1 094 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Полиуретан характеристики термостойкость

Полиуретан АДИПРЕН

описание

Полиуретановые эластомеры — монолитные полиуретаны (листы,стержни, втулки, изделия), обладающие уникальным сочетанием свойств — высокой прочностью, износостойкостью, стойкостью к ударным нагрузкам, низкой температурой стеклования и сохраняющие высокоэластические свойства в широком диапазоне температур. Полиуретан выпускается различных марок в основном отличающихся между собой твердостью (от мягких, «резиновых» то твердых, «полимерных»), диапазоном рабочих температур и средой эксплуатации. В отличии от резин (натуральных и синтетических каучуков), Полиуретаны обладают отличной стойкостью к старению. Использование Полиуретанов увеличивает срок службы деталей и приводит к значительной экономии, так как срок службы Полиуретанов в десятки и даже сотни раз выше ресурса работы резин. Благодаря долговечности Полиуретан и приобрел второе название — «Вечная резина». Еще одним достоинством Полиуретана является то, что они демонстрируют превосходные свойства при отрицательных температурах. В большинстве случаев изменения эластичности и твердости, возникшие при температурах не ниже -18°С, имеют обратимый характер. Хрупкость начинает появляться при температурах ниже -60°С.

Изделия из литьевого Полиуретана относятся к группе трудносгораемых материалов, невзрывоопасны, нетоксичны. имеют низкую температуру стеклования и высокую стойкость к воздействию окружающей среды. Прочность связи полиуретан-металл значительно выше, чем в соединении резина-металл.

сферы применения

  • Строительные технологии

технические характеристики

МАРКИ ПОЛИУРЕТАНА АДИПРЕН

ПОЛИУРЕТАН АДИПРЕН L-83 более «мягкий», эластичный в сравнении с АДИПРЕН L-163. Данной марке присуща отличная стойкость к износу, гидролитическая стабильность и хорошие механические характеристики, что делает L-83 особенно подходящим для работы с абразивными суспензиями в горном деле и на обогатительных фабриках. Рекомендуется для применения при работе с гидросмесями для облицовки насосов, мешалок, флотационных роторов и статоров, циклонных сепараторных систем, трубопроводов, клапанов и сит, а также на рынке товаров для отдыха для роликовых досок и колес скейтбордов. L-83 сохраняет гибкость при температурах до -60оС, а при более низких температурах становится жестким. В двух словах: «Для деталей горнорудной промышленности и не только».

ПОЛИУРЕТАН АДИПРЕН L-100 обладает высоким пределом прочности при растяжении и упругостью, отличной стойкостью к абразивным воздействиям, остаточной деформацией при сжатии. Стоек к маслам, растворителям, окислению, озону и низким температурам. Дополнительным преимуществом L-100 является стабильность физических характеристик. Рекомендован для изготовления деталей герметизации, изоляции и электроизоляции. В двух словах: «Химстойкий для деталей герметизации и электроизоляции».

ПОЛИУРЕТАН АДИПРЕН L-167 – основные свойства Адипрена L-167 схожи со свойствами СКУ ПФЛ-100, однако L-167 обладает рядом преимуществ в сравнении с СКУ-ПФЛ-100, а именно: высоким пределом прочности при растяжении, высокой ударной вязкостью и превосходными низкотемпературными свойствами. Может эксплуатироваться в большем интервале температур. Устойчив к истиранию, к остаточной деформации при сжатии, к маслам, растворителям, окислению и озону. В двух словах: «Для надежных деталей, работающих при высоких нагрузках в широком диапазоне температур».

ПОЛИУРЕТАН АДИПРЕН LF-751D – основное преимущество заключается в превосходных динамических характеристиках материала. Благодаря хорошей теплопроводности подходит для изготовления высокоскоростных колес, высоконагруженных валов, подшипников, шин, втулок скольжения и пр. В двух словах: «Стабильные механические характеристики в широком диапазоне температур».

ПОЛИУРЕТАН АДИПРЕН LF-601D – сфера применения и свойства аналогичны LF-751D, отличием является меньшая твердость материала (60 усл.ед. по Шору А). В двух словах: «Мягкий со стабильными характеристиками в широком диапазоне температур».

ПОЛИУРЕТАН АДИПРЕН LF-1950A – для сокращения абразивного износа металлических деталей и увеличения коррозийной стойкости при изготовлении деталей и футеровки технологического оборудования, запорной арматуры, труб. LF-1950A отлично подходит для замены резиновых уплотнительных и изоляционных деталей, увеличивая срок службы в 2-3 раза, сокращая простои. В двух словах: «Для изготовления уплотнений и изоляционных деталей, футеровки».

