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

Жесткий пенополиуретан

Пенополиуретан: что это такое, где используют и каких видов бывает

Пенополиуретан – распространенный материал, который используют в самых разных сферах, начиная от набивки диванов и заканчивая теплоизоляцией жилых помещений. Поговорим более подробно, что он из себя представляет, как его получают и где используют.

Особенности материала

Пенополиуретан (сокращенно – ППУ) – это вспененный полиуретан. Полиуретан, в свою очередь, представляет собой разновидность пластмассы, которую получают из других химических соединений. Как правило, их получают из других полимерных веществ, которые изготовлены из бензиновых фракций нефти (например, толуола). В отдельных случаях для производства используют масла растительного происхождения (соевое, рапсовое, подсолнечное, конопляное). Это более экологичный, но более дорогостоящий метод.

Процесс производства пенополиуретана заключается в наполнении газом обычного полиуретана, пока он еще не затвердел. В результате этой процедуры доля газообразных веществ в смеси достигает 80 – 90%. Благодаря этому материал приобретает совершенно другие свойства, которые нехарактерны для обычного полиуретана. К ним можно отнести следующие.

  • Мягкость. Поскольку материал имеет пористую структуру, он относительно мягкий. Это позволяет использовать его в качестве набивки для мягкой мебели, игрушек, сидений автомобиля.
  • Теплоизоляция. Если в качестве газа-наполнителя использовать воздух, можно добиться того, что материал будет хорошо удерживать тепло. Это обусловило его широкое использование в строительстве в качестве теплоизолятора. Некоторые марки материала применяют даже в холодильном оборудовании.
  • Звукоизоляция. Благодаря пористой структуре пенополиуретан плохо проводит звуковые волны. Они задерживаются в микроскопических пузырьках воздуха, а затем ослабевают при прохождении перегородок между ними. Благодаря этому материал нашел широкое применение как звукоизолятор. Его используют в жилых домах, на производстве, в студиях звукозаписи.
  • Легкая промышленность. Твердые пенополиуретаны обладают высокой степенью прочности и малым весом. Из-за этого их широко используют в легкой промышленности. Так, из них изготавливают манекены, супинаторы для обуви с жесткой подошвой, пластмассовые игрушки.

Выделяют несколько разновидностей пенополиуретана, каждая из которых обозначается уникальным буквенным сочетанием.

  • ST. Расшифровка аббревиатуры – стандартный. Обладает средней мягкостью. Таким буквосочетанием маркируют поролон.
  • HL. Так маркируют жесткий материал. Обладает повышенной жесткостью по сравнению со стандартным.
  • EL. Состав повышенной эластичности.
  • HS. Мягкий. Обладает повышенной мягкостью по сравнению с другими марками.
  • HR. Высокоэластичный. Обладает высокой мягкостью и растяжимостью, однако при этом сохраняет степень прочности, близкую к жесткому.
  • LR. Мягкий состав, который обладает так называемым «эффектом памяти» и долго сохраняет деформацию после физической нагрузки. Способен равномерно распределять нагрузку.
  • RTC. Сетчатый, или ретикулированный. Отличительная особенность – разрушение части стенок пузырьков с газом.
  • Повторного вспенивания. Изготавливается из переработанных пенополиуретановых отходов. Может принадлежать к одной из названных выше марок. Обладает несколько худшими качествами.

Следует отметить, что буквосочетаниями марки чаще всего не ограничивают. Обычно к ним добавляют несколько цифр, которые делят продукцию на несколько подгрупп в рамках одной большой группы (например, ST 2535).

Пенополиуретан могут выпускать в различных формах, которые зависят от марки материала. Наиболее распространены следующие:

Технические характеристики

Ниже представлена характеристика технических характеристик пенополиуретана.

