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.

Свойства полиуретана

Полиуретан – это класс синтетических полимеров, состоящих из молекул с уретановыми группами. Химические свойства этой группы материалов зависят от их молекулярной структуры. Однако общими свойствами полиуретана являются высокая эластичность и вязкость, что позволяет отнести их к группе эластомеров.

Эластомеры – это упругие материалы, которые могут значительно растягиваться и возвращаться в исходное положение, аналогично резине. При этом полиуретаны отличаются высокой прочностью и широким диапазоном эксплуатации – от минус 60 до плюс 80 градусов Цельсия.

Список свойств полиуретанов:

1. Повышенная твердость – позволяет использовать материал при сильных механических нагрузках.

2. Износостойкость – материал устойчив к абразивным воздействиям.

3. Высокая эластичность при высокой твердости – значение прочности может доходить до 50 МПа, что обеспечивает устойчивость к деформациям.

Также полиуретан не подвержен образованию микроорганизмов и плесени, а также устойчив к маслам и растворителям. Из данного материала можно легко изготовить изделия любой формы и размера, используя метод литья.

Интересный факт: впервые полиуретан был синтезирован в 1930-х годах немецким ученым Отто Байэром, который смог создать материал, превосходящий по характеристикам все ранее известные пластмассы. Массовое производство полиуретанов началось в 60-х годах благодаря американским компаниям Union Carbide и Mobay Chemical Corporation.

Материал, известный как полиуретан, имеет много преимуществ перед альтернативными материалами, такими как резина, металлы и пластик. По сравнению с резиной, медленнее стареет, выдерживает большие нагрузки, быстрее восстанавливает форму при деформациях, обладает большей эластичностью и устойчив к воздействию масел. Полиуретану гораздо меньше прилипает грязь. Когда сравнивают с металлическими поверхностями, материал обладает большей эластичностью, меньшим весом, не проводит электричество и устойчив к воздействию абразивов. При рассмотрении стоимости и долговечности полиуретан также выигрывает. Если говорить о применении в производстве и различных механизмах, то полиуретан позволяет удешевить процесс производства, а полученные с его применением механизмы обладают меньшим уровнем шума. Оборудование из полиуретана требует меньших затрат на обслуживание и ремонт, нежели металлические аналоги.

В 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 пластика из полиуретана толстые слои легче формируются.

Полиуретан имеет множество преимуществ, таких как:

• Низкая масса, дающая возможность уменьшения веса изделий.
• Устойчивость к атмосферным воздействиям и различным химическим веществам.
• Диэлектрические свойства.
• Программируемый коэффициент трения, что дает 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.

Тем не менее, к абсолютным минусам полиуретана относится трудность его переработки и утилизации. При его использовании в подвеске, например, сравнительно жесткой по сравнению с резиновой, полиуретановые сайлентблоки становятся недостаточно устойчивыми к скручиванию при высоких нагрузках и при низких температурах могут легко разрушаться, так как становятся чересчур твердыми и хрупкими. Когда используется в декоре и лепнинах, вспененный полиуретан может давать трещины из-за своей пористой структуры, а рисунок может ложиться нечетко. Полиуретан, который широко используется при изготовлении обуви, также обладает недостатком в отсутствии воздухопроницаемости.

Переработка полиуретана и производство полуфабрикатов на его основе

Для создания изделий из полиуретана используются разные технологические методы, включая литье, экструзию, прессование и заливку на стандартном оборудовании. Метод литья не требует сложных и дорогостоящих форм, в отличие от других материалов. Полиуретан представлен на рынке в нескольких формах: жидкий, вспененный (поролон, пенопласт), твердый (в виде листов, пластин, стержней и т.д.) и напыляемый (полимочевина).

