Co to jest poliuretan i gdzie jest używany?

O poliuretanie po raz pierwszy usłyszano w 1937 roku. Materiał ten został zsyntetyzowany przez Otto Bayera z diizocyjanianu i poliestru w postaci płynnej. Substancja miała wiele zalet w porównaniu z plastikiem, który w tamtym czasie był dość poszukiwany.

Poliuretan to wyjątkowy rodzaj materiału, który ma niemal nieograniczone możliwości i perspektywy zastosowania. Polimer zawiera 2 rodzaje surowców, a mianowicie: poliole i izocyjaniany. Produkcja tych ostatnich oparta jest na rafinacji ropy naftowej. Mieszając elementy płynne otrzymuje się reaktywne kompozycje. Właściwości poliuretanu zależą bezpośrednio od składników, z których jest wykonany, a także od proporcji katalizatorów, poroforów, stabilizatorów i wielu innych.

Zalety poliuretanu obejmują następujące cechy:

• wysoka wytrzymałość mechaniczna;
• stała dielektryczna;
• słabe ścieranie;
• dobra elastyczność;
• zdolność do zachowania kształtu po powtarzających się deformacjach;
• odporność na zużycie;
• długa żywotność;
• odporność na kwasy, oleje, rozpuszczalniki;
• niewrażliwość na wpływ drobnoustrojów;
• duży zakres temperatur pracy;
• odporność na niskie temperatury;
• możliwość pracy pod wysokim ciśnieniem.

Materiał ten nie starzeje się, nadaje się do różnego rodzaju obróbki. Ponadto produkty poliuretanowe są lekkie, a zatem łatwe w transporcie i montażu. Elastomer ten ma zdolność spieniania się, dzięki czemu powstają z niego wszelkiego rodzaju wyroby porowate.

Pomimo wielu zalet poliuretan ma pewne wady:

• niestabilny na obciążenia skręcające;
• elastyczność i wytrzymałość materiału zależą bezpośrednio od reżimu temperaturowego otoczenia;
• złożoność przetwarzania na surowce wtórne.

Ten rodzaj elastomeru odnosi się do materiałów, które łatwo poddają się wszelkiego rodzaju obróbce. Stosuje się do niego różne metody kształtowania.

• Wyrzucenie. Ten sposób otrzymywania poliuretanu polega na przetłaczaniu materiału w postaci stopionej przez otwór formujący wytłaczarki.
• Odlew. Pod wpływem ciśnienia roztopiona masa wtryskiwana jest do specjalnej formy, po czym jest schładzana.

Pomimo tego, że guma i poliuretan są dość podobne, syntetyczny elastomer przewyższa naturalny materiał pod względem jakości. W przeciwieństwie do gumy włókna polimerowe mają wyższą wytrzymałość i odporność na zużycie. Z tego powodu w wielu gałęziach przemysłu guma jest używana rzadziej niż poliuretan. Głównym czynnikiem wpływającym na trwałość materiału jest jego zużycie ścierne, podatność na wpływ agresywnego środowiska. Porównując według tego kryterium można stwierdzić, że poliuretan jest 10 razy bardziej odporny na ścieranie.

Według oceny odporności na różne środowiska, polimer uważany jest również za lepszy od gumy. Może tolerować działanie rozpuszczalników i toksycznych chemikaliów.Kauczuk naturalny ma między innymi wytrzymałość na rozciąganie 1,5-3 razy niższą niż elastomeru. Materiał syntetyczny jest w stanie szybko odzyskać swój kształt bez deformacji w przypadku dużego obciążenia. Z kolei guma przewyższa elastomer tylko pod względem kosztów, który jest znacznie niższy niż w przypadku materiałów syntetycznych.

Ponieważ poliuretan oparty jest na poliolu i izocyjanianie, należy do grupy polioli poliestrowych. Ze względu na to, że ten typ jest elastomerem, charakteryzuje się dobrą rozciągliwością i możliwością powrotu do swoich pierwotnych form. Różne dodatki mogą nadać poliolowi unikalne właściwości, które mogą zmieniać wskaźniki elastyczności, miękkości, twardości i odporności.

Poliuretan produkowany jest w kilku stanach:

• w lepkiej cieczy;
• w miękkim;
• w postaci stałej.

Niezależnie od kształtu elastomer nie zmienia swoich właściwości technicznych pod wpływem mechanicznych i chemicznych czynników środowiskowych. Materiał ten jest również odporny na promieniowanie UV, grzyby i pleśń.

Właściwości techniczne poliuretanu pozwalają na zastosowanie go w wielu obszarach domowych i przemysłowych. Wymieńmy główne cechy poliolu poliestrowego.