  • Плотность. Этот параметр зависит от марки материала и может быть самым разным. Наименее плотные составы имеют плотность от 5 килограммов на 1 кубический метр. Из-за этого такой материал не способе выдержать большой вес. Жесткие смеси имеют плотность 45 – 50 килограммов на кубический метр. Такой пенополиуретан способен выдержать значительную нагрузку.
  • Жесткость. Этот параметр обозначает способность материала к сопротивлению деформации. Тут разброс тоже довольно большой – некоторые марки почти не прогибаются под нагрузкой, другие настолько эластичны, что длительное время сохраняют деформацию после воздействия большого веса. Измеряют параметр в Паскалях. Для замеров устанавливают силу, которая способна сжать материал не меньше, чем на 40%.
  • Горючесть. Большинство доступного сегодня к приобретению пенополиуретана согласно действующим в настоящее время пожарным нормативом имеет индекс горючести Г2 и индекс воспламенения В2. Это означает, что материал – умеренно горючий и умеренно воспламеняемый. На практике это проявляется в том, что пенополиуретан очень трудно поджечь и он очень быстро потухает, если огонь не воздействует постоянно.
  • Влагопроводность. У большинства марок материала этот параметр составляет от 1% до 3% от общей массы в сутки. Это считается высоким показателем (по сравнению с другими материалами). Иногда его понижают за счет пропитки техническим маслом растительного происхождения (например, касторовым).
  • Паропроницаемость. Коэффициент паропроводности большинства марок пенополиуретана составляет 50. Для сравнения, он равен 40 – 50 у большинства марок бетона. Таким образом, это очень хорошее значение.
  • Теплопроводность. Средний показатель теплопроводность для большинства марок составляет от 0,02 до 0,04. Это очень неплохие цифры, поэтому пенополиуретан широко используют в качестве утеплителя в строительстве.
  • Стойкость к химическому воздействию. Материал устойчив к большей части воздействий химического характера, за исключением воздействия концентрированных кислот, а также высокомолекулярных органических растворителей (например, ацетона).

Таблица плотности и жесткости

Ниже представлена таблица, в которой показано соотношение жесткости и плотности базовых марок пенополиуретана.

Пенополиуретан: что это такое, состав, характеристики, свойства ППУ

Если вы ищете материал, что с гарантией утеплит стены, не став рассадником грызунов и насекомых – используйте пенополиуретан, отсюда возникает вопрос, а что это такое? Это полимерная пена, которая затвердевает и крепко схватывает любую поверхность, на которую была нанесена. Качество этого компонента выше, чем у многих аналогов современности. Рассмотрим подробнее.

Определение

Чтобы лучше разобраться, что такое ППУ, приведем краткое определение материала – это синтетическая пена с ячеистой структурой. Относится к разделу пластмассы, наполненной специальным инертным газом, и часто используется в строительстве и производстве.

Среди несомненных плюсов:

  • • многолетнее использование;
  • • простота эксплуатации;
  • • минимальная теплопроводность;
  • • прекрасная адгезия.

Это один из качественных утеплителей, который часто берут, чтобы улучшить конструкционные особенности дома. Некоторые поверхности покрываются газонаполненным пенополиуретаном сложной формы. У него большой срок жизни и его легко использовать на стройке.

Пенополиуретан (ППУ), состав и свойства

Получают его с помощью перемешивания двух жидких материалов:

Вещество взбивают, когда оно застывает, то в 90% застывшего результата оказывается газ. Так пена приобретает возможность использоваться для теплоизоляции. Она перестает пропускать холод и жару. Финальный продукт отличается структурно, область использования тоже разная. Это зависит от пропорциональности использованных жидкостей и добавок.

Так создается поролон – эластичный и мягкий наполнитель. Обычно он используется в качестве внутренней части для мебели: диванов, кресел и других мягких изделий. Марка зависит от двух показателей – насколько плотный и жесткий поролон.

Таблица плотности и жесткости

Наличие антипиреновой примеси превращает ППУ в жесткий пенополиуретан. У него повышенная плотность – от 30 до 85 кг/см3. Когда он готов, теряет эластичность. Но у него много других полезных свойств:

  • • используют для снижения уровня шума и теплоизоляции;
  • • для изоляции от влаги фундамента, если она выше 70 кг/см3.

Для строительных целей готовят ППУ из пары компонентов:

  • • Изоцианат – основа химического процесса, неизменная составляющая.
  • • Полиол – различаются в зависимости от целей.

Такие элементы влияют на скорость реакции, насколько сильно вспенится, какая будет плотность и горючесть в итоге.

ГОСТ 307302-2006 подтверждает, что вспененный полиуретан имеет Г3 класс – что это такое: он считается трудносгораемым, самозатухающим и трудновоспламеняемым.

Разновидности

Большинство предприятий могут производить разные виды:

  • • жидкий – продается в емкостях для напыления;
  • • жесткий – листы, скорлупы и панели;
  • • поролон – маты и рулоны готовой продукции.

