Полиуретановый пластик: от клеев до штанов для йоги
Полиуретан часто не похож на пластик. Что это такое и как оно производится?
Полиуретановое покрытие защищает зонтик Metropol на площади Пласа-де-ла-Энкарнасьон
В эффектном зонтике Metropol используется полиуретановое покрытие для защиты склеенной древесины от коррозии.
Полиуретан-это полимер, соединенный уретановыми звеньями. Эти связи образуются путем взаимодействия ди - или полиизоцианата с полиолом. Полиуретан уникален тем, что он не производится, как многие другие пластмассы. Большинство полимеров, таких как полиэтилен, производятся в виде порошка, а затем формуются в желаемую форму. В отличие от этого, полиуретаны обычно образуются непосредственно в конечном продукте.

Для чего используется полиуретановый пластик?
Полиуретан является базовым компонентом для различных коммерческих применений и строительных материалов. Его также можно найти в одежде, спортивных товарах и устройствах управления дорожным движением.

Доски для серфинга с полиуретановыми компонентами
Полиуретановый пластик часто используется в качестве базового компонента в досках для серфинга и морском оборудовании.
Пластиковые детали
Полиуретановый пластик может быть жестким или гибким. Жесткий полиуретан используется в конструкционных деталях промышленного и коммерческого назначения. Он также используется для компонентов досок для серфинга и лодок, а также для обрамления электронных приборов. Гибкий полиуретан является распространенным материалом для создания захватов в спортивном снаряжении, таком как клюшки для гольфа и теннисные ракетки.

Полиуретановые гибкие столбики в ряд
Гибкие столбики долговечны и экономичны-предназначены для неабразивного управления движением с низким уровнем воздействия.
Гибкие тумбы
Полиуретановые гибкие столбики предлагают решения для управления движением на парковках и городских улицах. Столбики с низким ударным воздействием долговечны и экономичны, используются в качестве разделителей велосипедных дорожек или для обозначения конца парковки. Для зон с изменяющимися потребностями в движении съемный гибкий столбик позволяет выполнять различные конфигурации.

Женщина, бегущая по дорожке в одежде из спандекса
Спандекс, состоящий по меньшей мере на 85% из полиуретана, широко используется в спортивной одежде.
Ткань
Полиуретан может быть преобразован в волокна с помощью технологии сухого прядения. Эти волокна широко используются в тканях для одежды от спортивной одежды до чулочно-носочных изделий. Химически ткань, известная как спандекс, лайкра или эластан, состоит по меньшей мере на 85% из полиуретана.

Полиуретановые колеса на тележках для покупок
Высокая несущая способность полиуретана обеспечивает долговечность эластомерных колес.
Колеса
Полиуретан обладает высокой несущей способностью и является основным материалом для эластомерных колес и шин. Их можно найти на тележках для покупок, лифтах, американских горках и роликовых коньках.

Дорожка для боулинга с полом с полиуретановым покрытием
Полы с полиуретановым покрытием защищены от истирания и ударов.
Перекрытия и инфраструктура
Полиуретановые покрытия идеально подходят для поверхностей, требующих стойкости к истиранию и коррозии, таких как деревянные полы и наружная инфраструктура. Благодаря регулярному техническому обслуживанию эти поверхности могут быть защищены от ежедневного износа.

Полиуретановая приборная панель автомобиля
Полужесткие пенополиуретаны обладают более прочными свойствами, идеально подходят для автомобильных приборных панелей и дверных накладок.
Пенопласт и подушки
Гибкие пены мягкие с высокими абсорбционными характеристиками. Полужесткие пенополиуретаны более прочные и используются для автомобильных приборных панелей и дверных накладок. Пенопластовые изделия с высокой эластичностью подходят для пенопластовых сидений, уплотнений и изоляционных панелей.

Полиуретановый герметик, используемый на окнах
Брызги пенополиуретана заполняют щели вокруг окон для лучшей изоляции.
Клеи и герметики
Полиуретан используется в высокоэффективных клеях и поверхностных герметиках. Эти герметики заполняют зазоры, обеспечивая при этом расширение и сжатие строительных материалов. Эластомерные свойства герметика обеспечивают перемещение на 25-50%. Вспененные спреи также изготавливаются из полиуретана и заполняют щели для лучшей изоляции здания.

