Свойства полиуретана
Полиуретан – гетероцепный полимер, в составе макромолекулы которого содержится незамещенная или/и замещенная уретановая группа.
Гетероцепный – это полимер, главная цепь которого построена из разных элементов, а не только из атомов углерода.
Уретановая группа: —N(R)—C(O)O—, где R – арил, алкиды, ацил или Н. В макромолекуле также могу присутствовать простые и сложноэфирные функциональные группы, мочевинная, амидная и другие.
Физико-механические свойства полиуретанов могут изменятся в достаточно широких пределах. Это зависит от молекулярной массы соединения, степени кристалличности, природы и от протяженности участка цепи между уретановыми группами, структуры самой цепи (линейная или сетчатая).
Полиуретаны по физическому состоянию могут быть:
- Вязкими жидкостями.
- Твердыми веществами в аморфном состоянии.
- Твердыми веществами в кристаллическом состоянии.
Им свойственны состояния от высокоэластичных сверхмягких резин до твердых механически прочных пластиков.
По химическим свойствам полиуретан стоек к действию некоторых кислот и щелочей, масел, жиров, он не повергается гидролизу, не окисляется озоном, выдерживает умеренное воздействие ультрафиолета, не разлагается под действием микроорганизмов.
Сравнение ПУ кожи с ПВХ (PVC) кожей
Дешевый кожзам и полиуретановая кожа очень сильно различаются по свойствам. Это связано с технологией их производства и зависит от используемых химических соединений.
ПВХ кожа уступает ПУ коже по многим параметрам:
- пластик (поливинилхлорид) в основе, спрятанный под слоем верхней ПУ или ПВХ пленки, токсичен и может вызывать аллергию;
- придает на морозе изделиям жесткость, ломается и дубеет, в то время как изделия из ПУ кожи сохраняют свои свойства от -20 до +80 °С.
- кожзам – материал неэластичный и уступает по сроку службы, со временем расслаивается и растрескивается;
- ПВХ кожа на ощупь холодная, с резким химическим запахом;
- ПВХ пленка не пропускает воздух и не впитывает влагу – это основной ее минус и отличие от высокопрочного и морозоустойчивого полиуретана с воздухопроницаемостью на уровне натурального аналога;
- единственный плюс кожзама – он дешевле ПУ кожи.
Как отличить натуральный материал и ПУ кожу от некачественного кожзама
Материал не будет нагреваться при прикосновении к нему рукой. Не впитает нанесенную на него капельку воды из-за того, что не пропускает влагу. Будет пахнуть синтетикой и пластмассой. Если на коже есть признаки расслоения, то это не PU кожа и не натуральная.
Особенности и интересные факты про полиуретан
Свойства полиуретана делают его абсолютно уникальным в своем роде.
Полиуретановые соединения могут быть прочными и эластичными, жидкими и твердыми. Они применяются в подшипниках и при изготовлении зубных имплантов. Но самым необычным и интересным фактом, связанным с полиуретановыми соединениями, является их дружба с грибом Pestalotiopsis microspora. Причем тут гриб? Все просто. Как отмечалось ранее одним и минусов применения в нашей жизни полиуретана является его утилизация. Но не так давно ученые обнаружили гриб Pestalotiopsis microspora для жизни которого необходим пластик. Этот гриб разлагает полиуретан, но что еще более интересно, если гриб, разлагающий полиуретан, растить с соблюдением определенных условий – то его можно употреблять в пищу. По мнению, тех, кто рискнул полакомиться грибом Pestalotiopsis microspora, по вкусу он напоминает хлеб.
Кто знает, возможно в скором времени, на смену жутким заводам, занимающимся утилизацией и переработкой пластика, придут «экополянки», на которых мы будем собирать грибы.
Когда сталкиваешься с такими интересными фактами из жизни, начинаешь задумываться, насколько умна природа. Наша жизнь без синтетических полимеров невозможна. Их появление, распространение – это эволюция технологического процесса, но при этом и природа не стоит на месте. Возникают новые виды, а может распространяются ранее неизвестные микроорганизмы, грибы, которые помогают людям утилизироваться то, что придумано для блага, для комфорта, но при этом после использования выбрасывается, закапывается в землю, причиняя огромный вред всему живому.