Толщина и защитные свойства способны меняться в зависимости от целей. Характеристики позволяют готовить его прямо на строительной площадке. При изменении пропорций компонентов меняются особенности.

Поролон

Отличается низкой плотностью от 5 до 35 кг/м3. Сфера применения очень широка – от наполнителя мебели до подкладок в обувь и одежду, из них делают мочалки и прокладки на двери и окна.

ППУ жесткий

Основное место использование – строительство. Чаще его производят прямо на площадке – так экономятся ресурсы. С помощью специального оборудования рабочие смешивают компоненты в нужных пропорциях.

Так получается готовый пенопролиуретан, который не боится нефтепродуктов и воды, но опасается органических растворителей и других минеральных кислот. Существует более 30 марок разного назначения и плотности. ППУ могут применяться в одном виде для утепления, или в комплексе с аналогами другой частоты.

Сфера применения широка – от шумо- и теплоизоляции зданий до изоляционного слоя в холодильном оборудовании. Исключительно положительные отзывы.

Жидкий

Применяется для напыления на стенки и перекрытия. Благодаря более разжиженной консистенции стало возможным напылять его на стены под давлением для обеспечения изоляции. Незаменим, если нужно работать без утяжеления конструкции.

Таблица толщины

Свойства

На фото – пенополиуретан. Это вещество, которое успешно применяется в разных сферах жизни – строительстве, изоляции, паростойкости и влагостойкости. Это материал, который может использоваться под любым углом и ракурсом, так как быстро схватывается и крепко прилипает к поверхности, на которую нанесен. Он способен заполнить собой все щели и дыры до мельчайших. Увеличивается в объеме и экономно расходуется. Образует плотное монолитное покрытие с хорошими показателями прочности.

Пенополиуретан (ППУ) технические характеристики и свойства

По теплоизоляционным характеристикам пена превосходит множество аналогов. В качестве утеплителя ей сложно найти равных. Высокая плотность и адгезия делают возможности изолирования от холода еще выше. Они зависят от структуры материала. Жидкая форма имеет коэффициент от 0,019 до 0,035 Вт/м К, а ближайшая похожая – минеральная вата – 0,045 Вт/м К.

Паропроницаемость тоже на низком уровне – закрытые ячейки не пропускают пар внутрь. У минеральной ваты этот же показатель в 50 раз хуже. Пена защищает стены и перекрытия от вредного воздействия, удерживает внутри комнат нужную температуру и останавливает проникновение в стены частиц воды. Но под жидкостью или в прямом контакте с ней не рекомендуется его использовать, так можно вызвать реакцию гидратации.

Сравнение с минеральной ватой

Это ближайший аналог, более популярный дешевый и уступающий по ряду свойств. Прочность в момент сжатия у пенополиуретана находится на уровне 0,3, у минеральной ваты не рассчитывается, так как является очень гибкой и послушной материей.

ППУ может поглотить воды не более 10%, минвата не рассчитана на подобную нагрузку и сама имеет постоянные 4% влажности. Сопротивляться набуханию от жидкости она не будет, поэтому в жилых домах ее использовать не рекомендуется.

Поговорим о максимальном сроке службы. Пена прослужит минимум 40 лет, а уровень иного вещества не превышает и 10. Слежавшаяся минвата становится просто вредной прокладкой, от которой нет пользы.

ППУ не содержит опасных испарений, формальдегидов и фенолов, как более дешевый его аналог в 6% нежелательных соединений, и полностью безопасен. Он устойчив к воздействию агрессивной среды и отлично сопротивляется грызунам и насекомым. Пенополиуретан не выделяет в воздух волокна, минвата содержит аллерген для многих людей и азоноразрушающие газы.

Таблица: 12 характеристик

В зависимости от показателя разделяют:

  • • С – самостоятельно затухающие;
  • • ТС – трудносгораемые;
  • • ТВ – трудновоспламеняющиеся.

Чтобы повысить огнестойкость, обычно добавляют специальные вещества в состав. Важно точно знать, какие можно положить, но лучше это доверить специалистам, а не делать самостоятельно.

Полезные свойства

Как и любой другой материал, пена имеет свои преимущества и недостатки.