Свойства полиуретана
Плотность полимера полиуретана можно регулировать, что приводит к целому ряду свойств. Преимущества полиуретана включают высокую эластичность и формуемость, что делает его идеальным базовым материалом для многих пластмассовых изделий, как показано выше.

СВОЙСТВА ПОЛИУРЕТАНА
Преимущества

Высокая стойкость к истиранию и растворителям

Высокая несущая способность и эластичность

Высокая изоляция

Хорошее качество формования

Недостатки

Низкая тепловая способность

Токсичные свойства (изоцианаты)

Низкая устойчивость к солнечному свету

Легковоспламеняющийся

Структура и производство полиуретана
Полиуретан образуется в результате экзотермической реакции между двумя молекулами, изоцианатами и полиолами, которые создают уретановую связь. Важно сначала понять изоцианаты и полиолы, поскольку полиуретан является результатом этих двух соединений.

1) Изоцианаты
Изоцианат имеет формулу R–N=C=O. Это органическое соединение, которое является реакционноспособным и часто содержит полимерные материалы. Когда изоцианат имеет две изоцианатные группы, он называется диизоцианатом (TDI). TDI используется для взаимодействия с полиолами в производстве полиуретана.

2) Полиолы
Полиолы могут быть либо полиэфирными, либо полиэфирполиолами. Полиэфирполиолы образуются, когда эпоксиды вступают в реакцию с активными водородсодержащими соединениями. Поликонденсация происходит между многофункциональными карбоновыми кислотами и полигидроксильными соединениями. Полиолы с более высокой молекулярной массой приводят к образованию гибких полиуретанов. Низкомолекулярные полиолы производят жесткие полиуретаны.

3) Полиуретан
Тип изоцианата и полиола, используемых в производстве полиуретана, влияет на его свойства. Полиолы отвечают за контроль гибкости и эластичности полимера. Более длинные цепи и низкое сшивание создают эластичный полимер, в то время как более короткие цепи приводят к более твердому полимеру. Существует множество вариантов изоцианатов и полиолов, и для производства используются различные условия обработки.

Добавки также участвуют в процессе производства полиуретана. Эти химические вещества контролируют реакции и свойства образования полиуретана.

ДОБАВКИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПОЛИУРЕТАНА

Катализаторы

Ускоряет химическую реакцию

Сшивающие агенты

Механическая арматура

Антипирены

Снижает воспламеняемость

Пластификаторы

Уменьшает твердость

Наполнители

Улучшает свойства материалов и снижает затраты

Пенообразователи поверхностно-активные вещества

Контролирует ячеистую структуру пенополиуретана

Средства для подавления дыма

Снижает уровень дыма при горении

Пигменты

Добавляет цвет для эстетики

Классификации полиуретана

Полиуретан можно разделить на две группы в зависимости от их реакции на тепло:

Термопластичный
Термопластичный полиуретан универсален тем, что его можно многократно нагревать и повторно формовать. При нагревании он превращается в жидкость и может быть отлит в желаемую форму без каких-либо изменений свойств пластика. Термопластичный полиуретан лучше всего подходит для конечных продуктов, для которых требуются допуски на нагрев более 250°F.

Термореактивный
Термореактивный полиуретан не может быть сформирован более одного раза. Когда термореактивный полиуретан затвердевает, он вступает в химическую реакцию, делая изменение постоянным. Термореактивный полиуретан является более прочным вариантом для несущих и износостойких изделий.

Виды полиуретана
Полиуретан можно разделить на четыре основных типа: эластомеры, покрытия, гибкие пены и сшитые пены. Для каждого из типов следует выбрать наиболее подходящий класс полиуретана—либо термопластичный, либо термореактивный. В зависимости от конкретной конструкции и применения необходимо учитывать различные требования к теплу, весу и истиранию.

