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.

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».

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