Полимеры! Каждый из нас слышал о них на уроках химии в школе. Но насколько полимеры важны и широко используются в современной промышленности, знает далеко не каждый. На сегодняшний день существует несколько типов полимеров: полиамиды, полиэтилены и полиуретаны.
Полиуретаны - это эластомеры, которые отличаются химическим составом и строением, но обязательно содержат уретановые группы -NHCOO-. История и первые работы по созданию полиуретанов началась в 30-е годы в США и Германии. Основная цель исследователей того времени заключалась в необходимости найти заменитель стратегическим видам сырья - натуральному каучуку, стали и пробке. В 1937 году всемирно известный ученый Байер (Германия) с сотрудниками синтезировали полиуретановые эластомеры взаимодействием диизоцианатов с различными гидроксилсодержащими соединениями. Уже в 1944 году в Германии, а в 1957 году и в США началось промышленное производство полиуретанов на основе сложных полиэфиров. В СССР исследования в этом направлении были начаты в 60-х годах и велись в нескольких НИИ при Академии Наук СССР.
Современный полиуретан, после многолетних исследований, теперь успешно может заменять резины различных марок, каучуки, пластики и металл. Полиуретан, обладая такими уникальными свойствами, как прочность, эластичность и чрезвычайная износостойкость, является отличным конструкционным материалом и его применение экономически выгодно во многих отраслях промышленности.
Судите сами: условная износостойкость полиуретана в 3 раза выше, чем у резины, а прочность на растяжение у полиуретана больше, чем у резины в 2,5 раза (12,7 МПа для резины и 35 МПа для полиуретана). Температурный интервал использования полиуретана от -50°С до +80°С, а давление при сжатии может достигать 105 МПа.
Примечательно, что готовый термостатированный полиуретан может быть, как мягким, так и очень твердым материалом. Степень твердости полиуретана определяется по шкале Шора и может варьироваться в диапазоне от 40 до 98 единиц. В первом случае полиуретан будет обладать повышенной мягкостью и эластичностью, а во втором случае, мы получим материал твердый, как железо. Но при этом износостойкость полиуретана не меняется!
Полиуретаны, также, обладают устойчивостью к действию кислот бензина и окислителей. Сегодня на мировом рынке существует достаточно много марок полиуретанов, среди которых можно выделить три основных группы: адипрены, вулколланы и вулкопрены.
Адипрены обладают высокой стойкостью к абразивному износу, а также прекрасно переносят достаточно высокие температуры и существенные динамические нагрузки.
Вулколланы обладают высокой стойкостью к истиранию. Хорошо переносят воздействие горячих агрессивных сред, таких как бензин, озон и кислород, но при этом практически не защищены от воздействия сильных кислот и щелочей.
Вулкопрены обладает высокой стойкостью к температурным перепадам и повышенной стойкостью к воздействию слабых кислот и щелочей. Изготовление полиуретана это сложный и энергоемкий технологический процесс, происходящий путем смешивания и термостатирования двух основных компонентов: изоцианата и полиола, а также полиэфираминов с помощью достаточно дорогостоящего оборудования. Исходное сырье производится в России, США, Италии и Германии.
Для получения готовых изделий, полиуретаны перерабатывают практически всеми существующими технологическими методами: экструзией, прессованием и литьем в открытые формы. Наиболее широкое применение в промышленности получили литьевые полиуретановые эластомеры. Из них изготовляют, как крупногабаритные изделия, так и изделия средних и малых размеров. Например, шины для внутризаводского транспорта (надежность таких шин в 6-7 раз больше, чем шин из углеводородных каучуков), листовые элементы (от тонких пленок до массивных полиуретановых пластин; опорные элементы, уплотнительные кольца, манжеты и втулки; покрытия металлических валов, колес и роликов; детали устройств для транспортирования абразивного шлама, флотационных установок и гидроциклонов, применяемых в горнодобывающей промышленности.
Литьевые полиуретановые эластомеры используют также при изготовлении приводных ремней для ткацких машин, конвейерных лент, разнообразных уплотнительных деталей, деталей станков и машин, валиков для текстильной и бумажной промышленности, уплотнений гидравлических устройств и масляно-пневматических амортизаторов железнодорожного транспорта. Полиуретаны, также, широко применяются в автомобилестроении. Из них изготавливают подшипники скольжения рулевого механизма, элементы для передней подвески, вкладыши рулевых тяг, самосмазывающиеся уплотнения, топливостойкие клапаны и маслостойкие детали. А в обувной промышленности используют специальный обувной полиуретан (рифленые и гладкие пластины) для изготовления износостойких каблуков и подошв. Изделия из полиуретана могут быть, как прозрачные, так и окрашенные в разнообразные цвета.
Следует отметить, что на свободном рынке России часто встречаются различные полиуретановые композиции, которые обладают лишь некоторыми свойствами настоящего полиуретана, т. к. производятся из более дешевого сырья и образно говоря «делаются на коленке». Хороший полиуретан это достаточно дорогой материал, и в отличие от полиуретановых композиций будет работать существенно дольше с неизменными физическими свойствами. Цена абсолютно оправдана! Как говорится: «Не экономьте на качестве и остерегайтесь подделок!»
Материал подготовлен при содействии ООО «Астон-Балт».