На сегодняшний день полиуретан занимает одно из лидирующих мест среди полимеров в крупнейших отраслях промышленности. Согласно оценкам компании Labyrinth Research&Markets, в 2015 году мировое производство полиуретана составило 21,3 миллиона тонн, а к 2020 году ожидается увеличение до 30 миллионов тонн. В отрасли наблюдается стабильное развитие, опережающее темпы роста мирового ВВП. В России объем рынка полиуретана в 2014 году составил 270 тысяч тонн, из которых 150 тысяч тонн было импортировано, а 120 тысяч тонн произведено в России. При этом 84% приходится на вспененный полиуретан (38% - жесткий, 46% - мягкий). Наибольший спрос на этот вид полимера наблюдается в мебельной промышленности (34%), автомобильной индустрии (22%), строительном секторе (22%), трубопроводном транспорте (8%) и холодильной промышленности (7%).

Главные игроки рынка:

• Covestro
• Bayer
• BASF
• Yantai Wanhua Polyurethanes
• Huntsman
• Dow
• NPU
• MITSUI
• Hebei Cangzhou Dahua
• Perstorp

Среди российских производителей стоит выделить «Европласт», «Уретан Тех», и «СОМЭКС».

Применение продукта из полиуретана и изделий из него:

• Жидкий и в виде спрея: можно использовать для покрытия поверхностей бетона, кузовов, люков, резервуаров, тоннелей. Также он может использоваться для гидроизоляции крыш и изготовления лакокрасочных изделий, клеев и герметиков. Еще одно применение - для изготовления форм для литья из бетона, гипса, воска, в том числе для производства небольших скульптур, декора и архитектурных элементов.
• Пенополиуретан: используется для производства пористых утеплителей и наполнителей.
• Листовой: использование в производстве футеровочных элементов, прессовых штампов, опорных поверхностей роликов, валиков, колес и т.д.

Материал полиуретана широко используется в разных сферах промышленности:

• Тяжелая промышленность (например, амортизирующие прокладки для станков и агрегатов).
• Строительная промышленность (выделяют вибростойкие полы, антискользящие покрытия и фасадные системы).
• Автомобильная промышленность (шины, сайлентблоки, валы, ролики, пружины, втулки, подшипники, маслостойкие детали и т.д.).
• Производство мебели (изготовление матрасов и крепежных элементов).
• Текстильная и обувная промышленность (производство ковриков, искусственных кож и подошв).
• Медицинская промышленность (имплантаты, презервативы, протезы) и многие другие.

В целом, полиуретан - очень распространенный материал, который применяется практически во всех сферах производства. Особенно он востребован в строительной, мебельной и автомобильной промышленности.

Цена на полиуретан: как она формируется

Стоимость полиуретана определяется несколькими факторами, среди которых фирма-производитель и вид материала являются наиболее важными. Например, цены на листовой полиуретан в значительной мере зависят от его толщины и размеров.

Так, лист размером 0,5 х 0,5 м и толщиной 5 мм будет стоить не менее 1100 рублей, а оптовая цена составит от 500 до 900 рублей. Стоимость пластин толщиной 10 мм может варьироваться в диапазоне от 1000 до 1700 рублей, а 20 мм пластина может стоить от 2000 до 3500 рублей. За 80 мм пластину придется заплатить не менее 12 000 рублей.

Стоимость полиуретановых стержней также зависит от их размера: 20 мм стержень может стоить около 80 рублей за штуку, а за 35 мм — 300 рублей. Стержень диаметром 50 мм может обойтись в 400 рублей, а за 100 мм придется заплатить 1600 рублей, а за 200 мм - 9800 рублей.

Жидкий ПУ, в свою очередь, будет стоить от 300 до 500 рублей за 1 кг.

Стоимость вспененного полиуретана будет зависеть от его происхождения; так, полиуретан отечественного производства будет стоить около 400 рублей за 1 кг, в то время как иностранная продукция может обойтись в 1000-2000 рублей за 1 кг.

Полиуретан - материал с уникальными свойствами, которые во многом превосходят резину, каучук, пластик и даже металл. Расширяются сферы его применения, и его потребление в мировой промышленности увеличивается из года в год. На российском рынке продается полиуретан отечественных и зарубежных производителей, поэтому цены могут существенно варьироваться. Кроме того, необходимо учитывать, что производство полиуретана в России связано с импортом химических компонентов.

Фото: freepik.com