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.

Полиуретан – это широкоизвестный полимерный материал, состоящий из молекул, содержащих уретановые группы. Свойства этого материала существенно различаются в зависимости от его молекулярной структуры. Высокая эластичность и вязкость делают полиуретаны эластомерами, которые могут существенно растягиваться, но возвращаться в исходное положение, как у резины. Одной из ключевых характеристик этой группы материалов является высокая прочность и широкий диапазон эксплуатации температур – от -60°C до +80°C.

Некоторые свойства полиуретанов включают в себя высокую степень твердости, которая позволяет использовать этот материал при сильных механических нагрузках, высочайшую износостойкость, в том числе – абразивную стойкость, которая означает устойчивость к воздействию твердых материалов, используемых для шлифовки, полировки и другой обработки поверхностей, а также высокую эластичность при высокой твердости. Эти свойства обеспечивают удивительную устойчивость к деформациям и значение прочности до 50 МПа.

Кроме того, полиуретан не подвержен образованию микроорганизмов и плесени, обладает стойкостью к маслам и растворителям и можно изготавливать изделия любой формы и размера через литьевой метод. Впервые полиуретан был синтезирован в 1930-х годах немецким ученым Отто Байером. Полученный материал превзошел все известные ранее пластмассы. Массовое производство полиуретанов началось в 1960-х годах благодаря американским компаниям Union Carbide и Mobay Chemical Corporation.

Плюсы и минусы материала: переработка отходов и использование в различных отраслях

Материал полиуретан обладает рядом преимуществ перед другими материалами, такими как резина, металлы и пластик. Он медленнее стареет, выдерживает большие нагрузки, быстрее восстанавливает форму при деформациях, обладает большей эластичностью и устойчив к воздействию масел. Кроме того, полиуретан менее прилипчив к грязи, чем другие материалы.

В сравнении с металлическими поверхностями полиуретан также обладает преимуществами. Материал обладает большей эластичностью, меньшим весом и не проводит электричество. Он устойчив к воздействию абразивов, а по соотношению стоимость/долговечность выигрывает. Поэтому использование полиуретана в производстве позволяет удешевить процесс производства и полученные механизмы обладают меньшим уровнем шума. Кроме того, оборудование из полиуретана требует меньших затрат на обслуживание и ремонт, чем металлические аналоги.

При 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 полиуретанового пластика, легче формируются толстые слои.

Полиуретан имеет следующие качества:

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

К сожалению, полиуретан имеет и недостатки. Абсолютным минусом полиуретана является трудность с переработкой его отходов. В некоторых случаях, его плюсы могут превратиться в минусы, например, полиуретановые сайлентблоки делают подвеску более жесткой по сравнению с резиновыми, однако материал обладает плохой сопротивляемостью к скручиванию. При низких температурах сайлентблоки из полиуретана могут стать излишне твердыми и хрупкими, что может легко привести к их разрушению. Кроме того, при использовании материала в декоре и лепнине, вспененный полиуретан может давать усадку из-за пористой структуры, а рисунок может ложиться нечетко. Применение полиуретана в производстве обуви ограничено отсутствием воздухопроницаемости.

Производство полиуретана и полуфабрикатов: как это делается

Полиуретан - это полимер, который широко используется в промышленности для изготовления изделий разных видов. Для этого используются различные технологические методы, такие как литье, прессование, экструзия и заливка на оборудовании. При использовании литья не требуются сложные и дорогостоящие формы. Полиуретан может быть в виде жидкого состояния, вспененного (поролон, пенопласт), твердого (в виде листов, пластин и стержней) или наносимого (полимочевина).

Сегодня полиуретан является одним из самых востребованных полимеров в крупнейших сегментах промышленности. По оценкам компании Labyrinth Research&Markets в 2015 году мировой объем производства полиуретана составил 21,3 млн тонн. Компания прогнозирует, что к 2020 году эта цифра достигнет 30 млн тонн. Развитие отрасли стабильно и темпы роста превышают динамику мирового ВВП. В России объем рынка полиуретана в 2014 году составил 270 тыс. тонн, из которых 150 тыс. тонн - импорт, а 120 тыс. тонн - собственное производство. Наибольший спрос приходится на мебельную промышленность (34%), автопром (22%), строительство (22%), трубопроводный транспорт (8%), холодильную промышленность (7%).

Одним из лидеров на рынке является компания Covestro, а также Bayer, BASF, Yantai Wanhua Polyurethanes, Huntsman, DOW, NPU, MITSUI, Hebei Cangzhou Dahua и Perstorp. Среди российских производителей можно выделить «Европласт», «Уретан Тех», «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