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.

Материал, известный как полиуретан, имеет много преимуществ перед альтернативными материалами, такими как резина, металлы и пластик. По сравнению с резиной, медленнее стареет, выдерживает большие нагрузки, быстрее восстанавливает форму при деформациях, обладает большей эластичностью и устойчив к воздействию масел. Полиуретану гораздо меньше прилипает грязь. Когда сравнивают с металлическими поверхностями, материал обладает большей эластичностью, меньшим весом, не проводит электричество и устойчив к воздействию абразивов. При рассмотрении стоимости и долговечности полиуретан также выигрывает. Если говорить о применении в производстве и различных механизмах, то полиуретан позволяет удешевить процесс производства, а полученные с его применением механизмы обладают меньшим уровнем шума. Оборудование из полиуретана требует меньших затрат на обслуживание и ремонт, нежели металлические аналоги.

В 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 пластика из полиуретана толстые слои легче формируются.

Полиуретан имеет множество преимуществ, таких как:

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

Тем не менее, к абсолютным минусам полиуретана относится трудность его переработки и утилизации. При его использовании в подвеске, например, сравнительно жесткой по сравнению с резиновой, полиуретановые сайлентблоки становятся недостаточно устойчивыми к скручиванию при высоких нагрузках и при низких температурах могут легко разрушаться, так как становятся чересчур твердыми и хрупкими. Когда используется в декоре и лепнинах, вспененный полиуретан может давать трещины из-за своей пористой структуры, а рисунок может ложиться нечетко. Полиуретан, который широко используется при изготовлении обуви, также обладает недостатком в отсутствии 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.

Стоимость полиуретана зависит от многих факторов, включая фирму-производителя и вид материала. При выборе листового полиуретана стоимость может быть связана с толщиной и габаритами листа.

Лист размером 0,5 х 0,5 м и толщиной 5 мм будет стоить по крайней мере 1100 рублей, оптовая цена на него составляет порядка 500–900 рублей. Другие цены на листы соответствуют их толщине: пластины толщиной 10 мм можно найти в диапазоне от 1000 до 1700 рублей, 20 мм — от 2000 до 3500 рублей, 80 мм — от 12 000 рублей.

Стоимость полиуретановых стержней начинается от 80 рублей за штуку, если их диаметр составляет 20 мм, и доходит до 9 800 рублей за 200-миллиметровый стержень.

Жидкий ПУ можно купить за 300-500 рублей за 1 кг.

Стоимость вспененного полиуретана для отечественных производителей составляет около 400 рублей за 1 кг, а для иностранных производителей — от 1000 до 2000 рублей за 1 кг.

Полиуретан — уникальный полимер, который превосходит своих конкурентов: резину, каучук, пластик и металл. Его потребление в мировой промышленности растет, а сферы его применения расширяются. В России полиуретан производится и отечественными, и зарубежными производителями, поэтому его цены могут значительно варьироваться. Следует учитывать, что на сегодняшний день производство полиуретана зависит от импортированных химических компонентов.

Фото: freepik.com