  • • Легкость. Используется на чердаках, крышах, легких строениях. Не делает тяжелой конструкцию.
  • • Не нуждается в крепежных элементах и дополнительных деталях.
  • • Нет «мостиков холода». Бесшовная теплоизоляция.
  • • Быстро наносится. Не нужно готовиться дополнительно, проводить часы рядом со стройкой.
  • • Можно работать с материалом при температурном режиме от -200 до +200 градусов.
  • • Выдерживает перепады температуры и влажности, устойчив к морозам и жаре.
  • • Не реагирует на большинство щелочей, кислот и солей.
  • • Отличное сцепление с поверхностью.

В жидком виде подходит для наполнения пустот. Заполняет межстенные пространства без разбора перекрытий – просто вливается в отверстие.

Минусы

Расскажем о том, как выглядит пенополиуретан. Это застывшая пена с мелкими порами или без них в зависимости от типа смешивания. Но у него есть и минусы:

  • • Не выдерживает постоянного воздействия ультрафиолета. Необходимо ограждать от прямых солнечных лучей. Сверху следует крепить покрытие.
  • • Наносится только на сухую и теплую поверхность. Перед нанесением следует очистить стену или пол от мусора и ржавчины, чтобы усилить сцепление.

Не горит, но способен тлеть под воздействием высоких температур. Теплоизоляция будет портиться, поэтому в бане, сауне и печах не рекомендуется использовать.

Материал ППУ что это такое для здоровья

Когда пена застыла и находится в стене, никакого вреда не несет. Но в процессе производства нужно соблюдать все требования техники безопасности. Нельзя смешивать компоненты без:

  • • реактивы должны быть проверенные и сертифицированные;
  • • место – не продуваемым;
  • • оборудование – качественным.

Если соблюдать все условия, то пенка получится безопасной.

Область применения

Чаще применяется в строительстве. Это удобный и качественный способ справиться с щелями и создать изоляцию в любом помещении. Материал легкий, поэтому может распыляться в деревянных конструкциях, холодильниках разного назначения и приборах.

Активно используют в ракетном и космическом строении. С добавлением пены строятся машины и корабли. Поролон – в мебели, мочалках и других средствах постоянного использования.

Как монтируется

Один из наиболее распространенных способов – напыление. С помощью такого метода материал отлично держится и экономно расходуется, подходит для конструкций со сложной геометрией, выступами и углублениями. Чтобы процесс прошел успешно, нужно:

  • • Проконтролировать, чтобы стена или другая поверхность была сухой.
  • • Нет высокой влажности, дождя, града или снега.
  • • Ветер не превышает слабые 5 м/с, а лучше от него оградить рабочую зону.
  • • Проследить, чтобы область покрытия была теплой – не ниже +10 градусов.
  • • Смесь нагреть – около +18-25 градусов в момент нанесения, с холодной тяжело работать и держится она плохо.
  • • Наносить слоем не больше 3-5 см, если требуется толще – в 2-3 приема после высыхания.

Помещение обязательно должно проветривается. Человеку следует надеть специальный костюм, маску и респиратор. Начинайте со сложных участков: труб, выпуклых или вогнутых частей, люков вентиляции или коробок разводки электрики.

  • • Наносить состав рекомендуется в несколько слоев. Так будет эффект значительнее и выше адгезия. Важно проследить, что предыдущий слой полностью высох. Особенно значимо на стенах с признаками разрушения. Здесь он ляжет неровно и потребуется 2-3 дополнительных напыления, чтобы выровнять площадь.
  • • Перед покупкой стоит проконсультироваться со специалистом, чтобы выбрать правильную марку ППУ с нужной непроницаемостью. Это сэкономит деньги и время, потраченное на ремонт. В компании «МПласт» вы можете приобрести качественный материал высокой прочности.
  • • Если проводить нанесение пенополиуретана с учетом всех требований и советов, то на поверхности появится покрытие, которое прослужит много лет и будет выполнять свои задачи до конца службы.

С помощью этого материала утепляют фундамент и наружные стены при необходимости.Им же обрабатывают трубы магистралей для сохранения в них тепла. Монтируют на балконах и лоджиях, используют внутри игрушек и губок для мытья посуды. Это крупная часть производства, которая задействована в разнообразных сферах. Приобрести его несложно, нанести – тоже. Результат получается качественным, сохраняет полезные свойства много лет при правильном обращении.