• Gęstość. Wskaźnik zależy od rodzaju materiału, zwykle waha się od 30 do 300 kg/m3.
• Twardość. W skali Shore'a może wynosić od 50 do 98 jednostek. Wskaźniki te pozwalają na stosowanie elastomeru przy dużych obciążeniach.
• Znaczący zakres temperatur. Materiał może pracować w temperaturach od -60 do +80 stopni Celsjusza. Ze wskaźnikiem 120-140 stopni może być używany przez krótki czas. Poliuretany mają wysoką temperaturę topnienia – co najmniej 160 stopni Celsjusza. Jeśli te materiały zostaną podgrzane do 220 stopni, zaczną się rozkładać.
• Współczynnik przewodzenia ciepła - 0,028 W / (m * K).
• Ten poliol nie ma przewodności elektrycznej.
• Waga. Materiał waży bardzo niewiele.
• Odporność na ozon. Poliuretan nie ulega degradacji pod wpływem ozonu, w przeciwieństwie do gumy.
• Odporność na agresywne środowiska.
• Palność. Według GOST 12.1.044 materiał jest klasyfikowany jako niepalny, dlatego jest stosowany w wielu gałęziach przemysłu.
• Przyjazność dla środowiska. Poliuretan zaliczany jest do materiałów bezpiecznych, dlatego często wykorzystywany jest w życiu codziennym.

Ze względu na swoje energooszczędne właściwości poliuretan zaliczany jest do materiałów bezpiecznych. Jednak oceniając jego przyjazność dla środowiska, warto wziąć pod uwagę możliwość uszkodzenia tego elastomeru w stanie ciekłym i stałym. Jak pokazała praktyka, w postaci suchej ten poliol nie emituje szkodliwych substancji. Niebezpieczne opary są możliwe tylko w przypadku nieprawidłowego obchodzenia się z materiałem.

Jednak naruszenie technologii produkcji może spowodować uwolnienie następujących toksycznych oparów.

• Izocyjaniany... Substancje te są częścią farb i lakierów, produktów piankowych. Ich obecność może powodować astmę przy braku specjalnej ochrony.
• Katalizatory aminowe, które powodują nadwrażliwość, drażliwość, niewyraźne widzenie. Substancje te, wdychane w sposób ciągły, powodują owrzodzenia, podrażnienie błon śluzowych, oparzenia ust, gardła i przełyku.
• Poliol. Swoje toksyczne działanie jest w stanie zamanifestować tylko w bezpośrednim kontakcie z żywym organizmem, a mianowicie podczas połykania. Zatrucie poliolem objawia się wymiotami, zatruciem i skurczami.
• Ognioodporny. Substancja ta stopniowo gromadzi się w organizmie, po czym powoduje zatrucie.

W wyniku powyższego możemy stwierdzić, że poliuretan może być szkodliwy dla zdrowia tylko wtedy, gdy jest używany niewłaściwie. Dzieje się tak często przy stosowaniu niskiej jakości rodzajów sprayu, a także przy braku specjalnej ochrony podczas pracy.

Wiele osób martwi się niebezpieczeństwami związanymi z poliuretanem, który jest montowany w pomieszczeniach mieszkalnych. Obawy użytkowników są daremne, ponieważ ta kategoria towarów przechodzi wiele testów bezpieczeństwa przed wejściem do sprzedaży. Problemy mogą pojawić się tylko wtedy, gdy elastomer jest kupowany od producenta, który nie posiada certyfikatów jakości.

Znając właściwości poliuretanu możemy powiedzieć, że ma on znacznie więcej zalet niż guma. Jak już wspomniano, polimer ten przewyższa go trwałością, rozciągliwością, wytrzymałością i wieloma innymi cechami. Konsumenci często mają trudności z wyborem między poliuretanem a innymi podobnymi produktami, porównując go z nimi.

• Duropolimer. Ma wygląd matowego plastiku. Z kolei poliuretan jest jak spieniony proszek i jest pokryty podkładem. Ten ostatni jest lekki i świetnie nadaje się do pracy z sufitem. Ponadto jej asortyment jest dość szeroki. Duropolimer należy do polimerów antywandalowych, dzięki czemu kupujący nie musi długo myśleć o jego odbudowie.
• Płyta winylowa. Materiał ten w przeciwieństwie do poliuretanu nie jest przeznaczony do ochrony powierzchni, częściej jest wykorzystywany do celów dekoracyjnych.
• Silikon. Materiały te są produkowane do użytku w różnego rodzaju pracach. Według konsumentów elastomer charakteryzuje się lepszą trwałością i wytrzymałością. Z kolei silikon wyróżnia się tym, że jest elastyczny i bioobojętny.
• Styropian. Różnica między materiałami polega przede wszystkim na koszcie, który jest wyższy w przypadku poliuretanu. Styropian nie przewodzi dobrze ciepła, jest wygodny i łatwy w użyciu. Poliuretan wytrzymuje dłużej niż poprzedni materiał, nie niszczeje pod wpływem negatywnych czynników środowiskowych.
• Poliester. Dzięki niemu poliuretan ma wiele takich samych właściwości. Jednak pod pewnymi względami drugi materiał jest lepszy pod względem jakości od pierwszego. Poliuretan jest bardziej elastyczny, mocniejszy i trwalszy niż poliester.

