Применение полиуретанов

Характерно, что сочетание  тройного сополимера и кремнийорганических  модификаторов разного строения в полиуретановых существенно улучшает относительную твердость пленок, прочность при разрыве с одновременной  эластификацией. Все модифицированные полиуретаны обладают максимальными  показателями прочности при ударе  и изгибе. При совместном введении винилового сополимера и кремнийорганических  модификаторов в полиэфируретаны  значительно снижается водородопоглащение (не превышает 3%) и улучшаются защитные свойства пленок.

Модифицированные уретановые эластомеры являются перспективными полимерами для получения на их основе армированных пленочных материалов, применяемых  практически во всех отраслях промышленности. Армированные пленочные материалы  на основе простых и сложных полиэфиров обладают высокими физико-механическими  показателями, хорошей адгезией полимерного  покрытия к основам различной  природы и строения.

 

4.  Свойства полиуретана

Полиуретан характеризуется высокими физико-химическими и эксплуатационными свойствами. Это позволяет применять полиуретан во многих отраслях промышленности с высокими требованиями к свойствам материала.

Различные виды, которые имеет термопластичный  полиуретан, появились на мировом рынке относительно недавно, но уже завоевали многочисленное признание. Они являются своеобразным связующим звеном между каучуками и пластмассами. Полиуретан, благодаря множеству исследований, сейчас успешно заменяет различные виды резины, каучука, пластика и металлов. Он обладает уникальными свойствами, такими, как эластичность, прочность и высокая износостойкость. Он является великолепным конструкционным материалом, и его применение безусловно экономически более выгодно, чем использование естественных материалов. Важнейшее свойство, которым обладает полиуретан — высокая износостойкость, которая сочетается с не менее высокой масло-, бензо- и озоностойкостью. Полиуретан так же имеет превосходные демпфирующие, теплофизические и эластичные свойства. Изделия, для которых в процессе производства используют полиуретан, по своим свойствам превосходят аналогичные изделия из высококачественных резин.

Износостойкость полиуретана  в 3 раза превышает износостойкость  обычной резины. Он превосходит почто  в 2.5 раза резину в прочности на растяжение (35 МПа полиуретана и 12.7 МПа у  резины). Он выдерживает при сжатии давление в 105 МПа, и может быть использован в диапазоне температур от 50 градусов ниже нуля до 80 градусов выше нуля.

Готовый термостатированный полиуретан может обладать как очень  большой твердостью, так и достаточной  мягкостью. Степень твердости у  полиуретана можно определять по шкале Шора. Она может находиться в диапазоне от 40 до 98 единиц. Чем  больше этот показатель, тем тверже материал. В случае с 40 единицами  мы имеем мягкий, как пластилин, полиуретан, а если его твердость приближается к 100, то он становится похож на железо, но износостойкость полиуретана  не изменяется в обоих случаях.

Полиуретаны не восприимчивы к действию таких агрессивных  сред, как бензин и окислители. Благодаря значительному увеличению долговечности и повышения качества изделий, полиуретан очень выгодно использовать. Изменяя состав компонентов, и применяя различные технологии, можно изготовить полиуретан, обладающий различными свойствами. Посмотрим на характеристики и особенности, которыми обладает полиуретан по данным таблицы 1:

Таблица 1.

Особенности полиуретана

Показатель	Величина для различных  марок полиуретана
Кажущаяся плотность, кг/м	18—300
Разрушающее напряжение, МПа, не менее	при сжатии 0.15—1.0, при изгибе 0.35—1.9
Теплопроводность, Вт/м·К	не более 0.019—0.03
Количество закрытых пор	не менее 85—95
Водопоглощение, объемные %	1.2—2.1

 

Полиуретан обладает рядом преимуществ  по сравнению с другими теплоизоляционными материалами. Некоторые из них приведены ниже.

