Применение полиуретана

Согласно данным Министерства энергетики США, затраты на отопление и охлаждение составляют около 56 процентов от энергии, потребляемой в среднем американском доме. Особенности химического состава позволяют адаптировать полиуретаны для решения сложных задач, формовать их в необычные формы и улучшать промышленные и потребительские товары.

Полиуретаны образуются в результате реакции полиола (спирта, содержащего более двух активных гидроксильных групп на молекулу) с диизоцианатом или полимерным изоцианатом в присутствии подходящих катализаторов и добавок. Поскольку для производства полиуретана можно использовать различные диизоцианаты и широкий спектр полиолов, возможно изготовление разнообразных материалов, удовлетворяющих требованиям конкретных применений.

Типы полиуретана:

✦ Гибкая полиуретановая пена
Гибкая полиуретановая пена используется в качестве амортизирующего материала для различных потребительских и коммерческих продуктов, включая матрасы, мебель, автомобильные салоны, подложку для ковров и упаковку. Гибкая пена может быть изготовлена практически в любом виде форм и жесткости. Она легкая, прочная, поддерживающая и удобная. Гибкая полиуретановая пена составляет около 30 процентов всего полиуретанового рынка Северной Америки и в основном используется для производства матрасов, мебели и в автомобилестроении.

✦ Жёсткий полиуретановый пенопласт
Жесткие пенополиуретаны и полиизоцианураты (полиизо) создают один из самых популярных, энергоэффективных и универсальных теплоизоляционных материалов в мире. Эти пеноматериалы могут значительно снизить затраты на энергию, делая коммерческие и жилые помещения более эффективными и комфортными. По данным Министерства энергетики США, отопление и охлаждение составляют около 56 процентов потребления энергии в типичном американском доме, что делает их крупнейшей статьей расходов на энергию для большинства домов. Чтобы поддерживать постоянную температуру и снижать уровень шума в жилых и коммерческих помещениях, строители обращаются к жестким пенополиуретанам и полиизоциануратам. Эти пеноматериалы являются эффективными теплоизоляционными материалами, которые можно использовать для утепления крыш и стен, окон с теплоизоляцией, дверей и герметиков воздушного барьера.

✦ Покрытия, клеи, герметики и эластомеры (CASE)
Полиуретаны находят применение в сегменте покрытий, клеев, герметиков и эластомеров (CASE), предлагая широкий и растущий спектр применений и преимуществ. Покрытия на основе полиуретана могут улучшать внешний вид продукта и продлевать срок его службы. Клеи на основе полиуретана обеспечивают прочное соединение, а полиуретановые герметики создают более плотные уплотнения. Полиуретановые эластомеры можно формовать практически в любую форму, они легче металла, обладают превосходной способностью к восстановлению после деформации и могут быть устойчивыми к различным внешним воздействиям.

✦ Термопластичный полиуретан (ТПУ)
Термопластичный полиуретан (TPU) предлагает множество комбинаций физических свойств и областей применения в обработке. Он обладает высокой эластичностью, гибкостью, устойчивостью к истиранию, ударным воздействиям и атмосферным явлениям. TPU может быть окрашен или изготовлен различными способами, а его применение повышает общую прочность продукта. TPU является полностью термопластичным эластомером. Как и все термопластичные эластомеры, он обладает упругостью и возможностью переработки при плавлении. Кроме того, он может перерабатываться на оборудовании для экструзии, литья под давлением, выдувания и пресс-формования. Материал поддается вакуумной формовке или покрытию из раствора и хорошо подходит для широкого спектра технологий изготовления. TPU позволяет получить значительное количество комбинаций физических свойств, что делает его чрезвычайно гибким материалом, применимым во многих областях, таких как строительство, автомобилестроение и производство обуви.

✦ Литье реакционных смесей (RIM)
Автомобильные бамперы, панели корпусов электрооборудования и корпуса для компьютеров и телекоммуникационного оборудования — это некоторые из деталей, производимых с применением полиуретанов методом литья реакционных смесей (RIM). Обеспечивая гибкость в проектировании, процесс литья полиуретана методом RIM позволяет получать детали, которые обычно невозможно изготовить достижимый с использованием типовых процессов литья под давлением, такие как толстостенные и тонкостенные детали, детали с интегрированными внутренними компонентами и с пенопластовыми сердечниками. Помимо высокой прочности и малого веса, детали из полиуретана, изготовленные методом RIM, могут обладать термостойкостью, теплоизоляцией, размерной стабильностью и высоким уровнем динамических свойств. В числе рынков и областей применения технологии RIM — автомобилестроение, строительство, бытовая техника, мебельная промышленность, а также товары для отдыха и спорта.