Poliuretan to przezroczysty, energooszczędny, uniwersalny materiał, który każdego dnia zyskuje popularność na całym świecie. Ten materiał ma swoje specjalne oznaczenie. Najpopularniejsze marki elastomerów to SKU-PFL-100, NITs PU-5, charakteryzują się one twardością Shore'a 85-90 jednostek.

Zwyczajowo jako amortyzatora stosuje się elastyczną gumę piankową poliuretanową. Ponadto służy do tworzenia pościeli, podszewek, opakowań, wnętrz samochodowych.

Poliuretan termoplastyczny to elastyczny, elastyczny materiał odporny na ścieranie i niekorzystne warunki atmosferyczne. Jest produkowany i barwiony różnymi metodami. Przetwarzanie elastomerów termoplastycznych odbywa się na maszynach wytłaczających, kompresyjnych, udarowych. Ten elastyczny produkt jest w stanie dostosować się do różnych zastosowań, takich jak budownictwo, motoryzacja, obuwie.

Poliol poliestrowy jest obecnie szeroko stosowany. Wykładziny, części pras, wałek, koło, powlekanie wałka, pierścienie uszczelniające, mankiety, zatyczki są produkowane z arkuszy poliuretanowych. W postaci płynnej znalazł zastosowanie do powlekania konstrukcji betonowych, wagonów, włazów i dachów. Często elastomer jest częścią uszczelniacza, kleju, farb i lakierów.

W przemyśle ciężkim z tego materiału wykonuje się części amortyzujące. W budownictwie służy do tworzenia powłoki antypoślizgowej, powierzchni odpornych na wibracje, elewacji. Przemysł motoryzacyjny i meblarski są niezbędne bez elastomerów. Popyt na poliuretan obserwuje się w przemyśle tekstylnym. Nadaje się do wykonywania pokrowców, zamków, nitów, wkładek, podeszew. Medycyna wykorzystuje elastomer do produkcji prezerwatyw, protez i implantów.

W dzisiejszych czasach kwestia recyklingu poliuretanu nabiera coraz większego znaczenia. Problem związany jest ze wzrostem powierzchni składowisk, a także wzrostem kosztów ich usunięcia. W ostatnich latach obserwuje się rozwój najnowszych technologii przetwarzania elastomerów i temu zagadnieniu poświęca się coraz więcej uwagi.

Oto główne metody pozyskiwania materiałów pochodzących z recyklingu z poliuretanu.

• Fizyczny. W tym przypadku tworzywo sztuczne jest kruszone na drobną frakcję, która jest następnie wykorzystywana jako wypełniacz w budownictwie.
• Przetapianie. Efektem tej metody jest produkcja surowców, z których następnie uzyskuje się produkty poliuretanowe.
• Glikoliza wysokotemperaturowa. Stosując tę ​​metodę, węglowodany są rozkładane.
• Chemiczny. Przetwarzanie opiera się na depolimeryzacji, po której z elastomeru powstają substancje o niskiej masie cząsteczkowej.
• Palenie. Ta metoda pozyskiwania energii jest uważana za najbardziej niebezpieczną ze wszystkich, ponieważ uwalnia szkodliwe substancje do powietrza atmosferycznego.

Dzięki szerokiemu wprowadzeniu recyklingu można rozwiązać obecny problem wykorzystania poliuretanu. Właściwości tego materiału są różnorodne, praktycznie nie mają granic. Elastomer doskonale sprawdza się nie tylko w środowisku domowym, ale również w ekstremalnych warunkach.

Pomimo tego, że jest to substancja syntetyczna, jest bezpieczna dla ludzi, dlatego znajduje zastosowanie w medycynie, budownictwie, przemyśle tekstylnym i obuwniczym. Pomimo wysokich kosztów w porównaniu z innymi materiałami, poliuretan opłaca się niezawodnością i trwałością.

W następnym filmie znajdziesz więcej informacji na temat zastosowania poliuretanu.