Полиуретановые гибкие столбики
Эластомерные свойства гибких столбов позволяют им сгибаться под транспортными средствами, не теряя своей формы.
Эластомеры
Полиуретановые эластомеры обладают очень высокой эластичностью. Устройства безопасности дорожного движения, такие как гибкие столбики, обладают этими эластичными свойствами. Гибкие столбики, предназначенные для сгибания под транспортными средствами, могут быстро вернуться к своей первоначальной форме после сплющивания.

Покрытия
Полиуретановые покрытия обеспечивают устойчивость к воздействию агрессивных растворителей, таких как промышленные чистящие средства. Они также обеспечивают некоторую защиту от ударов. Полиуретановые покрытия идеально подходят для поверхностей, требующих стойкости к истиранию. Также доступны решения на водной основе.

Гибкие пены
Гибкие пенопласты обладают высокой ударной прочностью и амортизацией. Полужесткие пенополиуретаны также доступны в качестве более прочных альтернатив.

Сшитые пенопласты
Сшитые пенопласты обеспечивают более жесткую и толстую структуру по сравнению с гибкими пенопластами.

Обслуживание полиуретанового пластика
Полиуретан прост в уходе и не требует больших затрат на техническое обслуживание. Он устойчив к воздействию растворителей, масел и коррозии, а также обладает высокой прочностью к атмосферным воздействиям и истиранию. Регулярное техническое обслуживание так же просто, как протирать поверхность влажной тканью. В случаях с большим повреждением поверхности могут быть использованы моющие и чистящие средства. Однако лучше всего приберечь жесткие моющие средства для случайного использования, так как они могут повлиять на уровень блеска некоторых полиуретановых покрытий.

Переработка полиуретанового пластика
Полиуретан может быть переработан двумя способами: механической или химической переработкой. Механическая переработка повторно использует материал в его полимерной форме, в то время как химическая переработка возвращает материал к его химическим компонентам.

1) Механическая переработка
Переподключение
Отходы полиуретана измельчают на мелкие кусочки, распыляют форполимером и связывают с требуемым сортом пены. Популярный метод для переработанных ковровых подложек.

Перетереть
Полиуретановая промышленная отделка измельчается в мелкий порошок. Затем порошок может быть объединен с первичными материалами для получения новой пенополиуретановой пены.

Прессование клея
Полиуретановые детали гранулируются и смешиваются, затем подвергаются нагреву и давлению для формирования досок или молдингов. Полученные древесностружечные плиты могут быть использованы в звукоизоляционных изделиях и мебельных приложениях.

2) Химическая переработка
Гликолиз
Промышленные и постпотребительские полиуретаны смешиваются с диолами при высокой температуре. Новые полиолы образуются в результате химической реакции, которая затем может быть использована для производства переработанного полиуретана.

Гидролиз
В результате реакции между использованными полиуретанами и водой образуются полиолы, которые можно использовать в качестве топлива. Промежуточные химикаты могут быть использованы в качестве сырья для создания переработанного полиуретана.

Пиролиз
Газ и нефть образуются в результате разрушения полиуретанов в среде, свободной от кислорода.

Гидрирование
Газ и нефть образуются из отработанных полиуретанов путем приложения тепла, давления и кислорода.

Будущее полиуретана
Куча старого пенополиуретана
Старая пенополиуретановая пена, удаленная во время земляных работ, может быть переработана механическим или химическим способом.
Полиуретан является впечатляющим ресурсом с его сочетанием работоспособных характеристик. Полиуретановые изделия также могут похвастаться разнообразием—от пластмасс, пеноматериалов, покрытий до герметиков,—которые приносят пользу множеству отраслей промышленности.

Полиуретановые изделия имеют циклический срок службы, поскольку они продолжают сохранять свою ценность даже после завершения жизненного цикла продукта. В 2010 году американский производитель автомобилей Chrysler объявил, что будет использовать 180 000 фунтов переработанного пенополиуретана для своих сидений и подголовников. По мере того как мир становится зеленым, полиуретановая промышленность следует примеру устойчивых практик.