Жесткий пенополиуретан: Характеристики материала листового- что это такое? +Фото и Видео

Возможные области применения жесткого пенополиуретана и его характеристики. Химические чудеса света – как же их много стало в последнее время. Одним из таких чудес является изобретение нового, до этого не существовавшего вида полимера, который стал известен миру как жесткий пенополиуретан. Его делают из продуктов нефти при специальной химической обработке и переработке. У него ячейковая структура, в каждой из которой есть небольшие пузырьки газа.

Благодаря варьированию пропорций элементов в составе получается делать разные виды пенополиуретана с разными размерами ячеек. Они отличаются по толщине стенок ячеек. Так, в продаже можно встретить мягкие и жесткие пенополиуретаны, которые отличаются по прочности и эластичности.

Общие сведения

Разработка продукта

Благодарить за создание этого уникального элемента можно немецких ученых, а разработкой руководил Отто Байер. И ведь действительно, благодаря тому, что были созданы новые технические характеристики, материал имеет неоспоримое преимущество над другими по своим достоинствам, а его использование дает возможность использовать материал в разных областях.

Разновидности пенополиуретана

В целом есть следующая классификация, которая была основана по прочности ячеек:

  • Стандартный.
  • Повышенной жесткости.
  • Очень мягкий и мягкий.
  • Высокоэластичный и вязкоэластичный.

Жесткий пенополиуретан используют при строительстве, ремонте, при утеплении помещения и в других областях. За все время существования было проведено множество исследований характерных особенностей, в том числе и искусственное состаривание материала. Так, есть официальные данные, что минимальная продолжительность эксплуатации – 50 лет. Чтобы применение было успешным, следует избегать контактов с сильными минеральными кислотами и органическими растворителями. Материал признан устойчивым к действию нефтепродуктов и воды.

Интересно, что открытие полимера было произведено в 19370ом году, но свой настоящий триумфальный взлет, массовое распространение и применение было датировано примерно в середине 60-х годов. По характеристикам жесткий пенополиуретан был разделен на более 30-ти модификаций, которые отличаются по технологии и сферам применения.

Технические характеристики жесткого пенополиуретана

Среди подобных пенообразных полимеров достаточно сложно найти такой материал, который будет объединять в себе такое количество преимуществ:

  1. Высокий уровень шумопоглощения.
  2. Высокая способность к теплоизоляции.
  3. Низкий уровень влагопоглощения.
  4. Материал устойчив к негативному воздействию веществ.
  5. Обладает низким уровнем горючести.
  6. Материал экологичный и безопасный для здоровья человека.
  7. Большой срок эксплуатации.
  8. Возможность работы при температуре от -200 градусов до +200 градусов.

Теплопроводность как характеристика жесткого пенополиуретана зависит от того, какой размер у ячеек, из которого он состоит. Но тем не менее, по сравнению с другими видами теплоизоляторов ППУ – явный лидер по уровню теплопроводности, и в этом ему уступают даже виды минеральной ваты.

Толщина слоя изоляции определяет шумопоглощение, а также воздухопроницаемостью и эластичностью. Способность жесткого пенополиуретана к задержке звука во многом зависит от того, насколько материал жесткий и от частоты звуковых колебаний. Для лучшей защиты рекомендуют использовать полуэластичный тип ППУ.

Еще отметим, что материал устойчив к химическому воздействию, и поэтому смог превзойти в этом плане даже пенополистирол. Он может выдержать воздействие химического едкого пара в определенных концентрациях, не будет разрушен из-за воздействия спиртов, масел, бензина, устойчив к влиянию кетонов и эфиров, а также полуразбавленных кислот. Если на какой-то металл нанести слой жесткого пенополиуретана, это даст дополнительную защита. Она будет варьироваться в зависимости от модификации материала.

Высока и влагостойкость. Она тоже во многом зависит от рецептуры, по которой делают пенополиуретан. Прямая зависимость – чем выше плотность, тем меньше поглощение воды, и наоборот. Для повышения влагостойкости нужно добавить гидрофобизаторы. К примеру, если в состав пенополиуретана добавить касторовое масло, водопоглощение будет уменьшено в 4 раза!

Горючесть пенополиуретана

По этой характеристике материал можно отнести к веществам с низким уровнем горения. Благодаря использованию разных добавок получилось увеличить огнестойкость. По стоимости будет куда дороже изменять химическую формулу, а более подходящий вариант – добавки фосфорных соединений или галогенов в состав. Это дает возможность получить практически невозгораемый материал. Для повышения этой характеристики и при этом не увеличивая его стоимость, можно нанести поверх ППУ покрытия еще и дополнительное огнестойкое. Это хороший вариант для помещения, где риск возгорания высок, особенно это актуально в производственных помещениях.