Вопросы и ответы
Вопрос: Как правильно ухаживать за материалом?
Ответ: Сафьяновая кожа не требует смазки. Уход за ней сводится к протиранию влажной тряпочкой. Рекомендуется использовать тряпочку из микрофибры, наилучшим образом впитывающую пыль и грязь. Если сумка вдруг промокла от дождя, высушить ее можно вдали от источников тепла в сухом, проветриваемом помещении. Если после высыхания она загрубеет, спасти ситуацию поможет специальный увлажняющий бальзам.
Вопрос: Как отличить натуральную кожу сафьяно от искусственной?
Ответ: В первую очередь изделия из натурального сырья дорогостоящие, имеют качественную фурнитуру, аккуратные швы, бирки с артикулом (серийным номером) и QR-кодом внутри. Отличить сафьяновую кожу от заменителя можно сверив с оригинальным рисунком тиснения и наощупь. Натуральный материал мягче. Он хоть и плотный, но эластичный. Кожзам «дубовый», и сильнее блестит.
Под сафьяновой кожей сегодня понимают тисненную кожу сафьяно. Нередко с похожим тиснением производят изделия из заменителя. В обоих случаях это крепкий, износостойкий материал, требующий минимального ухода
Важно не путать сафьяно со старинным сафьяном – ярко окрашенной мягкой козьей кожей. Объединяет их одно – схожее название
Вреден ли полиуретан?
Благодаря наличию энергосберегающих характеристик полиуретан относят к безопасным материалам
Однако, оценивая его экологичность, стоит брать во внимание возможность вреда данного эластомера в жидком и твердом состоянии. Как показала практика, в сухом виде данный полиол не выделяет вредных веществ. Опасные испарения возможны только в случае неправильного обращения с материалом
Опасные испарения возможны только в случае неправильного обращения с материалом.
Однако нарушение технологии производства может повлечь выделение следующих токсичных испарений.
- Изоцианаты. Данные вещества входят в состав лакокрасочных, пенных продуктов. Их наличие может стать причиной астмы в случае отсутствия специальной защиты.
- Аминовые катализаторы, которые становятся причиной повышенной чувствительности, раздражительности, замутненности зрения. При постоянном вдыхании эти вещества вызывают язвы, раздражения слизистых оболочек, ожоги полости рта, горла и пищевода.
- Полиол. Он способен проявить свое токсическое действие только при прямом контакте с живым организмом, а именно при глотании. Отравление полиолом проявляется в виде рвоты, интоксикации и спазмов.
- Антипирен. Это вещество постепенно накапливается в организме, после чего вызывает отравление.
В результате всего вышесказанного можно сделать вывод, что полиуретан может нанести вред здоровью только в случае его неправильного использования. Зачастую это происходит при использовании низкокачественных видов распылителя, а также в отсутствии специальной защиты во время работы.
Многих волнует вопрос о вреде полиуретана, который монтируют в жилых помещениях. Страхи пользователей являются напрасными, так как перед поступлением в продажу данная категория товаров проходит массу испытаний на безопасность. Проблемы могут возникнуть только в случае покупки эластомера у производителя, не имеющего сертификатов качества.
Сферы применения полиуретана
Одно из достоинств полиуретана, что это такое вещество, которое может применяться в любом состоянии – твердом, жидком, а также вспененном. Поэтому не удивительно, что он находит применение в самых разных областях нашей жизни.
В строительстве и отделке
Нас в первую очередь интересует, как ПУ можно использовать при строительстве, ремонте и отделке домов. В этой сфере наиболее популярен жидкий полиуретан, являющийся основой или компонентом самых разных материалов:
- клеев;
- герметиков;
- лаков, эмалей и красок;
- грунтовок;
- мастик;
- пропиток и т.д.
Они долговечны, пожаробезопасны, обладают высокой эластичностью и адгезией к разным основаниям, а также теплоизоляционными свойствами.