✦ Связующие средства
Полиуретановые связующие используются для соединения между собой различных типов частиц и волокон. Основные области их применения — это производство древесных плит, резиновых или эластомерных напольных покрытий, а также песчаных форм для литейной промышленности. Наиболее распространенным применением полиуретановых связующих является изготовление ориентированно-стружечных плит (OSB). Эти древесные плиты применяются при производстве несущих обшивок и полов, мобильных домов, балок и ферм, а также панелей для магазинов. Для производства вторичного поролона в качестве основы используется полиуретановое связующее, которое скрепляет между собой кусочки поролона, часто представляющего собой гибкий полиуретановый поролон.

✦ Водные дисперсии полиуретана (PUDs)
Водные дисперсии полиуретана (PUD) представляют собой покрытия и клеи, в которых вода используется в качестве основного растворителя. В связи с ужесточением федеральных норм в отношении количества летучих органических соединений (ЛОС) и опасных загрязнителей воздуха (HAP), которые могут выбрасываться в атмосферу, водные дисперсии полиуретана находят применение в большем количестве промышленных и коммерческих приложений.

Применение полиуретана:

✦ Одежда
Когда учёные обнаружили, что полиуретаны можно превращать в тонкие нити, их стали комбинировать с нейлоном для производства более лёгкой и эластичной одежды. Со временем полиуретаны совершенствовались и разрабатывались в виде волокон спандекса, полиуретановых покрытий и термопластичных эластомеров. Благодаря современным достижениям в области технологий полиуретана, производители могут выпускать широкий ассортимент полиуретановой одежды из искусственных материалов кожи и замши, используемых для пошива одежды, спортивной формы и различных аксессуаров.

✦ ## Приборы
Полиуретаны являются важной составляющей бытовой техники, которую потребители используют ежедневно. Наиболее распространенным применением полиуретанов в бытовой технике являются жесткие пенопласты, используемые в системах термоизоляции холодильников и морозильных камер. Жесткий полиуретановый пенопласт представляет собой необходимый и экономически эффективный материал, который может использоваться для соблюдения требуемых энергетических характеристик бытовых холодильников и морозильников. Хорошие теплоизоляционные свойства жестких полиуретановых пеноматериалов обусловлены сочетанием тонкой структуры замкнутых ячеек и газов внутри них, препятствующих передаче тепла.

✦ Автомобильный
Полиуретаны используются во всех частях автомобиля. Помимо пены, обеспечивающей комфорт автокресел, полиуретан применяется также в бамперах, внутренних потолочных панелях, кузове автомобиля, спойлерах, дверях и окнах. Полиуретан позволяет производителям значительно увеличить «пробег» автомобилей за счет снижения веса и повышения топливной экономичности, комфорта, устойчивости к коррозии, теплоизоляции и звукопоглощения.

✦ Строительство
Современные дома требуют использования высокотехнологичных материалов, которые обладают прочностью, но при этом легкие; обеспечивают высокие эксплуатационные характеристики и просты в установке; долговечны, но в то же время универсальны. Полиуретан способствует сохранению природных ресурсов и защите окружающей среды благодаря снижению потребления энергии. Благодаря превосходному соотношению прочности к весу, теплоизоляционным свойствам, долговечности и универсальности, полиуретан широко используется в строительстве и при выполнении ремонтных работ. Доступная стоимость этих универсальных материалов и комфорт, который они обеспечивают владельцам домов, сделали компоненты из полиуретана неотъемлемой частью жилых помещений по всему миру. Полиуретан применяется во всех частях дома. В полах он служит в виде гибкого пенополиуретанового напольного покрытия для ковров. На крыше отражающие пластиковые покрытия на основе полиуретановой пены отводят солнечный свет и тепло, помогая дому оставаться прохладным и снижая потребление энергии. Строительные материалы из полиуретана добавляют гибкость в проектирование новых домов и при проведении ремонтных работ. Панели с пенополиуретановым наполнителем доступны в широком ассортименте цветов и форм для стен и крыш, а входные и гаражные двери с пенополиуретановым наполнителем представлены в различных вариантах отделки и стилях.