ДОСТОИНСТВА ПОЛИУРЕТАНА

→ Хорошая стойкость к абразивному износу
→ Работа при высоких давлениях (до 100 МПа)
→ Широкий температурный диапазон эксплуатации
→ Снижение шума при работе
→ Низкий вес (плотность)
→ Высокая эластичность во всем диапазоне твердости
→ Хорошие свойства обратной деформации
→ Высокая стойкость к разрыву и растрескиванию
→ Высокая стойкость к динамическим нагрузкам
→ Хорошие свойства поглощения ударов, колебаний и встрясок
→ Высокие диэлектрические свойства
→ Высокая стойкость к атмосферным воздействиям
→ Не оставляют следов на рабочих элементах
→ Стойкость к воздействию водяного тумана и соли
→ Хорошая химстойкость, в том числе к насыщенным и алифатическим растворам, 10% растворам кислот и щелочей, моторному топливу, маслам и жирам, окислительным веществам
→ Хорошая стойкость к гидролизу, к морской воде

ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИУРЕТАНА

Для изготовления самых различных деталей и покрытий практически во всех отраслях промышленности. К примеру, полиуретановые эластомеры применяют в качестве покрытий тянущих и направляющих валов в металлургической и химической промышленности, валов и барабанов для рубки стекловолокна, стеклоткани, бумаги, картона. Из Полиуретанов изготавливают ролики для конвейерных линий, массивные шины для внутризаводского транспорта, в том числе и для работ на складах — холодильниках, сита в горнорудной и пищевой промышленности, внутренние покрытия грохотов, циклонов и сепараторов, в том числе для сепарации абразивосодержащих пульп. Широко используются для изготовления прокладок и уплотнений различного назначения — статического, возвратно-поступательного действия, вращающиеся, работающие в пневматических, гидравлических системах или как простые скреперные уплотнения для плоских поверхностей и валов.

Перечислить все возможные варианты эффективного применения Полиуретанов сложно, поэтому далее приведены только самые популярные варианты: втулки, манжеты, пуансоны и матрицы для штамповки металлов, демпферы, буферы, покрытие валов различного назначения, футеровка циклонов, гидроциклонов, изготовление изделий, работающих в условиях повышенного износа, теплостойкие детали электротехнического и конструкционного назначения, а также детали и покрытия в химической промышленности и печах.

РАЗМЕРЫ ПОЛИУРЕТАНА АДИПРЕН

Полиуретан марок АДИПРЕН в стержнях поставляется диаметром от 20мм до 450мм различной длины (зависит от марки). Полиуретан марок АДИПРЕН в листах (пластинах) поставляется толщиной от 3мм до 115мм различных размеров (зависит от марки). Под заказ возможна поставка втулок, готовых изделий из Полиуретана марок АДИПРЕН или облицовка (покрытие) металлических изделий, валов, сосудов.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОЛИУРЕТАНА

Полиуретан можно подвергать механической обработке различными способами.

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ О ПОЛИУРЕТАНЕ

→ Полиуретаны легче (до 1,3г/см 3 ), чем резины (от 1,37 г/см 3 ) и при этом Полиуретановые эластомеры выдерживают гораздо более высокие нагрузки, чем обычные эластомеры.
→ Полиуретаны быстро разрушаются при воздействии ацетонов, азотной кислоты, соединений содержащих большой процент хлора (соляная кислота, жидкий хлор), формальдегида, муравьиной и фосфорной кислоты, скипидара, толуола.

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛИУРЕТАНА АДИПРЕН Вы найдете в файле ниже.

Рабочая температура полиуретана

Этот синтетический эластомер с заранее задаваемыми свойствами представляет собой современный химический состав, разработанный на базе арилов, акрилов или ацилов в сочетании со сложными или простыми связками. В зависимости от того, насколько должен быть теплостойкий или морозостойкий полиуретан, определяется точная формула полимерных компонентов и модификаторов. Большинство разновидностей предусматривает обширный диапазон нагрузок при длительных циклах работы, что делает этот материал востребованным в самых различных отраслях. Рассмотрим детально, какую температуру выдерживает полиуретан.

Основные виды полиуретана: рабочие температуры

Для наиболее «выносливых» эластомеров диапазон температур составляет от –60 0 Сдо +120 0 С, при этом полимер может сохранять начальные свойства твердости и эластичности без последствий при нормализации климатических условий. Существуют также специальные разновидности, для которых рабочие температуры полиуретана могут быть равными +150 0 С и –70 0 С. Хрупкость или необратимая деформация начинает наступать после превышения максимально допустимой отметки более чем на 1–10% в зависимости от уровня влажности. При этом в некоторых случаях полиуретан при низких температурах в описанном диапазоне критических нагрузок не изменяет свою структуру, если они кратковременны.

Рассмотрим боле детально особенности самых популярных марок полиуретана:

  • СКУ–7Лиспользуется для изготовления деталей, эксплуатируемых в условиях абразивного износа. Обладает высокой стойкостью к нефтепродуктам и смазывающим веществам. Применяется чаще всего данный полиуретан зимой и/или в холодных климатических зонах. Его рабочий температурный диапазон находится в пределах от –50 0 С до +80 0 С.
  • СКУ ПФЛ–100Модин из наиболее «выносливых» и твердых видов рассматриваемых материалов. Он рассчитан на самые агрессивные эксплуатационные условия, стойко сохраняет изначальную форму после сжатия или растяжения, что делает его востребованным при изготовлении деталей для автомобильной отрасли. Диапазон эксплуатации этого полиуретана при низких температурах и перегреве составляет от –70 0 С до +150 0 С.
  • ЛУР-СТ широко востребован для производства изделий с большой относительной удлиненностью до разрыва. Рабочая температура полиуретана этого вида – от –30 0 С до +110 0 С.
  • «ВИБРАТАН» представляет собой группу материалов серий 6060 и 8000. Первые обладают низким уровнем твердости, стойкостью к износу и небольшой степенью остаточных деформаций при сжатии, что делает их оптимальными для производства упругих деталей. Вторые отличаются высокой эластичностью и стойкостью к ударным воздействиям. Температура применения полиуретана этого вида составляет от –60 до +120 0 С.
  • СКУ-ПЛ-60 один из самых эластичных и гибких видов, но значительно уступает конкурентам в прочности на растяжение. Он может использоваться при температуре от –30 0 С до +90 0 С.
  • ТТ–129 отличается одними из наибольших предельных параметров прочности при растяжении. Температура эксплуатации полиуретана варьируется от –60 0 С до +110 0 С. Используется для изготовления самых различных изделий и в качестве исходного сырья.
Читать еще:  Штукатурка волма холст технические характеристики