Полиуретановый клей для напольных покрытийИсточник vseinstrumenti.ru
Все большую популярность обретает наливной пол на основе этого полимера – теплый на ощупь, не скользкий, позволяющий создавать напольные покрытия с 3D-эффектом.
Огромную нишу занимает этот вспененный материал в области теплоизоляции зданий и отдельных конструкций. Из него делают оболочки для труб и других элементов инженерных коммуникаций, резервуаров и цистерн, листовой утеплитель для стен и кровель. В частном строительстве более распространен напыляемый пенополиуретан (ППУ), который наносится на стены и другие несущие конструкции с помощью специального оборудования. Такой утеплитель, в отличие от той же минваты, не впитывает влагу, а потому не теряет своих изоляционных свойств.
Видео описание
Из этого видео вы узнаете, какими ещё достоинствами по сравнению с минеральной ватой обладает ППУ:
Применяется материал и для изготовления элементов декора для внутреннего и наружного оформления. Это:
- арки для оформления проемов;
- напольные и потолочные плинтусы;
- декоративные балки под дерево;
- колонны;
- статуи;
- имитация гипсовой лепнины.
Фасадный декор из полиуретанаИсточник fotomir.club
В других областях
Очень сложно перечислить все изделия, производимые из полиуретана. Но можно обозначить основные отрасли промышленности, в которых этот материал используется особенно активно.
- Автомобилестроение (прокладки, манжеты, сайлентблоки, шины, коврики в салон, защитные кожухи).
- Тяжелая промышленность (вибростенды, конвейерные валы и ролики, уплотнители и запчасти для оборудования и техники, футеровка труб).
- Легкая промышленность (коврики, стельки и подошвы для обуви, ткани, заклепки, молнии, кухонные губки).
- Спортивная индустрия (противоскользящие покрытия, спортивная обувь, полотна беговых дорожек, детали для тренажеров, чехлы для инвентаря).
- Мебельная промышленность (садовая литая мебель, матрасы, наполнители для мягкой мебели, мебельный крепеж и декор).
Способность ПУ восстанавливать форму позволяет делать из него даже противопролежневые матрасыИсточник artspect.cz
- Медицина (протезы, имплантаты, колеса и поручни для инвалидных колясок, кроватей, каталок, презервативы).
- Пищевая промышленность (конвейерные ленты, скребки, футеровка столов и лотков, детали для оборудования, упаковка).
- Нефтегазовая промышленность (циклоны, уплотняющие манжеты, чистящие диски, запорные элементы, поршневые кольца).
- Сельское хозяйство (кормушки, бункеры, сопла, посевное оборудование, детали для сельхозтехники).
История возникновения
Эластичный полиуретан – что это такое? Это специальный синтезированный материал, полученный из искусственных каучуков, обладающий эластичными свойствами и высокой прочностью. Впервые полиуретаны были синтезированы в 1937 году, а полноценное производство началось только через 20 лет.
Широкое распространение получила эластичная полиуретановая нить, которая была синтезирована и запущена в производство в 1958 году в США. Спрос на новый материал был настолько огромным, что уже через несколько лет его начали производить крупнейшие мировые страны – Америка, Япония, СССР.
Эластичные полимеры в виде нитей или волокон имеют множество названий в зависимости от фирмы производителя, состава и технических характеристик. «Лайкра», «Эластан», «Спандекс», «Линель», «Дорластан» – все это довольно известные названия эластичных полиуретанов.
Эластичные волокна из полиуретана можно получить четырьмя основными способами:
- методом экструзии из расплавленного жидкого полимера;
- формованием при помощи химически активных веществ (реактивов);
- сухой формовкой;
- мокрой формовкой из раствора.
В зависимости от способа получения могут немного отличаться основные технические свойства и параметры эластичных полиуретановых волокон.
Сферы применения
Полиэфирный полиол довольно широко используется в настоящее время. Из листов полиуретана производят футеровочные предметы, части пресса, роликовое, колесное, валиковое покрытие, уплотнительные кольца, манжеты, пробки. В жидком виде он нашел свое применение в покрытии конструкций из бетона, вагонов, люков, кровли. Нередко эластомер входит в состав герметика, клея, лакокрасочных продуктов.
