О пенополиуретане.

 



Впервые разработкой полимерных материалов полиуретанов занялись ученые Германии в 1935 году, а в 1937 году Отто Байером был получен первый жесткий полиуретановый пенопласт. Промышленное производство пенополиуретанов на основе сложных полиэфиров было организовано в Германии в 1944 году, а их аналогов на основе более дешевых простых полиэфиров - в США в 1957 году. С 1955 года в Европе началось массовое производство эластичных ППУ.


Пенополиуретан обладает уникальным свойством предотвращения распространения огня: он плавится только в зоне открытого воздействия пламени. Именно эта способность ППУ стала причиной широкого применения данного материала в 50-х годах XX столетия в сфере ВПК развитых стран. Разветвленная ячеистая структура ППУ использовалась в военной авиационной промышленности для облегчения конструкций и защиты топливных систем боевых самолетов от возгорания и взрыва при их поражении.


Сегодня пенополиуретан активно используется в танках, БТР, БМП, где под броней располагают защитный слой ППУ. Это позволяет наиболее эффективным способом защитить экипаж как от морозов, так и от зноя. Одновременно ППУ служит в качестве пассивной защиты от воздействия зажигательных снарядов. Изоляция оплавится в месте поражения, но распространения огня по плоскости не произойдет.


Резкое повышение цен на нефть в 1974 и 1976 гг. и последовавший за этим энергетический кризис заставил европейские страны и США разработать национальные энергетические программы, стимулирующие рациональное использование энергоресурсов в большинстве областей деятельности. Наряду с развитием традиционных и альтернативных источников энергии на первый план были поставлены меры по экономии энергоресурсов.


С этого времени в США и Западной Европе широкое применение получают системы теплоизоляции пенополиуретаном . Долговечность ППУ оценивается в 25 - 30 лет. На практике же в Германии, США, Канаде, Швеции, Японии специалисты разбирают конструкции стен, крыш, фундаментов, , залитых в 70-х годах прошлого века, и корректно формулируют - «свойства не изменились». Так, в научно-исследовательском институте теплоизоляционных материалов (Мюнхен, ФРГ) подвергли испытаниям три кровельные конструкции, утепленные жестким ППУ (слой утеплителя составлял на одной конструкции 60 мм и 30 мм на двух других, кажущаяся плотность ППУ 30-35 кг/м3). Как следует из данных этих испытаний, после 10-летней эксплуатации ни теплопроводность, ни влагосодержание пенопластов практически не увеличились.

 

Пенополиуретан (ППУ) является неплавкой термореактивной пластмассой с ярко выраженной ячеистой структурой. Только 3% от объема пенополиуретана занимает твердый материал, образующий каркас из ребер и стенок. Эта кристаллическая структура придает материалу механическую прочность. Остальные 97% объема занимают полости и поры, заполненные газом с чрезвычайно низкой теплопроводностью, причем доля замкнутых пор достигает 90-95%.

 

Механизм образования ппу исключительно сложен, поскольку очень быстро увеличивается в объеме при одновременном повышении температуры и вязкости. Полный цикл вспенивания составляет 10-40 сек., затем подъем пены прекращается, и жидкая фаза переходит в твердую. Реакции вспенивания и отверждения протекают настолько быстро, что уже через несколько минут после изготовления изделие готово для дальнейшего применения.



   ППУ образуется в результате реакции двух жидкостей: полиола («А») и изоцианата («Б»).:

1) полиольного компонента (компонент А), содержащего полиолы, катализаторы, стабилизаторы и вспениватель,
2) изоционатного компонента (компонент Б), содержащего полимерный дифенилметандиизоционат (ПМДИ).

Компонент «А» является гидроксилсодержащей жидкостью, создающей полимерную основу пенополиуретана. Он имеет цвет от светло-желтого до темно-коричневого и состоит из смеси нескольких химических соединений, таких как полиэфиры, эмульгаторы, вспенивающие и стабилизирующие реагенты. Полиол малотоксичен, невзрывоопасен, хранить его необходимо в сухом вентилируемом помещении при температуре не ниже 0°С. При хранении полиол имеет тенденцию к расслаиванию. Поэтому перед использованием его необходимо тщательно перемешать. Транспортируется полиол в металлических бочках (100л, 200л, 220л и 240л)

Компонент «Б» представляет собой смесь 50-60% дифенилметандиизоцианата и полизоцианата с объемной долей изоцианатных групп не менее 30%. По внешнему виду это темная жидкость со специфическим запахом. Данный компонент легко реагирует с водой и атмосферной влагой, в результате чего образуется осадок, который нельзя использовать для переработки. Поэтому бочки с компонентом «Б» должны быть герметично закрыты
При получении пенополиуретана методом напыления, в зависимости от состава исходного сырья, образование продукта происходит уже через 2-8 секунды с момента смешения компонентов «А» и «Б».

 

Изменяя состав компонентов, и применяя различные технологии, можно изготовить полиуретан, обладающий различными свойствами. Посмотрим на характеристики и особенности, которыми обладает полиуретан.

 

Технические характеристики ППУ

Показатель

Величина для различных марок полиуретана

Кажущаяся плотность, кг/м

18—300

Разрушающее напряжение, МПа, не менее

при сжатии 0.15—1.0, при изгибе 0.35—1.9

Теплопроводность, Вт/м·К

не более 0.019—0.03

Количество закрытых пор

не менее 85—95

Водопоглощение, объемные %

1.2—2.1

Горючесть

ГОСТ 12.1.044 (трудногорючие) Г2

 

В зависимости от поставленной заказчиком производственной задачи, наши специалисты подберут систему ППУ с необходимыми техническими характеристиками, исчерпывающе удовлетворяющими указанным заказчиком Техническим Условиям.

 

Адгезия пенополиуретана с некоторыми материалами

Алюминий

1,0 кг/см2

Сталь, волокнит

1,5 кг/см2

Древесина (фанера)

1,5 кг/см2

Чугун, оцинкованное железо

2,0 кг/см2

Бетон

2,5 кг/см2