Пенополиуретаны – группа сверхлегких пластичных материалов (т.н. газонаполненных пластмасс), нашедших широкое применение в быту и промышленности. Особенность ППУ в том, что большая их часть (до 95% объема) представлена изолированными друг от друга пустыми ячейками, и лишь 2-5% объема занимает самое вещество. Именно этим объясняется низкий вес пенополиуретанов.
Пенополиуретан ППУ классифицируется преимущественно по жесткости и делится на две категории: жёсткий ППУ и эластичный ППУ. Эластичный ППУ используется с целью изготовления мягких покрытий и наполнителей, пылевых фильтров, элементов мебели с эффектом памяти, амортизирующих упаковок.
Жесткий ППУ применяется для производства теплоизоляционных, звукоизоляционных и формообразующих элементов. Плотность варьируется от 35 до 50 кг/куб.м и больше.
ППУ превосходит многие другие вспененные полимеры по ряду эксплуатационных параметров, в том числе по универсальности. Сфера его применения заметно шире. Узнаем о нем побольше.
Ввиду многочисленных положительных качеств пенополиуретан широко распространен в быту, в строительной и промышленной сферах. Рассмотрим некоторые направления использования ППУ.
Автомобильная промышленность: материалом наполняются сиденья в салоне авто, из него же производятся шумоизоляционные элементы, рукоятки, подлокотники, панели, подголовники.
Легкая и мебельная промышленность: ППУ укладывается внутрь мягкой мебели, также используется для формирования манекенов, производство ортопедических подушек с эффектом памяти для сна и при производстве детских мягких игрушек.
Климатическое оборудование: пенополиуретан – хороший хладоизолятор, из-за чего он часто встречается в конструкции как бытовых холодильников, так и в крупных агрегатах.
Гражданское строительство: панели и другие элементы из ППУ часто применяются в ходе возведения жилых зданий и производственных объектов, гаражей, ангаров и складов.
Отдельно стоит рассмотреть применение пенополиуретана для производства медицинской мебели: из материала изготавливаются опорные панели, спинки, подлокотники, подголовники и другие элементы кушеток, кресел, кроватей и медицинской мебели в целом, в том числе с эффектом памяти.
Низкий вес и маленькая плотность пенополиуретана – не единственные его преимущества, из-за которых он так широко применяется в различных сферах. У него есть и другие достоинства:
Также внимания заслуживает высокая морозостойкость (до 1000 циклов) и отличный показатель пароизоляции – 0,001 мг/м*ч*Па, что соответствует практически абсолютной пароизоляции. По своим характеристикам пенополиуретан в значительной мере превосходит не только пенопласт, но и минеральную вату, пенобетон (по плотности и гигроскопичности), а также пенополистирол.
Основной метод производства пенополиуретана – получение его из таких нефтепродуктов, как полиолы (многоатомные спирты) и полиизоцианат. Рассмотрим их.
Полиолы. Категория объединяет в себе многоатомные спирты. В их числе этиленгликоль, пропиленгликоль, глицерин, бутандиол, маннит, сорбит и некоторые другие вещества.
Полиизоцианат (МДИ). Это второй компонент для производства пенополиуретана. В обычных условиях имеет вид жидкого вещества, которое кристаллизуется при температуре ниже + 10°C.
Очень редко в роли сырья для изготовления пенополиуретана ППУ используются растительные масла. Так, из подсолнечного, соевого и рапсового масел могут производиться полиолы, которые в свою очередь применяются в химической реакции для производства ППУ. Ввиду экономической нецелесообразности такой метод производства применяется для ограниченного круга задач.
Для изготовления пенополиуретана ППУ оба компонента смешиваются друг с другом под высоким давлением, в результате чего смесь вспенивается. Происходит активное выделение углекислого газа, который и создает многочисленные пустые ячейки, составляющие более 90% объема материала. После того, как закончится реакция, смесь окончательно застывает. В результате получается готовый ППУ.
Как правило, для ускорения химической реакции в смесь двух главных компонентов добавляются катализаторы, пластификаторы, активаторы и другие вещества. Их присутствие и концентрация оказывают влияние как на скорость реакции, так и на качество и свойства материала. В любом случае это универсальный, прочный и долговечный материал для десятков различных областей жизнедеятельности человека