В тяжелой промышленности из этого материала производят амортизирующие детали. В строительстве его применяют для создания антискользящего покрытия, виброустойчивой поверхности, фасадов. Без эластомера не обходятся автомобильная отрасль и мебельное производство. Востребованность полиуретана наблюдается в текстильной промышленности. Он пригоден для изготовления чехлов, молний, заклепок, стелек, подошв. Медицина использует эластомер для производства презервативов, протезов, имплантов.
Методы формовки
Покупателю требуется функциональное изделие, имеющее определенные свойства. Для достижения этого применяются способы обработки, которые аналогичны работе со всеми пластмассами.
Экструзия
Полиуретан полимер отлично подходит для формования методом продавливания. Под давлением нагретый и размягченный материал подается в выходное отверстие экструдера. В этой же зоне происходит отвердение. В результате на выходе получается пруток с заданным сечением или плоский лист. Полученный прокат нарезается или скручивается в рулоны.
Литье
Этот метод является самым распространенным. С помощью него изготавливаются товары со сложной геометрией: втулки, опоры, манжеты, уплотнители, элементы для гидравлики и подшипники. Преимуществом является легкая автоматизация процесса, возможность выпуска больших партий. Для изготовления штучных деталей, размеры которых могут быть до нескольких тонн, используется литье на стенде. В оправу заливается размягченная масса, с последующим отверждением и приобретением устойчивой формы.
Для ускорения процесса в автоматических линиях применяется повышенное давление. Метод мало отличается от технологий изделий из любой пластмассы. Часто необходимо покрыть полимером заготовку из металла. Тогда размягченный полиуретан вручную или под контролем компьютера наносится на вещь. Остывая, слой становится упругим и создает защитную пленку.
Прессование
Подготовленный материал (листовой, прутковый или гранулированный) подается на аппарат, где методом экстремального давления в ограниченном пространстве придается форма. Процесс может сопровождаться предварительным нагревом или размягчением субстанции за счет сжатия. При этом получается деталь с измененными свойствами, имеющая четко заданную геометрию. На производствах такое действие контролируется с помощью программного обеспечения.
Заливка
Для выпуска художественных или штучных изделий используется метод естественного литья. Вручную в подготовленную оправку помещается жидкий материал. Под влиянием высокой температуры или реагентов устройство застывает, сохраняя необходимую конфигурацию. Таким способом можно сделать небольшую серию любых заготовок. Чаще применяется для изготовления больших форм и элементов декора.
Как производится полиуретановая кожа
Ткань ПУ – продукт многослойный и высокотехнологичный. По структуре и свойствам напоминает натуральную кожу. Секрет получения материала со свойствами, близкими к натуральной коже, кроется в технологии его изготовления.
Материал нового поколения кожа PU стоит из нескольких слоев: основы, наполнения и покрытия. От сочетания и свойств использованных в них материалов, от количества слоев, их толщины напрямую зависит качество PU кожи.
Первый слой (нижний) – основа. Чаще всего, это хлопчатобумажная ткань, реже – трикотажная или нетканые материалы. Устойчивая к нагрузкам и растяжению натуральная основа делает ткань «дышащей».
Второй (средний) слой – чаще всего, это обработанный полимерными смесями натуральный материал в виде измельченной, спрессованной, склеенной вяжущим веществом массы, который наносится на первый слой тканевой основы. Такая прослойка отличает кожу ПУ от дешевых кожзаменителей.
Третий слой (верхний) – PU покрытие. Состоит из нанесенного на основу, состоящую из нижнего хлопчатобумажного слоя и двух-трех слоев спрессованного дефектного натурального материала, полиуретана в виде полимерной дышащей пленки при температуре от +130 °С до +160 °С. От названия этого полимера и произошло название – кожа ПУ.
На этом же этапе производства кожу красят, наносят на нее узоры, тиснение, создавая поверхность разной фактуры. При этом внутренние слои никак не затрагиваются. Обрабатывается, окрашивается и декорируется только верхний слой полотна, устойчивый к деформации.