Плотность жесткого пенополиуретана варьирует в зависимости от того, по какой технологии материал был изготовлен. Те материалы, которые имеют высокий показатель удельного веса, т.е. до 80кг/м 3 немного дороже, а с меньшей плотностью дешевле.

Производитель дает гарантию срока службы до 30-ти лет, хотя настоящий срок службы намного больше. Японские и американские специалисты изучили все технические характеристики тех образцов, которые были использованы еще в 70-е годы прошлого века. Как вывод – характеристики материала со стен и крыш остались неизменными. Не пострадала и химическая устойчивость, а также теплоизолирующие свойства.

Использование пенополиуретана

По экологическим и техническим характеристикам пенополиуретан полностью безопасен для здоровья человека после застывания.

Обратите внимание, что при первых попытках использования нового в то время материала было запланировано использовать его для интерьера без особых перспектив.

К преимуществам технических характеристик материала в роли утеплителя для всевозможных конструкций можно отнести замечательную особенность материала «прилипать» абсолютно ко всем поверхностям в независимости от материала изготовления и способы покрытия. Благодаря особым характеристикам напыляемого пенополиуретана его можно нанести на любой материал: стекло, бетон, дерево, металл и неважно, горизонтально или де вертикально расположена конструкция. Отметим и то, что жесткий пенополиуретан имеет высокий уровень адгезии и достаточно удобен в применении, его не требуется закреплять на поверхности или обрабатывать каким-либо веществом перед тем, как нанести покрытие.

Благодаря небольшому весу ППУ никак не утяжеляет утепленную конструкцию, а это огромный плюс в строительстве. Еще за счет покрытия из пенополиуретана плотность конструкции становится выше. Он одинаково хорошо переносит и низкие/высокие температуры, что дает возможность использовать материал и снаружи, и внутри производственных и жилых помещений.

В отличие от других видов утепления пенополиуретан не создает щели или швы, которые требуется дополнительно заделать. Наоборот, все пространство вокруг утепляемой конструкции он заполняет, герметизирует различные труднодоступные для разных видов утепления места, и к тому же, не требует использование дополнительных средств для фиксирования к конструкции утепления.

Материал обойдется достаточно дешево при транспортировке и хранении за счет использования компактных исходных данных. Характеристики ППУ идеальны для мягкой мебели, часто его используют как упругий наполнитель в сидениях, подушках, креслах и диванах. Поролон смог вытеснить хлопковую набивку и вату их обихода, элементов интерьера и одежды. Поролон же используют для многих бытовых нужд, и мало какой полимер может стать заменителем по характеристикам.

Его используют также в качестве наполнителя при обивке мебели, для утепления обуви и одежды, в качестве мягкой упаковки, чтобы защитить ценные и хрупкие предметы от ударов при перевозке. Производство пенополиуретановых изделий смогло превысить производство полиэтилена и полиэтилентерефталата вместе.

Недостатки

Но нет ничего идеального, и помимо множества положительных сторон есть и некоторые отрицательные, а именно:

  • Это далеко не самый стойкой материал по отношению к действию ультрафиолета, требуется использование защитного слоя штукатурки, перекрытие панелями или окрашивание.
  • Применение ограничено в тех местах, где доступно чрезмерное нагревание поверхности или высокая опасность возникновения возгораний.
  • При использовании напыления стоимость достаточно высокая.
  • Пену можно нанести лишь на теплую и сухую поверхность, а это ограничивает применение на открытой строительной площадке зимой.

Заключение

Из всего вышеописанного можно сделать вывод – хотя у материала есть некоторые недостатки, их полностью перекрывают все достоинства, которыми обладает жесткий пенополиуретан.

Пенополиуретаны ППУ

Пенополиуретаны (вспененные полиуретаны, ППУ) – это газонаполненные полиуретаны, жесткие или эластичные.

Состав пенополиуретанов

Композиции для производства пенополиуретанов содержат изоцианаты, гидроксилсодержащие олигомеры, воду, катализаторы, эмульгаторы, а в некоторых случаях наполнители, красители и антипирены.