Существуют и другие разновидности полимерных составов, которые успешно заменяют резину в различных отраслях. Их популярность обусловлена многочисленными преимуществами по сравнению с аналогичными материалами на основе каучука, в число которых входит небольшой вес, упрощенная процедура производства, повышенная прочность и износостойкость, а также устойчивость к воздействиям химикатов и агрессивных сред.

Стоит отметить, что свойства полиуретана под воздействием температуры определяются при выборе определенной его разновидности. Обязательно уточняйте информацию о технических характеристиках исходного материала для производства необходимых изделий при оформлении заказа.

Заказать типовые изделия из полиуретана или выпуск партии уникальных комплектующих вы можете в компании «Полимертехпром». При необходимости возможна полная разработка проектной документации.

Полиуретан для высокотемпературных применений

6 марта 2017

СУРЭЛ ТЛ-2934/УРЕЛИНК-190. Уретановый эластомер для высокотемпературных применений
Е. Самохин, к.х.н., В. Попов, к.т.н. ООО СУРЭЛ

ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2 СВОЙСТВА ЭЛАСТОМЕРОВ ПРИ СТАРЕНИИ
2.1 Твердость
2.2 Упругопрочностные свойства при растяжении
2.3 Прочность (энергия разрушения полимера)
3 РЕЖИМ ЗАКАЛКИ
4 СВОЙСТВА ЭЛАСТОМЕРОВ ПРИ ПОВЫШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ ВЫВОДЫ

ВВЕДЕНИЕ

Литьевые уретановые эластомеры являются уникальными конструкционными материалами, получившими широкое распространение благодаря двум важнейшим особенностям: выдающимся физико-механическим характеристикам и удобству переработки методом литья.

Вместе с тем важнейшим ограничением уретанов является низкая устойчивость к повышенным температурам. Полиуретаны, в принципе, не являются высокотемпературными материалами. Это обусловлено, с одной стороны, присущей им некоторой термопластичностью, что приводит к размягчению при нагревании. С другой стороны, термоокислительная деструкция при длительном старении приводит к постепенному ухудшению механических свойств.

В течение многих лет предпринимались попытки улучшить эксплуатационные характеристики уретанов при высокой температуре. Многочисленные исследования в этом направлении показали, что даже незначительное улучшение высокотемпературных свойств, требует рецептурно-технологических решений, исключающих переработку традиционным методом открытого литья.

Новый эластомер на основе преполимера СУРЭЛ ТЛ-2934 при отверждении УРЕЛИНК-190 разработан специально для высокотемпературных применений. Уникальная химическая структура полимера обусловлена сочетанием термостойких эластичных блоков на основе поликапролактона с тугоплавкими, компактными и хорошо структурированными жесткими сегментами. Такая структура обеспечивает повышенную устойчивость полимера к высокой температуре. При этом эластомер технологичен в переработке методом открытого литья. В данной публикации приведены результаты испытаний эластомера СУРЭЛ ТЛ-2934/УРЕЛИНК-190 на устойчивость к повышенной температуре в сравнении со стандартными эластомерами.

1. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

СУРЭЛ ТЛ-2934/УРЕЛИНК-190 — эластомер на основе преполимера СУРЭЛ ТЛ-2934 при отверждении УРЕЛИНК-190.

Поскольку для обеспечения корректности сравнительных испытаний необходимо сопоставление полимеров одной твердости, в качестве объекта сравнения был выбран стандартный эластомер на основе преполимера СКУ-ПФЛ-74 (ТДИ-терминированный преполимер на основе политетрагидрофурана) при отверждении MOCA*.

Оба эластомера получены отверждением по стандартному режиму (16 ч при 100 °С, стехиометрия 95 %). Полимеры демонстрируют сходные динамометрические характеристики. Механические свойства и режимы переработки эластомеров приведены в табл.1.

Испытания на ускоренное старение осуществлялось в соответствии с ГОСТ ISO 188 и ASTM D 573. Продолжительность старения при 125 °С составляла 4 недели (672 ч). Твердость по Шору определялась по ГОСТ Р ISO 7619-1, упругопрочностные свойства при растяжении — по ГОСТ ISO 37.

2. СВОЙСТВА ЭЛАСТОМЕРОВ ПРИ СТАРЕНИИ
2.1 Твердость

Динамика изменения твердости при старении представлена на рис. 1. В течение нескольких суток старения твердость стабильна, затем уменьшается, но количественные закономерности для обоих полимеров резко различаются.

Для эластомера ТЛ-2934/УРЕЛИНК-190 характерно плавное снижение твердости на 1-2 единицы, после чего параметр стабилизируется. В то же время твердость эластомера ПФЛ-74 падает с нарастающей скоростью, достигая к концу испытаний величины на 6-7 единиц ниже начального значения, причем тенденция к стабилизации не проявляется.