Технология трехслойного «пирога» обеспечивает материалу сходные с натуральной кожей характеристики: прочность на разрыв и растяжение, мягкость, морозоустойчивость, гигиеничность. При этом никакие дополнительные химические добавки не используются. Все свойства, которые требуются для этого процесса, в полимере уже синтезированы. Не выделяет полимерная пленка ничего опасного и вредного и в процессе эксплуатации.
Из чего и как делают полиуретан
Изначальным сырьем для производства является нефть. Из нее выделяются два основных компонента – изоцианат и полиол. Их процентный состав, а также наличие добавок определяют физические свойства конечного продукта. В результате может получиться твердая, жидкая или тягучая субстанция, пригодная для дальнейшей обработки, как обычный полимер.
С завода волокно поступает на переработку в виде гранул, прутков, листа или в жидком состоянии. Изначально придается соответствующий цвет и степень прозрачности. Такие типы поставок позволяют простыми технологическим решениями изготавливать ту или иную продукцию, необходимую для потребителя.
Области применения полиуретановых соединений
Полиуретан применяется в различных областях, начиная от тяжелой промышленности, заканчивая медициной. В каждой сфере, он по-своему хорош и уникален.
Тяжелая промышленность
В данной сфере полиуретан, прочно засел. Из него изготавливают:
- Корпуса узлов и агрегатов.
- Втулки, ролики, звездочки, скребки, лопасти мешалок.
- Амортизирующие элементы.
- Приводные ремни.
- Клеи.
Это лишь небольшой список основных направлений использования полиуретановых изделий в тяжёлой промышленности.
Строительство
В строительстве полиуретан главным образом используются для утепления. Здесь применяются полиуретановые плиты, а также распыление жидкого полимера, который застывая, образует твердое однородное покрытие. Жидкий полиуретан обладает высокой адгезией к любым поверхностям, поэтому его можно наносить и на бетон, и на кирпич, полученный изолирующий слой надежно защищает от теплопотерь.
Автомобильная промышленность
В автомобилестроении полиуретановые полимеры используют для производства подшипников, уплотнителей, частей передней подвески, втулок, валов.
Полиуретаны при производстве мебели
Всем известный поролон, без которого невозможно изготовление ни одного образца мягкой мебели, является полиуретаном. Он бывает мягкий, средний, жесткий. Поролон не подвергается воздействию плесенных грибов, он эластичен, долговечен.
Текстильное и обувное производство
Полиуретан оказался востребован и в фешен-индустрии, всем знакомы такие названия, как «лайкра» и «спандекс».Трикотаж с добавлением волокон полиуретана становится более эластичным и приятным к носке.
Полиуретановые подошвы, набойки – применяются при изготовлении обуви.
Медицина
Потенциал применения полиуретановых материалов в области медицины очень велик. Из него производят катетеры, трубки, элементы кроватей. Но самую «полезную» работу они выполняют при изготовлении имплантатов.
Свойства и технические характеристики материала
- Устойчивость, износ, прочность — отличие полиуретановых полимеров. Хорошо переносит пребывание в растворителях и маслах органического производства. Не разлагается под излучением радиации. Это говорит о том, что он является лучшим материалом в эксплуатационных характеристиках.
- Прочность полиуретана лучше, чем у каучука, резины, металла. Применение его направлено на технологии с металлическим напряжением. В сравнении с другим материалами, стойкость полиуретана абразивного типа намного выше.
- При нагревании, деформации и разрыве не теряет своих свойств. Наоборот, обретает новые.
- При высокой твердости остается эластичным. Пределом его деформации считается 350%. Остается невредимым даже в 50 МПа. Выдерживает динамические напряжения при температуре 120 °С. Эластомер при −70 °С остаётся неизменным.
- Полиуретан обладает сильными диэлектрическими свойствами. Они не подвержена растворению в растворителе и маслах. Не разрушаются под воздействием озона. Устойчивы к бактериям и плесени.
- Предметы из полиуретана могут принимать различные формы. Чего не скажешь о резиновых. Полиуретановая технология изготовления дешевле резиновой и каучуковой.
Обратите внимание! Единственным минусом является проблема переработки отходов из полиуретана