✦ Composite wood
Полиуретаны играют важную роль в современных материалах, таких как композитная древесина. Связующие на основе полиуретана используются в древесных композитных изделиях для постоянного склеивания органических материалов в плитах ориентированно-стружечных, плитах средней плотности из древесноволокнистой массы, длинностружечных пиломатериалах, клееной фанерной древесине, а также в плитах из соломы и стружечных плитах.

✦ Электроника
Часто называемые «компаундами для заливки», не вспененные полиуретаны широко применяются в электротехнической и электронной промышленности для герметизации, уплотнения и изоляции хрупких, чувствительных к давлению микроэлектронных компонентов, подводных кабелей и печатных плат. Компаунды для заливки на основе полиуретана специально разрабатываются производителями для обеспечения широкого спектра физических, тепловых и электрических свойств. Они могут защищать электронные компоненты, обеспечивая превосходные диэлектрические и адгезионные свойства, а также исключительную устойчивость к растворителям, воде и экстремальным температурам.

✦ Напольное покрытие
Полиуретаны могут применяться либо в виде поролоновой подложки, либо в качестве покрытия сверху, делая полы, по которым мы ходим каждый день, более прочными, простыми в уходе и эстетически привлекательными. Использование гибкого полиуретанового поролона в качестве подложки для ковров в жилых или коммерческих помещениях может значительно продлить срок службы ковра, сохранить его внешний вид, обеспечить дополнительный комфорт и поддержку, а также снизить уровень окружающего шума. Полиуретаны также применяются для покрытия полов — от деревянных и паркетных до бетонных. Такое защитное покрытие устойчиво к истиранию и растворителям, легко очищается и не требует сложного ухода. Благодаря полиуретановому покрытию новый деревянный, паркетный или бетонный пол дольше сохраняет свои качества, а старый пол можно обновить, вернув ему первоначальный вид.

✦ Обстановка
Полиуретан, в основном в виде гибкой пены, является одним из самых популярных материалов, используемых в домашней мебели, такой как мебель, постельные принадлежности и основания для ковров. В качестве амортизирующего материала для обитой мебели гибкая полиуретановая пена способствует тому, чтобы мебель была более прочной, удобной и поддерживающей.

✦ Морской
Миллионы американцев ежегодно наслаждаются прогулками на лодках. Одной из причин постоянной популярности этого занятия являются улучшения в технологиях судостроения, в которых важная роль принадлежит полиуретановым материалам. Эпоксидные смолы на основе полиуретана обеспечивают герметичность корпусов лодок, защищая их от воды, погодных условий, коррозии и других факторов, которые увеличивают сопротивление, влияют на гидродинамику и снижают долговечность. Современные судовладельцы могут наслаждаться домашним комфортом во время пребывания на воде, что стало возможным благодаря гибкой полиуретановой пене. Кроме того, жесткая полиуретановая пена обеспечивает тепло- и звукоизоляцию судов, обладает высокой стойкостью к истиранию и разрывам, повышает грузоподъемность при минимальном добавлении веса. Термопластичный полиуретан также отлично подходит для использования в морской индустрии. Это эластичный, прочный и легко обрабатываемый материал, подходящий для изготовления оболочек и покрытий кабелей, трубок для двигателей, приводных ремней, гидравлических шлангов и уплотнений, а также форм для судостроения.

✦ Медицинский
Полиуретаны широко используются в различных медицинских приложениях, включая катетеры и трубы общего назначения, больничные матрасы, хирургические покрытия, повязки на раны и различные детали, изготовленные литьем под давлением. Наиболее распространенное применение — краткосрочные имплантаты. Использование полиуретана в медицинских целях может быть более экономичным и обеспечивать большую долговечность и прочность.

✦ Упаковка
Пенополиуретановая упаковка (ППУ) может обеспечить более экономичную амортизирующую защиту, надежно фиксируя предметы, которые необходимо сохранить в безопасности во время транспортировки. ППУ широко используется для безопасной перевозки множества изделий, таких как электронное и медицинское диагностическое оборудование, хрупкая посуда и крупные промышленные детали. Являясь универсальным решением на месте, ППУ позволяет сэкономить время и снизить затраты за счет создания контейнера, идеально подходящего для каждой отправки.