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

Полиуретан – это класс синтетических полимеров, состоящих из молекул с уретановыми группами. Химические свойства этой группы материалов зависят от их молекулярной структуры. Однако общими свойствами полиуретана являются высокая эластичность и вязкость, что позволяет отнести их к группе эластомеров.

Эластомеры – это упругие материалы, которые могут значительно растягиваться и возвращаться в исходное положение, аналогично резине. При этом полиуретаны отличаются высокой прочностью и широким диапазоном эксплуатации – от минус 60 до плюс 80 градусов Цельсия.

Список свойств полиуретанов:

1. Повышенная твердость – позволяет использовать материал при сильных механических нагрузках.

2. Износостойкость – материал устойчив к абразивным воздействиям.

3. Высокая эластичность при высокой твердости – значение прочности может доходить до 50 МПа, что обеспечивает устойчивость к деформациям.

Также полиуретан не подвержен образованию микроорганизмов и плесени, а также устойчив к маслам и растворителям. Из данного материала можно легко изготовить изделия любой формы и размера, используя метод литья.

Интересный факт: впервые полиуретан был синтезирован в 1930-х годах немецким ученым Отто Байэром, который смог создать материал, превосходящий по характеристикам все ранее известные 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».

Полиуретан может быть использован в разных формах, имеющих различные области применения:

Жидкий и в виде спрея:

• Покрытие поверхности бетона, кузовов, люков, резервуаров и тоннелей;
• Гидроизоляция крыш, создание лакокрасочных изделий, клеев и герметиков;
• Изготовление форм для литья из бетона, гипса, воска, в том числе для производства небольших скульптур, декоративных изделий и архитектурных элементов.

Пенополиуретаны:

• Изготовление пористых утеплителей и наполнителей.

Листовой:

• Производство футеровочных элементов, прессовых штампов, опорных поверхностей роликов, валиков, колес.

Полиуретан применяется в разных отраслях промышленности:

• В тяжелой промышленности - для амортизирующих прокладок на станках и агрегатах;
• В строительстве - для создания вибростойких полов, антискользящих покрытий и фасадных систем;
• В автомобильной промышленности - для производства шин, сайлентблоков, валов, роликов, пружин, втулок, подшипников, маслостойких деталей;
• В мебельной промышленности - для изготовления матрасов и крепежных элементов;
• В текстильной и обувной промышленности - для производства ковриков, искусственных кож и подошв;
• В медицине - для создания имплантатов, презервативов, протезов и т.д.

В целом, полиуретан - это материал, который применяется во многих сферах производства. Особенно востребован он в строительстве, 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