Полиуретан относятся к синтетическим эластомерам и нашел широкое применение в промышленности благодаря широкому диапазону прочностных характеристик. Полиуретан используются в качестве замены резине, каучукам, пластикам и даже металлу. Этот материал имеет большую прочность, эластичность, устойчив к деформациям, менее истираем и не теряет свойств в широком диапазоне температур от -60ºС до +80ºС.

Полиуретан, по совокупности своих свойств настолько уникален, что нашел применение во всех сферах промышленности. К изделиям из полиуретана относят разнообразные уплотнения, защитные покрытия, детали машин и агрегатов (валы, пружины, ролики и многое другое), изоляторы, диски и прочие изделия. Полиуретан обладает стойкостью к воздействию, бензина, масла и подходит для работы со смазочными маслами, нефтью и ее производными, не подвержен озоновому старению, имеет высокую стойкость к микроорганизмам и плесени.

Уникальная износостойкость и низкий коэффициент трения позволяют увеличить срок эксплуатации многих машин и агрегатов в несколько раз. Использование полиуретана дает значительный экономический эффект по сравнению с другими материалами, когда речь идет об учете таких факторов, как надежность изделия, долговечность и отсутствие простоев оборудования.

Получение

Обычно полиуретаны получают поликонденсацией ди- или поли-изоцианатов с соединениями, содержащими активные атомы водорода, например двух- и трёхатомными спиртами. Этот процесс часто называют полимеризацией или полиприсоединением. Для синтеза Полиуретаны чаще всего используют 1,6-гексаметилендиизоцианат, 2,4- и 2,6-толуилендиизоцианаты, метан, простые и сложные алифатические или ароматические полиэфиры, гликоли.

Образование полиуретанового полимера путём реакции между диизоцианатом и полиолом

Строение исходного изоцианата определяет скорость уретанообразования, прочностные показатели, световую и радиационную стойкость, а также жёсткость полиуретанов. Гидроксилсодержащий компонент определяет, в основном, комплекс физико-механических свойств полиуретанов.

 

Для удлинения и структурирования цепей применяются гидроксилсодержащие вещества (например, вода, гликоли, моноаллиловый эфир глицерина, касторовое масло)идиамины (-4,4′-метилен-бис-(о-хлоранилин), фенилен-диамины). Эти агенты определяют молекулярную массу линейных полиуретанов, густоту вулканизационной сетки и строение поперечных химических связей, возможность образования доменных структур, то есть комплекс свойств полиуретанов и их назначение (пенопласты, волокна, эластомеры и т. д.).

 

В качестве катализаторов для процесса уретано-образования используют третичные амины, хелатные соединения железа, меди, бериллия, ванадия, нафтенаты свинца и олова, октаноат и лауринат олова. При процессе циклотримеризации катализаторами являются неорганические основания и комплексы третичных аминов с эпоксидами.

Свойства

Свойства Полиуретанов изменяются в очень широких пределах в зависимости от природы и длины участков цепи между уретановыми группировками, и от структуры – линейная или сетчатая, молекулярной массы, степени кристалличности и др.

Полиуретаны могут быть вязкими жидкостями или твёрдыми (аморфными или кристаллическими) продуктами – от высокоэластичных мягких резин до жёстких пластиков (твёрдость по Шору от 15 единиц по шкале А до 60 единиц по шкале D).

 

Параметры литьевых полиуретановых эластомеров:

• твердость по шкале Шора А от 30 до 98;
• прочность при растяжении до 50 МPa;
• прочность на раздир с надрезом до 45 кН/м;
• относительное удлинение от 400 до 600 %;
• абразивный износ от 20 до 60 куб. мм;
• температурный диапазон применения от –30 до +80 оС
• кислотность рабочей среды от 4 до 10 pH;
• ударная вязкость (эластичность к отскоку) до 55 %.

Применение

Благодаря разнообразию механических свойств различных типов полиуретана, полиуретан применяется практически во всех сферах промышленности, для изготовления самых разнообразных уплотнений, эластичных форм для изготовления декоративных камней, защитных покрытий, лакокрасочных изделий, клеев, герметиков, деталей машин (валов, роликов, манжет и т. п.) и прочих изделий.

Из полиуретана, благодаря его чрезвычайно высокой износостойкости, изготавливаются подошвы обуви, спортивные шины, втулки и прокладки для фиксации абразивных камней в промышленности, причем в последнем случае полиуретановая втулка более долговечна, чем металлическая.

В настоящее время полиуретан широко применяется для изготовления деталей машин, различных валов, шестерен, прокладок и уплотнений самого разного назначения для ряда отраслей промышленности:
Металлургической – производство холоднокатаного листовогометала, производство труб,
Горнодобывающей – горно-рудное производство
Нефте- и газодобывающей – для диагностики и очистки нефте-, газо- продуктопроводов
Бумажной – производство гофро-тары, картона, упаковки
Деревообрабатывающей – производство фанеры, ДСП
Полиграфической – офсетная печать, флексографическая печать

Растворы полиуретана в органических растворителях — высокопрочные клеи. Также полиуретаны применяются во вспененном виде, благодаря тому, что ряд реакций создания полиуретана сопровождается выделением газа (пенополиуретан). Использование полиуретанов ограниченно температурным диапазоном применения (−60 °С..+80 °С).