2.2 Упругопрочностные свойства при растяжении
Для обоих полимеров характерно снижение предела прочности при растяжении с одновременным ростом относительного удлинения при разрыве (рис. 2). Такое поведение является естественным и свидетельствует о постепенном размягчении полимеров в результате термоокислительной деструкции. Различия между образцами количественные: для ПФЛ-74 характерна быстрая деструкция, в то время как ТЛ-2934 демонстрирует более медленное изменение свойств.

Рис. 1. Зависимость твердости эластомеров от продолжительности старения.
1 – ТЛ-2934/УРЕЛИНК-190, 2 – СКУ-ПФЛ-74/MOCA.

Рис. 2. Свойства эластомеров при старении.
1 — ТЛ-2934/УРЕЛИНК-190, 2 – ПФЛ-74/MOCA

Прочностные показатели обоих полимеров уменьшаются, однако у ТЛ-2934 предел прочности проходит через максимум в течение первой недели и лишь в дальнейшем снижается, достигая начального значения через две недели старения. (Менее выраженный максимум наблюдается и у модуля при 100 % удлинении.)

При этом удлинение при разрыве непрерывно увеличивается. Такое изменение свойств является необычным и свидетельствует о положительном изменении упругопрочностных свойств полимера в процессе старения.

Относительное удлинение при разрыве у ПФЛ-74, резко возрастает, несколько снижаясь к концу 4 недели. (Аналогичная зависимость наблюдается и для остаточного удлинения при продолжающемся уменьшении предела прочности.) Данная особенность свидетельствует о катастрофическом нарастании деструктивных изменений полимера. Результатом этого является разрушение образцов в процессе физико-механических испытаний по накопленным внутренним дефектам.

Очевидно, что по всем параметрам эластомер ТЛ-2934 значительно превосходит образец сравнения. В частности, ТЛ-2934 теряет 7 % предела прочности, в то время как для ПФЛ-74 падение этого показателя составляет более 80 %.

2.3 Прочность (энергия разрушения полимера)

Прочность определяется энергией, затраченной на разрушение единицы объема материала и рассчитывается по площади под зависимостью «напряжение-деформация»:

где U – прочность; x0 –относительное удлинение при разрыве.

Результаты численного интегрирования динамометрических характеристик при старении (рис. 3) подтверждают сделанные ранее выводы. Так, прочность эластомера ПФЛ-74 после незначительного роста, резко падает к концу испытаний. Это вполне согласуется с выводом о быстрой термоокислительной деструкции полимера. Эластомер ТЛ-2934/УРЕЛИНК-190 проявляет аномальные свойства, заключающиеся в резком возрастании и дальнейшей стабилизации прочности на высоком уровне.

Рис. 3. Зависимость прочности эластомеров от времени старения.
1 — ТЛ-2934/УРЕЛИНК-190, 2 — ПФЛ-74/MOCA

3. РЕЖИМ ЗАКАЛКИ

Экстремальный характер прочностных характеристик эластомера ТЛ-2934 свидетельствует об особом механизме старения, при котором тепло не является чисто отрицательным фактором. Очевидно, в данном случае имеет место эффект «закалки», при котором высокая температура способствует улучшению морфологии уретана за счет оптимизации доменной структуры.

Этот эффект открывает возможности дальнейшего улучшения высокотемпературных свойств путем предварительной закалки изделий при повышенной температуре. Реализация режима предварительной закалки наиболее эффективна при повышенной до (100–105) % стехиометрии. Технологически закалку удобно осуществлять в процессе отверждения, увеличив время поствулканизации до 48 ч при 130 °С. Свойства эластомера ТЛ-2934 и рекомендуемые условия переработки приведены в табл. 2.

По сравнению с полимером, отвержденным по стандартному режиму, при закалке происходит изменение свойств: твердость уменьшается на 1 единицу, несколько снижаются напряжения при заданном удлинении. Предел прочности и удлинение при разрыве, напротив, увеличиваются.

Свойства эластомеров ТЛ-2934 с закалкой и без закалки в зависимости от времени старения представлены на рис. 4. При закалке во всех случаях наблюдается плавное изменение свойств с тенденцией к стабилизации.

Рис. 4. Свойства при старении эластомера ТЛ-2934/УРЕЛИНК-190.
1 – без закалки, 2 – с закалкой

Твердость закаленного полимера остается постоянной на протяжении всего времени старения. Закалка снимает экстремум предела прочности, характерный для полимера, отвержденного по стандартному режиму. Конечные значения параметров закаленного и незакаленного полимеров стремятся к одному уровню, однако при закалке наблюдается ускоренная стабилизация свойств. Наиболее показательна динамика изменения прочности. Прочность закаленного полимера существенно выше, чем незакаленного. В процессе старения параметр быстро возрастает, однако стабилизируется на уровне образца, не подвергнутого закалке.

Полученные данные позволяют сделать вывод, что в отличие от сравнительного образца, изменение свойств ТЛ-2934/УРЕЛИНК-190 является отражением не только термоокислительной деструкции, но и динамики стабилизации свойств.

В соответствии с действующими стандартами мерой устойчивости полимеров к тепловому старению являются не абсолютные значения характерных параметров, а их изменение в процентах относительно начальных значений. Соответствующие данные представлены на рис. 5.

