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.

Полиуретан – это широкоизвестный полимерный материал, состоящий из молекул, содержащих уретановые группы. Свойства этого материала существенно различаются в зависимости от его молекулярной структуры. Высокая эластичность и вязкость делают полиуретаны эластомерами, которые могут существенно растягиваться, но возвращаться в исходное положение, как у резины. Одной из ключевых характеристик этой группы материалов является высокая прочность и широкий диапазон эксплуатации температур – от -60°C до +80°C.

Некоторые свойства полиуретанов включают в себя высокую степень твердости, которая позволяет использовать этот материал при сильных механических нагрузках, высочайшую износостойкость, в том числе – абразивную стойкость, которая означает устойчивость к воздействию твердых материалов, используемых для шлифовки, полировки и другой обработки поверхностей, а также высокую эластичность при высокой твердости. Эти свойства обеспечивают удивительную устойчивость к деформациям и значение прочности до 50 МПа.

Кроме того, полиуретан не подвержен образованию микроорганизмов и плесени, обладает стойкостью к маслам и растворителям и можно изготавливать изделия любой формы и размера через литьевой метод. Впервые полиуретан был синтезирован в 1930-х годах немецким ученым Отто Байером. Полученный материал превзошел все известные ранее пластмассы. Массовое производство полиуретанов началось в 1960-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.

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