Полиуретан: характеристики, применение и цены

Современная промышленность не может обойтись без использования полимеров. Среди них особенно популярен полиуретан, который уже давно завоевал серьезное место на рынке. Это объясняется тем, что полиуретан является конкурентом таким материалам, как резина, каучук и металл. Используется он в различных формах, начиная от жидкого и твердого состояния, и заканчивая формованными листами.

Полиуретан – это широкоизвестный полимерный материал, состоящий из молекул, содержащих уретановые группы. Свойства этого материала существенно различаются в зависимости от его молекулярной структуры. Высокая эластичность и вязкость делают полиуретаны эластомерами, которые могут существенно растягиваться, но возвращаться в исходное положение, как у резины. Одной из ключевых характеристик этой группы материалов является высокая прочность и широкий диапазон эксплуатации температур – от -60°C до +80°C.

Некоторые свойства полиуретанов включают в себя высокую степень твердости, которая позволяет использовать этот материал при сильных механических нагрузках, высочайшую износостойкость, в том числе – абразивную стойкость, которая означает устойчивость к воздействию твердых материалов, используемых для шлифовки, полировки и другой обработки поверхностей, а также высокую эластичность при высокой твердости. Эти свойства обеспечивают удивительную устойчивость к деформациям и значение прочности до 50 МПа.

Кроме того, полиуретан не подвержен образованию микроорганизмов и плесени, обладает стойкостью к маслам и растворителям и можно изготавливать изделия любой формы и размера через литьевой метод. Впервые полиуретан был синтезирован в 1930-х годах немецким ученым Отто Байером. Полученный материал превзошел все известные ранее пластмассы. Массовое производство полиуретанов началось в 1960-х годах благодаря американским компаниям Union Carbide и Mobay Chemical Corporation.

Плюсы и минусы использования полиуретана

Использование полиуретана имеет множество преимуществ перед другими материалами, такими как резина, металлы и пластик. В свою очередь, он обладает своими минусами, которые могут привести к проблемам в зависимости от его применения.

Сравнивая с резиной, полиуретан имеет следующие преимущества: медленное старение, выдерживание больших нагрузок, быстрое восстановление формы при деформациях, большую эластичность, а также устойчивость к воздействию масел и грязи.

В сравнении с металлом, полиуретан отличается большей эластичностью, меньшим весом, не проводит электричество и устойчив к воздействию абразивов. Кроме того, полиуретан удешевляет процесс производства, обладает меньшим уровнем шума и требует меньших затрат на обслуживание и ремонт, чем металлические аналоги.

По сравнению с разными 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, не раскалывается при ударных нагрузках и может легко формироваться толстыми слоями.

К общим плюсам полиуретана следует отнести такие его качества, как низкая масса, устойчивость к атмосферным воздействиям и химическим веществам, диэлектрические свойства, 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.

Однако, абсолютным минусом полиуретана является трудность переработки его отходов. В зависимости от сферы применения, его плюсы, такие как более жесткая подвеска и плохое сопротивление к скручиванию, могут превратиться в минусы. Кроме того, при использовании в декоре и лепнине, вспененный полиуретан может иметь усадку из-за пористой структуры и низкое качество нанесения рисунка. При использовании в обувной промышленности его недостатком является отсутствие воздухопроницаемости.

Производство полиуретана и полуфабрикатов: как это делается

Полиуретан - это полимер, который широко используется в промышленности для изготовления изделий разных видов. Для этого используются различные технологические методы, такие как литье, прессование, экструзия и заливка на оборудовании. При использовании литья не требуются сложные и дорогостоящие формы. Полиуретан может быть в виде жидкого состояния, вспененного (поролон, пенопласт), твердого (в виде листов, пластин и стержней) или наносимого (полимочевина).

Сегодня полиуретан является одним из самых востребованных полимеров в крупнейших сегментах промышленности. По оценкам компании Labyrinth Research&Markets в 2015 году мировой объем производства полиуретана составил 21,3 млн тонн. Компания прогнозирует, что к 2020 году эта цифра достигнет 30 млн тонн. Развитие отрасли стабильно и темпы роста превышают динамику мирового ВВП. В России объем рынка полиуретана в 2014 году составил 270 тыс. тонн, из которых 150 тыс. тонн - импорт, а 120 тыс. тонн - собственное производство. Наибольший спрос приходится на мебельную промышленность (34%), автопром (22%), строительство (22%), трубопроводный транспорт (8%), холодильную промышленность (7%).

Одним из лидеров на рынке является компания Covestro, а также Bayer, BASF, Yantai Wanhua Polyurethanes, Huntsman, DOW, NPU, MITSUI, Hebei Cangzhou Dahua и Perstorp. Среди российских производителей можно выделить «Европласт», «Уретан Тех», «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