Рис. 5. Изменение свойств эластомеров при старении в течение 4 недель при 125 °С.

По всем параметрам образец с закалкой демонстрирует чрезвычайно высокую устойчивость к тепловому старению относительно не только образца сравнения, но и полимера ТЛ-2934, отвержденного по стандартному режиму. Наиболее показательна динамика изменения остаточного удлинения. Рост остаточного удлинения ПФЛ-74 превышает показатель ТЛ-2934 без закалки и с закалкой соответственно в 10 и100 раз. Поскольку остаточное удлинение является мерой пластичности, это подтверждает сформулированный ранее вывод о чрезвычайно активной термоокислительной деструкции ПФЛ-74.

4. СВОЙСТВА ЭЛАСТОМЕРОВ ПРИ ПОВЫШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ

Для высокотемпературных применений эластомеров принципиальное значение имеет не только устойчивость к старению, но и способность сохранять свойства при повышении температуры. За меру теплостойкости в этом случае принимают коэффициент теплостойкости — отношение значений характерного показателя при повышенной и нормальной температурах. При повышении температуры все исследованные эластомеры демонстрируют падение свойств, однако, с различными количественными закономерностями. Так, напряжение при удлинении 100 % всех эластомеров, включая образец сравнения, изменяется примерно одинаково (рис. 6).

Рис. 6. Теплостойкость эластомеров при 125 °С.

Удлинение при разрыве только у закаленного полимера ТЛ-2934 остается на исходном уровне, в то время как полимер без закалки и образец сравнения демонстрируют трехкратное падение свойства. Аналогичные закономерности наблюдаются по пределу прочности, причем закаленный ТЛ-2934 более чем в 2 раза превышает по этому показателю как образец без закалки, так и сравнительный образец.

Наиболее показательно изменение энергии разрушения. Если закаленный ТЛ-2934 сохраняет около половины начальной прочности, другие эластомеры демонстрируют более чем десятикратное падение показателя.

ВЫВОДЫ

Выдающиеся свойства эластомера ТЛ-2934/УРЕЛИНК-190 обусловлены химической структурой, сочетающей термостойкие полиэфирные блоки с тугоплавкими, компактными и хорошо структурированными жесткими сегментами. Такая структура обеспечивает повышенную теплостойкость и устойчивость к старению. Уникальной особенностью эластомера является способность к закалке под действием тепла. Закалка способствует улучшению морфологии уретана за счет оптимизации доменной структуры. Доказательством этого является развитие высокотемпературной прочности. Это уникальное свойство присуще только данному полимеру. В результате старения полимер не теряет свойства, а лишь переходит в более устойчивое состояние.

Свойства и особенности термопластичного полиуретана

Современная наука ежегодно разрабатывает новые материалы, основой которых становятся синтетические полимеры. Эти вещества широко распространены во всех сферах производства и быта. Без полимеров трудно представить современный мир. Потребность в новых материалах, более прочных и твердых (или наоборот эластичных), выдерживающих высокое электрическое напряжение и резкие перепады температур, толкает ученых на различные эксперименты, связанные с синтезом полимеров или соединением органических и неорганических веществ для получения более совершенных составов.

Одним из новых материалов стал термопластичный полиуретан (ТПУ)– полимер, обладающий уникальными техническими характеристиками, благодаря которым он завоевал высокую популярность во многих сферах и отраслях промышленности.

Происхождение и основные свойства

Термопластичный полиуретан – это полимерный материал, сочетающий в себе твердость крепкого пластика и эластичность природного каучука. Появился материал в 60-х годах минувшего века, когда группа американских ученых впервые его синтезировала. В зависимости от основного компонента, итоговые свойства материала могут существенно меняться.

Основой для сырья могут быть:

  • простые полиэфиры;
  • сложные полиэфиры;
  • алифатический изоцианат.

Если в составе полиуретана преобладает простой полиэфир, то основными свойствами полученного вещества станет повышенная стойкость к гидролизу, морозоустойчивость, высокая износостойкость. Дополнительно вещество не будет подвержено действию микроорганизмов.

В случае, когда основу составляют сложные полиэфиры, у готового материала будут несколько иные особенности – дополнительно увеличивается предел прочности на растяжение, износостойкость и появляется возможность быстрого восстановления изначальной формы.

Полиуретан на основе третьего компонента приобретает повышенный уровень сопротивляемости ультрафиолетовому излучению и высокую степень пластичности при отрицательных температурах.

В зависимости от приоритетных свойств готовой продукции, разнятся сферы его применения. Одной из особенностей материала является возможность на изначальной стадии получения вещества задавать и корректировать необходимые параметры, тем самым расширяя область использования. Получают материал в основном методом литья из гранулята – сегментов прямоугольной, круглой или линзовидной формы.

Ключевые характеристики

Вне зависимости от преобладающего вещества в составе термопластичного полиуретана, полученные материалы обладают целым рядом общих характеристик и полезных свойств.

Термопластичный полиуретан, характеристики:

  • материал стойкий к погодным условиям и хорошо держит форму;
  • высокая прочность при деформации на изгиб и растяжениях;
  • хорошие свойства шумопоглощения и виброгашения;
  • возможность окрашивания в любой цвет;
  • высокая степень износостойкости.

Кроме того, полимер обладает хорошей устойчивостью к морской воде, жирам, не подвержен воздействию микробов или бактерий. Для дополнительной прочности полимер может быть армирован стекловолокном. Материал имеет высокий уровень устойчивости к естественному старению и допускает повторную переработку.

