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.

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.

Материал, известный как полиуретан, имеет много преимуществ перед альтернативными материалами, такими как резина, металлы и пластик. По сравнению с резиной, медленнее стареет, выдерживает большие нагрузки, быстрее восстанавливает форму при деформациях, обладает большей эластичностью и устойчив к воздействию масел. Полиуретану гораздо меньше прилипает грязь. Когда сравнивают с металлическими поверхностями, материал обладает большей эластичностью, меньшим весом, не проводит электричество и устойчив к воздействию абразивов. При рассмотрении стоимости и долговечности полиуретан также выигрывает. Если говорить о применении в производстве и различных механизмах, то полиуретан позволяет удешевить процесс производства, а полученные с его применением механизмы обладают меньшим уровнем шума. Оборудование из полиуретана требует меньших затрат на обслуживание и ремонт, нежели металлические аналоги.

В 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 пластика из полиуретана толстые слои легче формируются.

Полиуретан имеет множество преимуществ, таких как:

• Низкая масса, дающая возможность уменьшения веса изделий.
• Устойчивость к атмосферным воздействиям и различным химическим веществам.
• Диэлектрические свойства.
• Программируемый коэффициент трения, что дает 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.

Тем не менее, к абсолютным минусам полиуретана относится трудность его переработки и утилизации. При его использовании в подвеске, например, сравнительно жесткой по сравнению с резиновой, полиуретановые сайлентблоки становятся недостаточно устойчивыми к скручиванию при высоких нагрузках и при низких температурах могут легко разрушаться, так как становятся чересчур твердыми и хрупкими. Когда используется в декоре и лепнинах, вспененный полиуретан может давать трещины из-за своей пористой структуры, а рисунок может ложиться нечетко. Полиуретан, который широко используется при изготовлении обуви, также обладает недостатком в отсутствии воздухопроницаемости.

Производство изделий из полиуретана включает в себя различные технологические методы, такие как, литье, прессование, экструзия, заливка на стандартном оборудовании, которые позволяют добиться высокого качества продукции. С использованием литья можно обойтись без дорогостоящих и сложных форм, что значительно экономит время и силы. На рынке представлено множество форм полиуретана: жидкий, вспененный (пенопласт, поролон), твердый (листы, пластины, стержни), напыляемый (полимочевина).

Сегодня полиуретан стал одним из наиболее востребованных полимеров в крупнейших сегментах промышленности. Компания Labyrinth Research&Markets оценила, что в 2015 году мировой объем производства полиуретана составил 21,3 млн тонн, а к 2020 году данная цифра увеличится до 30 млн тонн. Отрасль продолжает стабильно развиваться, превышая темпы роста мирового ВВП.

В России объем рынка полиуретана в 2014 году составил 270 тыс. тонн. При этом свыше половины – 150 тыс. тонн, были импортированы, а 120 тыс. тонн – пришлись на собственное производство. Изготовителям полиуретана больше всего спроса от мебельной промышленности (34%), автопрома (22%), строительства (22%), трубопроводного транспорта (8%) и холодильной промышленности (7%).

Среди крупнейших мировых производителей полиуретана можно выделить такие компании, как Covestro, Bayer, BASF, Yantai Wanhua Polyurethanes, Huntsman, DOW, NPU, MITSUI, Hebei Cangzhou Dahua, Perstorp. В России наиболее известными производителями полиуретана являются «Европласт», «Уретан Тех», «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