В состав композиций для производства эластичных пенополиуретанов входят простые олигоэфиры с молекулярной массой 750 — 6000, синтезируемые из окисей алкиленов (этилена, пропилена), тетрагидрофурана и гликолей. Реже используют сложные олигоэфиры дикарбоновых кислот (адипиновой, себациновой, янтарной) и гликолей (например, диэтиленгликоля). Жесткие пенополиуретаны получают из простых олигоэфиров разветвленной структуры на основе окисей алкиленов и триолов (глицерина, триметилолпропана и др.) или сложных олигоэфиров на основе дикарбоновых кислот (адипиновой, фталевой и др.) и триолов или их смесей с диэтиленгликолем. Плотность образующихся пенополиуретанов зависит от соотношения изоцианатов и гидроксилсодержащих олигомеров в исходной смеси. При избытке изоцианатов пенополиуретаны содержат больше мочевинных групп, чем при недостатке изоцианатов, когда образуется больше уретановых групп. Поскольку полимочевины обладают более низкой плотностью 1,05—1,23 г/см 3 ), чем полиуретаны 1,28 г/см 3 ), в первом случае получаются пенополиуретаны с меньшей плотностью.

Получение пенополиуретанов

Пенополиуретаны получают взаимодействием ди- или полиизоцианатов с простыми или сложными гидроксилсодержащими полиэфирами в присутствии воды и катализаторов. Вспенивающим агентом служит диоксид углерода (СО2), выделяющийся в результате реакции изоцианатов с водой:

В качестве катализаторов в большинстве случаев применяют третичные амины и оловоорганические соединения. Кроме указанных компонентов в рецептуры пенопластов вводят вспомогательные вещества — стабилизаторы пены, дополнительные вспенивающие агенты (например, фреоны), красители и др.

Пенополиуретаны можно разделить на две группы:

  1. эластичные пенопласты на основе полиэфиров линейного или слегка разветвленного строения;
  2. жесткие пенопласты на основе сильно разветвленных полиэфиров, образующих полимеры с большей степенью сшивания.

Плотность вспененных полиуретанов регулируют, изменяя содержание воды. Чем больше вводится воды, тем меньше кажущаяся плотность пены. Например, при получении эластичных пенополиуретанов с кажущейся плотностью 32 кг/м 3 приблизительно 75% изоцианатных групп реагирует с водой и лишь около 25% взаимодействует с гидроксильными группами полиэфира.

В результате протекания побочных реакций при синтезе пенополиуретанов наряду с уретановыми образуются и другие связи. Так, первичная аминогруппа, образующаяся при взаимодействии изоцианатов с водой, способна вступать в реакцию с изоцианатной группой:

Продуктом реакции является замещенный карбамид, который содержит подвижный атом водорода при азоте и способен взаимодействовать с изоцианатами, вследствие чего при повышенной температуре может происходить сшивание отдельных макромолекул полимера («карбамидное» сшивание):

Поперечные связи могут образовываться также при взаимодействии изоцианатных и уретановых групп а также при тримеризации изоцианатных групп, остающихся в макромолекулах, в замещенные изоцианураты:

Взаимодействие изоцианатных групп с гидроксилсодержащими олигомерами и водой — конкурирующие реакции. Роль катализатора сводится к регулированию скорости указанных выше реакций. При этом выделение газа и рост полимерных молекул должны происходить с такими скоростями, чтобы газ оставался в полимере, и образовавшаяся пена была бы достаточно прочной и не опадала.

Наиболее часто в качестве катализаторов применяют соединения олова (олеат и октоат, соли дибутилолова и др.), регулирующие реакцию образования уретановых звеньев, и третичные амины (триэтиламин, триэтаноламин, диметилбензиламин и др.), катализирующие реакции образования трехмерной структуры и выделения углекислого газа. На практике используют каталитическую смесь, состоящую из соединения олова и одного или нескольких аминов. Вспенивать полиуретановую композицию можно также легкокипящими жидкостями, обычно фреонами.

Химизм образования эластичных и жестких пенополиуретанов одинаков. Жесткие пены отличаются от эластичных тем, что состоят из полимеров с большим числом поперечных связей. В жестких пенополиуретанах средняя «молекулярная масса» структурной единицы, приходящаяся на один узел разветвления сетки, составляет 400 — 700, в эластичных пенополиуретанах — 2500—20 000. Поэтому композиции для производства эластичных пенополиуретанов не содержат трифункциональных гидроксилсодержащих олигомеров (или содержат их в небольшом количестве), а также содержат меньше третичных аминов.