Отрасли применения

Термопластичный полиуретан, свойства которого могут меняться в зависимости от способа производства и основного вещества, успешно применяется в различных сферах – автомобильная промышленность, кабельная продукция, производство товаров народного потребления.

В автомобилестроении материал используется для изготовления ручек переключателей элементов изоляции салона, из него изготавливают амортизационные опоры шасси, солнцезащитные козырьки и декоративные элементы.

Полимер прекрасно подходит для изоляции проводки, в качестве оплетки силовых кабелей или для создания шлангов высокого давления.

Касаемо товаров народного потребления, то здесь материалу нет равных. Больше всего из ТПУ изготавливают обувных подошв. Они обладают высокой стойкостью к морозам (зимняя обувь), эластичностью и прочностью, а высокая эргономичность, износостойкость и антисептические свойства сделали эти подошвы основным элементом любой обуви (повседневная, защитная, спортивная).

При производстве товаров для спорта, туризма и отдыха термопластичные полиуретаны также играют важную роль. В качестве примеров можно привести наконечники для лыж, ботинки для зимних видов спорта (сноуборд, коньки), ролики для скейтов, различные крепежные и соединительные элементы.

Краткие итоги

ТПУ является на сегодняшний день одним из наиболее востребованных полимерных материалов. Обладая прекрасными конструктивными и технологическими свойствами, он используется в различных отраслях, начиная от обмотки силового кабеля, заканчивая декоративной накладкой в салоне автомобиля. Ключевая особенность контролировать и изменять свойства готового материала на стадии производства, открывает перед полимером в будущем практические неограниченные горизонты и сферы применения.

Полиуретан

Полиуретан (кратко ПУ) представляет собой полимер, отличающейся упругостью, износостойкостью. Полиуретановые продукты широко распространены на промышленном рынке благодаря широкому спектру прочностных характеристик. Эти материалы вытеснили изделия из резины, так как их можно эксплуатировать в агрессивных средах, при больших динамических нагрузках и в более широком спектре температур. Спектр рабочих температур для данного материала соответственно -60 °C — +110 °C.

На рынке промышленности полиуретан чаще всего представлен в виде твердых заготовок (листов, стержней). Но используются и более мягкие — вспененные формы полиуретана, а также материал в жидком виде.

Купить листовой полиуретан можно толщиной от 5 до 80 мм, размер листа – 50×50 сантиметров мм. Стержни — диаметром 20 – 200 мм при длине 400 – 600.

Полиуретановые изделия составляют серьезную конкуренцию металлическим, пластиковым и резиновым аналогам.

ПУ — современный, востребованный и безопасный полимер. Он эксплуатируется для производства разнообразных потребительских, промышленных товаров, которые делают нашу жизнь удобнее и при этом являются экологически безопасными.

Свойства, характеристики полиуретана

Полиуретан (ПУ), отличающийся высокой эластичностью, вязкостью, относится к группе эластомеров. Эти материалы способны удлиняться под нагрузкой (растяжение) и возвращаться в начальное состояние без структурных изменений после снятия нагрузки.

Если рассматривать пару «полиуретан — резина», то первый материал превосходит второй по:

  • эластичности — относительное удлинение при разрыве полиуретана в два раза больше;
  • прочности — прочность в два раза выше;
  • устойчивости к истиранию — износостойкость полиуретана в три раза больше;
  • стойкости к озону — не разрушается при взаимодействии с озоном.

Полиуретановые листы, стержни, другую продукцию отличают физико-химические свойства, которые определяют возможность их эксплуатации в различных сферах промышленности:

  • полиуретан нейтрален к ряду кислот, растворителей, поэтому его используют: в типографиях (валки печатающих устройств), химической промышленности, для хранения химических реактивов;
  • высокая твердость (около 98 ед. по шкале Шора) позволяет применять его вместо металла там, где существуют высокие механические нагрузки. Например: для изготовления ведущих элементов конструкций машин на гусеничном ходу;
  • у эластомера большая ударная вязкость, стойкость к вибрациям. Эти качества позволяют использовать его для производства ремней приводных, лент для конвейеров, пружин, сит для грохотов в горнодобывающей отрасли, демпферов, прочих изделий;
  • стойкость к повышенному давлению делает возможным использование для производства манжет, колец, втулок, вкладышей, сальников высокой прочности;
  • ПУ имеет низкую теплопроводность. Он сохраняет упругость при отрицательных температурах до -50 °C. Также работает при температурах до 110 °C и даже может выдержать непродолжительное увеличение температуры до 140 °C. Это дает возможность использовать полимер для изоляции холодильных складов, изготовления полиуретановых колес или колес, гуммированных (обрезиненных) полиуретаном;
  • из-за стойкости к воздействию бензина, масел вышеупомянутые гуммированные колеса более предпочтительны по сроку эксплуатации, чем каучуковые и резиновые. Также по сроку службы выигрывают полиуретановые уплотнения, используемые в нефтяной промышленности;
  • полиуретаны – диэлектрики, поэтому полиуретановое покрытие обеспечивает не только водо-, термо- , но и электроизоляцию;
  • химическая неактивность, стойкость к возникновению плесени, микроорганизмам делает предпочтительным эксплуатацию в пищевой промышленности, медицине;
  • полиуретановые листы, втулки, стержни, другие изделия способны подвергаться многократным деформациям без изменения прочностных свойств. Большой срок эксплуатации, надежность делают такую продукцию более востребованной, в сравнении с резиновыми аналогами. Для различных отраслей промышленности возможно изготовление колес, валков, роликов, валов, имеющих полиуретановое покрытие, а также гуммированных мельничных барабанов или непосредственно мелющих поверхностей.

