архитектурных элементов.
• Пенополиуретан: используется для производства пористых утеплителей и наполнителей.
• Листовой: использование в производстве футеровочных элементов, прессовых штампов, опорных поверхностей роликов, валиков, колес и т.д.

Материал полиуретана широко используется в разных сферах промышленности:

• Тяжелая промышленность (например, амортизирующие прокладки для станков и агрегатов).
• Строительная промышленность (выделяют вибростойкие полы, антискользящие покрытия и фасадные системы).
• Автомобильная промышленность (шины, сайлентблоки, валы, ролики, пружины, втулки, подшипники, маслостойкие детали и т.д.).
• Производство мебели (изготовление матрасов и крепежных элементов).
• Текстильная и обувная промышленность (производство ковриков, искусственных кож и подошв).
• Медицинская промышленность (имплантаты, презервативы, протезы) и многие другие.

В целом, полиуретан - очень распространенный материал, который применяется практически во всех сферах производства. Особенно он востребован в строительной, мебельной и автомобильной промышленности.

Стоимость полиуретана зависит от многих факторов, включая фирму-производителя и вид материала. При выборе листового полиуретана стоимость может быть связана с толщиной и габаритами листа.

Лист размером 0,5 х 0,5 м и толщиной 5 мм будет стоить по крайней мере 1100 рублей, оптовая цена на него составляет порядка 500–900 рублей. Другие цены на листы соответствуют их толщине: пластины толщиной 10 мм можно найти в диапазоне от 1000 до 1700 рублей, 20 мм — от 2000 до 3500 рублей, 80 мм — от 12 000 рублей.

Стоимость полиуретановых стержней начинается от 80 рублей за штуку, если их диаметр составляет 20 мм, и доходит до 9 800 рублей за 200-миллиметровый стержень.

Жидкий ПУ можно купить за 300-500 рублей за 1 кг.

Стоимость вспененного полиуретана для отечественных производителей составляет около 400 рублей за 1 кг, а для иностранных производителей — от 1000 до 2000 рублей за 1 кг.

Полиуретан — уникальный полимер, который превосходит своих конкурентов: резину, каучук, пластик и металл. Его потребление в мировой промышленности растет, а сферы его применения расширяются. В России полиуретан производится и отечественными, и зарубежными производителями, поэтому его цены могут значительно варьироваться. Следует учитывать, что на сегодняшний день производство полиуретана зависит от импортированных химических компонентов.

Фото: freepik.com