Обязательным компонентом композиции является эмульгатор, который способствует высокой степени диспергирования компонентов в массе и выполняет роль стабилизатора пены в момент вспенивания. Для этого используют сульфоспирты, сульфокислоты, кремнийорганические жидкости и др. Некоторые стабилизаторы (например, парафиновые углеводороды, кремнийорганические жидкости) определяют характер (открытые или закрытые) и размер образующихся пор.

В качестве антипиренов применяют трехокись сурьмы, трихлорэтилфосфат, порошкообразный поливинилхлорид и др. Для окрашивания пенополиуретанов пригодно большинство органических красителей. Наполняют пенополиуретаны тальком, керамзитом, суспензионным полистиролом, волокнами различной природы.

Пенополиуретаны производят при помощи вспенивания композиции газами, выделяющимися в результате реакций между компонентами исходной смеси (см. выше), или с помощью легкокипящих жидкостей. Поскольку при образовании пенополиуретана по первому методу выделяется значительное количество тепла, внутренние слон крупногабаритных изделий могут обугливаться. Поэтому первый метод применим только для изготовления изделий небольшой толщины.

Во втором методе выделяющееся тепло затрачивается на испарение легкокипящей жидкости, что позволяет предотвратить местные перегревы и обугливание пенополиуретанов

В промышленности пенополиуретаны получают двумя способами:

Одностадийный способ производства пенополиуретанов

По одностадийному способу все компоненты — диизоцианат, полиэфир, воду, катализатор, стабилизатор, эмульгатор — помещают в смеситель одновременно и перемешивают в реакционном аппарате с мешалкой. Пенообразование наступает сразу же, подъем пены начинается приблизительно через 10 с и завершается через 1—2 мин. Окончательное отверждение пены продолжается от нескольких ч до нескольких суток.

Двустадийный (форполимерный) способ получения пенополиуретанов

При двухстадийном (форполимерном) способе производства пенополиуретанов сначала проводят реакцию диизоцианата с олигоэфиром (полиэфиром), а полученный форполимер затем превращают в пенополиуретан при смешении с водой или амином. Изготовление пеноиолиуретановых изделий осуществляют по непрерывной или периодической схеме (заливкой в бумажные формы), а также напылением.

Эластичные пенополиуретаны

Эластичные пенополиуретаны выпускают на основе сложных и простых полиэфиров. Наиболее распространенным их представителем является поролон. Сырьем для его производства служит сложный полиэфир на основе адипиновой кислоты, диэтиленгликоля и небольших количеств триметилолпропана, смесь толуилен-2,4- и толуилен-2,6-диизоцианатов ( 65: 36 ), а также вода.

Технологический процесс получения поролона блочным способом (рис.1) состоит из стадий подготовки сырья, вспенивания полиуретана, изготовления, вызревания и переработки поролоновых блоков.

Подготовка сырья заключается в приготовлении активаторной смеси. Смесь готовят в смесителях 3 , в которые из промежуточных емкостей 1 через мерник 2 подают катализатор (диметиланилин), эмульгатор (натриевые соли сульфокислот), добавку, регулирующую размер пор (парафиновое масло), и воду.

Приготовленную активаторную смесь, сложный полиэфир и смесь толуилендиизоцианатов непрерывно вводят в смесительную головку машины УБТ-65 ( 4 ). Полученная смесь через сливной патрубок поступает тонкой струей на непрерывно движущуюся бумажную форму, в которой образуется пена.

Вспенивание происходит без подвода тепла и заканчивается примерна через 1 мин. Форма с пеной передвигается на транспорте через туннель с сильной вентиляцией, где из пены интенсивно выделяются газы. При выходе из туннеля форма попадает на рольганг 5 , с которого поступает в сушильную камеру 6 , а затем в машину 7 для нарезки блоков. Блоки укладываются штабелером 8 на этажерки 9 и передаются в камеру 10 на вызревание. При этом реакции между компонентами пены заканчиваются, пена отверждается и приобретает необходимую прочность. Вызревание продолжается около 12—24 ч при непрерывном обдувании блоков воздухом комнатной температуры. Готовые блоки перерабатывают на резательных станках 11 в листы и упаковываются .

Некоторые свойства пенополиуретанов в зависимости от состава композиции ( I — IV ) приведены ниже:

0 0 vote
Article Rating
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
×
×
Adblock
detector