Подведем итог. Полиуретановые детали мало подвержены процессу старения, стойки к воздействию окружающей среды, воздействию влаги, химических элементов, абразивному износу, коррозии. По своим свойствам они не уступают металлическим, пластиковым и превосходят резиновые изделия.

Полиуретан листовой

Листовой полиуретан — это прямоугольная пластина, изготовленная из упругого эластичного полимера. Качество полиуретановых листов регламентируется ТУ 84-404-78.

Методы изготовления полиуретановых листов — прессование, экструзия (выдавливание), литье. Поверхность листового полиуретана, в зависимости от эксплуатационных требований, может обладать как антифрикционными, так и противоскользящими свойствами. Свойства определяются химсоставом, особенностями структуры.

Чаще всего производят листы с шириной от 0,1 до 0,2 м, длиной от 1 до 1,5 м, толщиной от 20 до 300 мм. Данный размерный ряд может быть изменен по требованию заказчика.

Наиболее часто встречаются литьевой полиуретан СКУ-ПЛФ, СКУ-7Л.

Рассмотрим физико-химические характеристики литьевого полиуретана СКУ-7Л:

  • прочность при растяжении — 30 МПа;
  • условное напряжение при растяжении образца до 100% — около 2 МПа;
  • спектр рабочих температур — от -50 °C до 100 °C;
  • твердость по шкале Шора — 75-85 ед.;
  • плотность полиуретана — 1180 кг/м³;
  • относительное удлинение — 450%.

Уникальные свойства листовых изделий из ПУ (листов, плит, пластин), обусловленные их долговечностью, практичностью, делают их широко востребованными во многих промышленных сферах. Так, например, из листового ПУ производят такую продукцию:

  • строительная отрасль — нескользкие половые покрытия; части фасадов, устойчивые к вибрации;
  • конструирование машин, механизмов — детали, контактирующие с маслами, шины, втулки;
  • тяжелая промышленность — детали амортизаторов, футеровка;
  • легкая промышленность, например обувная — подошвы для обуви.

Полиуретан стержни

Полиуретан стержень — это цилиндрическая заготовка, изготовленная из износостойкого упругого полимера. Качество полиуретановых стержней сопоставимо с ТУ 2226-001-37455706-2011.

Методы изготовления стержней ПУ аналогичны методам производства листов ПУ: литье, экструзия, прессование.

Два основных габаритных размера стержней: диаметр от 20 до 300 миллиметров, длина, которая определяется по ТУ 84-404-78 косвенным методом. Основное условие — заготовка определенного диаметра не должна весить более 150 килограмм.

Уникальные свойства полиуретановых стержней, обусловленные возможностью синтезировать полимеры с различными свойствами (например, с разным показателем коэффициента трения), делают их широко востребованными во многих промышленных сферах. Так, например, из полиуретановых стержней производят такую продукцию:

  • строительная отрасль — элементы фасадов, крепежные детали, устойчивые к вибрационным нагрузкам;
  • производство машин, механизмов — детали, контактирующие с маслами, валы, втулки, подшипники;
  • медицина — имплантаты, протезы;
  • легкая промышленность, как пример — обувная, текстильная.

Вспененный ПУ (поролоны)

Представляет собой пористое, газонаполненное на 85-90% инертным газом синтетическое изделие. Зависимо от метода производства, состава – различается по степени эластичности. Может быть как мягким (поролон) так и жестким, который почти не подвержен деформации.

Широко востребован в промышленности, строительстве двухкомпонентный вспененный полиуретан – ППУ, который образуется путем смешивания двух компонентов. Реакция протекает очень быстро – в течение 5-10 секунд ППУ вспенивается, затем затвердевает. В результате получается легкая масса с низкой тепловой проводимостью, которая не гниет, не поддерживает самостоятельное горение, не подвергается воздействию влаги, щелочей, органических растворителей, слабых кислот. Вспененный ППУ очень востребован в качестве утеплителя, шумоизоляции. Прекрасно заполняет поры, не позволяя тем самым образовываться мостикам холода. Применяется в широком температурном диапазоне от -60°С до+140°С, практически не меняет своих свойств со временем.

Достоинства, недостатки

Используется в промышленности наряду с прочими материалами, такими как металл, резина, пластик. Одним из основных преимуществ ПУ является возможность получать изделие с необходимым регулируемым коэффициентом трения. Также следует отметить прочность, твердость, сравнительную легкость, способность к удлинению до 650%. Кроме этого ПУ — диэлектрик, устойчивый к атмосферным воздействиям, химическим веществам.

Полиуретан или металл?

Сравним пару «металл — полиуретан» для определения положительных свойств последнего. ПУ детали более эластичны, менее тяжелые, устойчивы к воздействию абразивов. Не проводит электрический ток, имеет звукоизоляционные свойства. Полиуретановые детали долговечнее, дешевле, чем аналогичные из металла. Применение ПУ в производстве требует меньших вложений во время эксплуатации, ремонта, что ведет к удешевлению конечного продукта.

