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.

Плюсы и минусы материала: переработка отходов и использование в различных отраслях

Материал полиуретан обладает рядом преимуществ перед другими материалами, такими как резина, металлы и пластик. Он медленнее стареет, выдерживает большие нагрузки, быстрее восстанавливает форму при деформациях, обладает большей эластичностью и устойчив к воздействию масел. Кроме того, полиуретан менее прилипчив к грязи, чем другие материалы.

В сравнении с металлическими поверхностями полиуретан также обладает преимуществами. Материал обладает большей эластичностью, меньшим весом и не проводит электричество. Он устойчив к воздействию абразивов, а по соотношению стоимость/долговечность выигрывает. Поэтому использование полиуретана в производстве позволяет удешевить процесс производства и полученные механизмы обладают меньшим уровнем шума. Кроме того, оборудование из полиуретана требует меньших затрат на обслуживание и ремонт, чем металлические аналоги.

При 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 полиуретанового пластика, легче формируются толстые слои.

Полиуретан имеет следующие качества:

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

К сожалению, полиуретан имеет и недостатки. Абсолютным минусом полиуретана является трудность с переработкой его отходов. В некоторых случаях, его плюсы могут превратиться в минусы, например, полиуретановые сайлентблоки делают подвеску более жесткой по сравнению с резиновыми, однако материал обладает плохой сопротивляемостью к скручиванию. При низких температурах сайлентблоки из полиуретана могут стать излишне твердыми и хрупкими, что может легко привести к их разрушению. Кроме того, при использовании материала в декоре и лепнине, вспененный полиуретан может давать усадку из-за пористой структуры, а рисунок может ложиться нечетко. Применение полиуретана в производстве обуви ограничено отсутствием воздухопроницаемости.

Переработка полиуретана и производство полуфабрикатов на его основе

Для создания изделий из полиуретана используются разные технологические методы, включая литье, экструзию, прессование и заливку на стандартном оборудовании. Метод литья не требует сложных и дорогостоящих форм, в отличие от других материалов. Полиуретан представлен на рынке в нескольких формах: жидкий, вспененный (поролон, пенопласт), твердый (в виде листов, пластин, стержней и т.д.) и напыляемый (полимочевина).

На сегодняшний день полиуретан занимает одно из лидирующих мест среди полимеров в крупнейших отраслях промышленности. Согласно оценкам компании Labyrinth Research&Markets, в 2015 году мировое производство полиуретана составило 21,3 миллиона тонн, а к 2020 году ожидается увеличение до 30 миллионов тонн. В отрасли наблюдается стабильное развитие, опережающее темпы роста мирового ВВП. В России объем рынка полиуретана в 2014 году составил 270 тысяч тонн, из которых 150 тысяч тонн было импортировано, а 120 тысяч тонн произведено в России. При этом 84% приходится на вспененный полиуретан (38% - жесткий, 46% - мягкий). Наибольший спрос на этот вид полимера наблюдается в мебельной промышленности (34%), автомобильной индустрии (22%), строительном секторе (22%), трубопроводном транспорте (8%) и холодильной промышленности (7%).

Главные игроки рынка:

• Covestro
• Bayer
• BASF
• Yantai Wanhua Polyurethanes
• Huntsman
• Dow
• NPU
• MITSUI
• Hebei Cangzhou Dahua
• Perstorp

Среди российских производителей стоит выделить «Европласт», «Уретан Тех», и «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