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.

Плюсы и минусы использования полиуретана

Использование полиуретана имеет множество преимуществ перед другими материалами, такими как резина, металлы и пластик. В свою очередь, он обладает своими минусами, которые могут привести к проблемам в зависимости от его применения.

Сравнивая с резиной, полиуретан имеет следующие преимущества: медленное старение, выдерживание больших нагрузок, быстрое восстановление формы при деформациях, большую эластичность, а также устойчивость к воздействию масел и грязи.

В сравнении с металлом, полиуретан отличается большей эластичностью, меньшим весом, не проводит электричество и устойчив к воздействию абразивов. Кроме того, полиуретан удешевляет процесс производства, обладает меньшим уровнем шума и требует меньших затрат на обслуживание и ремонт, чем металлические аналоги.

По сравнению с разными 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, не раскалывается при ударных нагрузках и может легко формироваться толстыми слоями.

К общим плюсам полиуретана следует отнести такие его качества, как низкая масса, устойчивость к атмосферным воздействиям и химическим веществам, диэлектрические свойства, 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.

Однако, абсолютным минусом полиуретана является трудность переработки его отходов. В зависимости от сферы применения, его плюсы, такие как более жесткая подвеска и плохое сопротивление к скручиванию, могут превратиться в минусы. Кроме того, при использовании в декоре и лепнине, вспененный полиуретан может иметь усадку из-за пористой структуры и низкое качество нанесения рисунка. При использовании в обувной промышленности его недостатком является отсутствие 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: основные параметры

Стоимость полиуретана может существенно различаться в зависимости от фирмы-производителя, типа материала и других факторов. Например, цена на листовой полиуретан может изменяться в зависимости от его размеров и толщины.

Цена на лист размером 0,5 м х 0,5 м и толщиной 5 мм может составлять не менее 1100 рублей, а оптовая цена может колебаться в пределах 500-900 рублей.

В случае с пластинами толщиной 10 мм их стоимость может варьироваться в пределах 1000-1700 рублей, для пластин толщиной 20 мм — 2000-3500 рублей, а для пластин толщиной 80 мм — от 12 000 рублей.

Стоимость полиуретановых стержней может начинаться от 80 рублей за штуку для стержней диаметром более 20 мм, 35-мм стержни могут обойтись в 300 рублей, для стержней диаметром 50 мм стоимость может достигать 400 рублей, а для стержней диаметром 100 мм и 200 мм стоимость может составлять 1600 рублей и 9800 рублей соответственно.

Стоимость жидкого ПУ может быть в пределах 300-500 рублей за 1 кг.

Вспененный полиуретан отечественного производства может стоить около 400 рублей за 1 кг, а иностранные производители могут предлагать цену в диапазоне 1000-2000 рублей за 1 кг.

Полиуретан обладает уникальными свойствами и, во многом, превосходит резину, каучук, пластик и даже металл. Его использование в промышленности из года в год растет, а сферы его применения постоянно расширяются. На российском рынке полиуретан представлен как отечественными, так и зарубежными производителями, поэтому цены на этот полимер могут значительно отличаться. Важным фактором также является то, что производство полиуретана в России зависит от импорта химических компонентов, необходимых для его производства.

Фото: freepik.com