Полиуретан или резина?

Пара «резина — полиуретан» выявляет следующие преимущества ПУ: устойчивость к высоким нагрузкам, загрязнениям, воздействию масел; способность быстрее восстанавливать форму после деформирования; высокую эластичность.

ПУ или пластик?

А рассматривая пару «пластик — полиуретан», можно отметить такие достоинства ПУ: устойчивость к механическим, ударным воздействиям, сохранение эластичности (даже в режиме низких температур); стойкость к действию абразивных составов. Также из полиуретана можно при необходимости сформировать более толстый слой, чем из пластика.

Основной недостаток полиуретановых листов, стержней, других изделий — сложность переработки, утилизации отходов.

Материал неустойчив к воздействию таких химических реактивов, как азотная, фосфорная, метановая кислоты. Кроме того, в условиях высоких температур, ПУ может разрушаться от длительного взаимодействия со щелочами. Полиуретановые детали могут изменять свои физико-химические показатели при эксплуатации в интервале температур отличном от рабочего.

Ряд изделий, которые изготавливают из ПУ, имеет существенные недостатки. К примеру, обувь с подошвой из полиуретанового материала считается «слабо дышащей». А лепнина, карнизы, выполненные из вспененного полиуретана, в процессе работы может быть легко повреждена из-за пористой структуры.

Изготовление полиуретана

ПУ изготавливают с помощью литья, прессования, выдавливания, заливки на специальном оборудовании. Полиол и изоционат, входящие в состав, представляют собой продукты, которые синтезированы из нефти.

На промышленном рынке используют следующие виды эластомера:

  • жидкий, вспененный (пенопласт, поролон);
  • твердый (лист, стержень, пластина);
  • напыляемый (полимочевина).

Для изготовления твердого ПУ чаще всего используют технологию литья в формы под давлением либо разлив жидкой расплавленной смеси в открытые матрицы без давления. Реже для получения твердого ПУ применяют технологический процесс выдавливания (экструзии).

Цена, размеры, вес

Итоговая стоимость полиуретановых листов определяется их толщиной, размерами, маркой, предприятием-изготовителем, общим объемом заказа, другими факторами (например, доставка). Оптовая цена всегда ниже розничной. Оптовая стоимость 10 мм полиуретанового листа (0,5×0,5м) — от 1878 руб. (импортного производства) до 2160 (отечественного). Пластины толщиной 40, 50 мм дороже – 8600 и 10760 руб/лист соответственно, габариты стандартные, 0,5×0,5 м. За полиуретановый лист толщиной 80 мм стандартных размеров придется оплатить 14800 руб, вес пластины будет составлять около 24,5 кг).

Вес полиуретана листового размером 0,5*0,5 метра (толщина, мм – вес, кг):

Оптовая цена полиуретановых стержней начинается от 94 руб/шт (длина 0,5м, диаметр 20 мм, вес – 240 гр., импортного производства). Стоимость 1 кг полиуретановых стержней (отечественных) – от 690 руб. Полиуретановый стержень диаметром 35 мм будет стоить 335 руб. за штуку, 50 мм – 665 рублей, 60 – 975, 80 мм – 1400 рублей, 100 – 2700, 150 мм – 6090, 200 мм – от 10810 рублей.

Цена на вспененный полиуретан начинается от 400 рублей за килограмм.

История

Опыты по получению универсального продукта, способного конкурировать с пластиком, резиной, металлом, велись независимо в США, Германии в период с 30-х до 40-х годов прошлого века. Химик из Америки У. Х. Карозерс изобрел искусственный каучук и нейлон, а известный германский химик-технолог О. Г. Байер считается изобретателем полиуретана. О.Г.Байер и его команда впервые синтезировали эластичные, твердые эластомеры-полиуретаны.

Промышленное производство материала было начато Германией в 1944 году, в Америке более чем на десять лет позже — 1957 год.

В СССР работать над проблемой синтеза полиуретана начали лишь в 60-е годы.

За время работы, как отечественный, так и импортный продукт претерпел множество изменений, направленных на улучшение качества, разработку материалов с уникальными характеристиками.

Применение

Полиуретановые листы, стержни, втулки, другая продукция, в силу своей универсальности, эксплуатируются в различных отраслях. Вот, некоторые из них:

  • строительство (термо-, водоизоляционные панели, листы, лепнина, карнизы);
  • химическая отрасль (клеи, герметики, лаки, краски);
  • бумажная, полиграфическая отрасль (валки, валики, покрытия поверхности);
  • производство машин, механизмов (узлы и детали машин, уплотнения, покрытия поверхности);
  • нефтегазовая (уплотнения, маслостойкие клапаны);
  • горнодобывающая отрасль (сита для грохотов, покрытия и мелющие части мельниц);
  • радиоэлектроника (изоляционные материалы);
  • легкая промышленность (бобины для ниток, ролики для скручивания, клеи, подложки);
  • медицина (катетеры, имплантаты, протезы);
  • пищевая отрасль (конвейерные ленты).

Итак, полиуретановые стержни, листы, другие изделия во многом по своим техническим характеристикам превосходят резины, обычные пластические массы, каучуки, даже металл, благодаря чему потребление данной продукции с каждым годом значительно возрастает. Открываются новые возможности применения.

Полиуретан – один из самых востребованных многофункциональных полимеров, конструкционных материалов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector