Свойства полиуретана

Полиуретан — это уникальный синтетический полимерный материал. Впервые его промышленное производство было налажено в 1937 году немецким химиком-технологом и промышленником Байером (Bayer) Отто Георгом Вильгельмом.

Полиуретан состоит главным образом из двух типов сырья: изоцианата и полиола, которые получают из сырой нефти. Свойства полиуретанов изменяются в очень широких пределах и зависят от природы и длины участков цепи между уретановыми группами, структуры цепей (линейная или сетчатая), молекулярной массы и степени кристалличности. В зависимости от рецептуры и соотношения компонентов, при соответствующей технологии, можно отрегулировать спектр свойств образующегося полиуретана и получить жесткий, мягкий, интегральный, ячеистый (вспененный) или монолитный полиуретан. Полиуретаны могут быть вязкими жидкостями или являться твёрдыми веществами в аморфном или кристаллическом состоянии. Их свойства варьируются от высокоэластичных мягких резин (твёрдость по Шору от 15 по шкале, А) до жёстких пластиков (твёрдость по Шору 70 по шкале D).

Полиуретаны устойчивы к действию кислот, минеральных и органических масел, бензина, окислителей, а по гидролитической стойкости превосходят полиамиды. Линейные полиуретаны растворимы в таких полярных растворителях как диметилформамид, диметилсульфоксид.

Полиуретаны мало подвержены старению, стойки к абразивному износу и имеют высокую стойкость к воздействию окружающей среды (озону, ультрафиолетовым лучам и морской воде).

Полиуретан является материалом с неограниченными возможностями благодаря своим физико-механическим свойствам и применяется практически во всех областях промышленности.

Литьевые и термопластичные полиуретаны чаще применяют для изготовления уплотнений для гидравлики и пневматики, валов, шестерен, вибростойких деталей и других изделий для машиностроения, горнодобывающей, авиационной, автомобильной, нефтегазодобывающей, строительной, полиграфической, обувной и других отраслей промышленности.

Пенополиуретаны применяются в основном для тепло- и хладоизоляции, обкладочных материалов, в том числе декоративных, теплоизоляционных негорючих блоков различного назначения. Из пенополиуретана изготавливают декоративную «лепнину», которая часто применяется в дизайнерских решениях.

Благодаря своим отличным эксплуатационным свойствам полиуретан используется как конструкционный материал во многих отраслях промышленности. Особенность уретановых эластомеров — исключительно высокие эксплуатационные свойства, превосходящие не только все типы каучуков, но и металлы.

На мировом рынке существует множество марок полиуретанов: адипрены, вулколланы, вулкопрены. Отечественные марки СКУ-ПФЛ-100, НИЦ-ПУ 5 и другие, полученные на основе отечественных полиэфиров не уступают, а по некоторым характеристикам превосходят импортные аналоги.

В условиях постоянной динамической нагрузки верхним пределом температуры эксплуатации следует считать +100 °С (за исключением СКУ-ПФЛ-100 М до +150 °С). Низкие температуры не изменяют сильно свойства полиуретановых эластомеров. Изменения эластичности и твердости возникшие при температурах не ниже минус 18 °С носят обратимый характер. Хрупкость начинает появляться при температурах ниже -60°С. Таким образом, рабочие температуры полиуретановых изделий лежат в диапазоне от минус -60 до 100 °С, эластичность при этом практически не меняется. Допускается периодическое повышение температуры до +150 °С.

Проведенные опыты показали, что полиуретаны очень водостойки. При повышении температуры физико-механические показатели уретанов практически не снижаются. С целью улучшения физико-механических свойств при изготовлении уретанов могут быть использованы рецептурные добавки и наполнители.

Уретановые эластомеры обладают высокими диэлектрическими свойствами. Испытания показали, что при напряжении в 20000 В на образце толщиной в 2 мм наблюдалась «корона» (пробоя образца не наблюдалось).

Эластомеры имеют отличную стойкость к маслам и растворителям и подходят для работы со смазочными маслами, нефтью и ее производными, не имеют озонового старения, имеют высокую стойкость к микроорганизмам и плесени.

Опытная эксплуатация показала, что уретановые эластомеры имеют разную химическую стойкость по отношению к различным химическим реагентам. Очень быстро они разрушаются при воздействии ацетонов, азотной кислоты, соединений содержащих большой процент хлора (соляная кислота, жидкий хлор), формальдегида, муравьиной и фосфорной кислоты, скипидара, толуола.

Наиболее распространенным типом полиуретановв настоящее время являются литьевые полиуретаны типа СКУ-ПФЛ-100, НИЦ ПУ-5, имеющие по отношению к другим видам, более высокие физико-механические характеристики и твердость по Шору, А 85 — 90 едениц.

Литьевые полиуретаны чаще применяют для изготовления деталей внутризаводского транспорта, различных валов, шестерен, вибростойких деталей, отбойных молотков и других изделий для машиностроения, горнодобывающей, авиационной, автомобильной, нефтегазодобывающей, строительной.

Уретановые эластомеры, как конструкционные материалы, не просто заменяют металлы, а превосходят их по эксплуатационным свойствам в силу уникального сочетания физико-механических характеристик.

Особый интерес представляет применение литьевых полиуретанов в производстве вибростойких деталей (например, устройство амортизации установок погружного электроцентробежного насоса, протектора центратора подвески НКТ), а так же в уплотнительной технике и кузнечно-штамповом производстве.

Полиуретан с успехом заменяет резину различных марок (а в некоторых случаях и металлы), благодаря таким свойствам как: износостойкость, кислотостойкость, маслобензостойкость, высокие диэлектрические свойства, а также возможность работы при высоких давлениях (до 1200 атм) в широком температурном диапазоне (от -60 до 150 °С). При специальной обработке полиуретан имеет прочные связи с металлом.