• Полиуретан имеет самый низкий коэффициент теплопроводности из теплоизолирующих материалов;
• Полиуретан может быть напылен одним нанесением слоем от 1 до 12 мм как на поверхности любой сложной конфигурации, так и на вертикальные поверхности;
• Полиуретан имеет свойство электрического изолятора, устойчив к воздействию открытого пламени и теплового излучения;
• Не обледеневает, имеет устойчивость к солям, ультрафиолетовому излучению, химическим соединениям, кроме некоторых растворителей и концентрированных кислот;
• У полиуретана отличные адгезивные свойства;
• Имеет хорошую прочность и устойчивость к деформациям;
• Полиуретан оберегает объекты от действия воды, погоды, образования ржавчины, коррозии, устойчив к действию микроорганизмов, плесени, гниению, может «работать» в грунте;
• Эластичен, не растрескивается, не расслаивается и не отслаивается при температуре от −40 до +100°С;

Благодаря этому, полиуретан применяется во многих производствах, что делает универсальным, многопрофильным материалом с очень большим потенциалом и огромными перспективами использования в будущем.

Полиуретановые эластомеры

• Твёрдость, по Шору — 55—95 Sh A
• Модуль упругости 100% — 1,6—26 МПа
• Модуль упругости 300% — 2,4—35 МПа
• Прочность на растяжение — 13—52 МПа
• Удлинение при разрыве — 250—600 %
• Прочность на разрыв — 30—110 н/м
• Эластичность по отскоку — 20—65 %
• Истираемость — 20—130 мм3
• Удельный вес — 1,1—1,25

Эластомеры — полиуретановые эластомеры представляют собой каучукоподобный материал. Высокая прочность, износостойкость, эластичность, абразивостойкость и ряд других качеств позволяют с большим эффектом использовать этот материал практически во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства взамен резины, традиционных пластмасс, а в ряде случаев, и металлов. Эластомеры обладают ценными качествами по сравнению со многими другими традиционными материалами.

Полиуретаны по сравнению с резинами характеризуются повышенной абразивной стойкостью и механической прочностью.

Эластомеры по сравнению с пластиками имеют меньшую хрупкость, повышенную абразивную стойкость, более высокий срок службы.

Полиуретаны по сравнению с металлами обеспечивают снижение массы изделия, снижение шума при работе, менее интенсивное изнашивание, не подвержены коррозии.

Преимущества эластомеров:

• высокая эластичность в диапазоне твердости 55 — 97 единиц Шора по шкале  А;
• высокая износостойкость;
• хорошее воспроизведение формы после деформации;
• высокая стойкость к динамическим нагрузкам;
• высокие характеристики поглощения ударов и вибраций;
• высокие масло-бензостойкость и атмосферостойкость;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Применение полиуретанов

 

Благодаря своей универсальности, полиуретан применяется практически  во всех сферах промышленности, для  изготовления самых разнообразных  уплотнений, защитных покрытий, лакокрасочных  изделий, клеев, герметиков, деталей  машин (валов, роликов, пружин и т. п.), изоляторов, имплантатов и прочих изделий.

Также применяется во вспененном виде, благодаря тому что ряд реакций  создания полиуретана сопровождается выделением газа.

Литые полиуретановые изделия широко применяются в горнодобывающей  промышленности, где к таким изделиям предъявляются повышенные требования по сопротивлению к абразивному  износу и повышенной температуре.

Так же полиуретановые эластомеры, получаемые литьем, применяют при создании приводных  ремней конвейерных лент, ткацких  станков, в уплотнительных деталях  машин и станков, валов приводов в бумажной и текстильной промышленности. Они нашли широкое применение в железнодорожном транспорте, где  из литых полиуретановых эластомеров  изготавливают детали уплотнений для  гидравлических устройств, масляных и  пневматических амортизаторов. В автомобилестроении полиуретановые соединения применяют  при изготовлении подшипников скольжения в рулевом механизме, а так  же в некоторых элементах передней подвески, вкладышах рулевой тяги, самосмазывающихся уплотнениях, топливостойких клапанах и различных маслостойких деталях. Для обувной промышленности разработан специальный обувной  полиуретан. Он представляет собой  гладкие и рифленые пластины, которые  применяются для изготовления подошв и каблуков. Полиуретановые изделия  могут быть как однородные по окраске, так и разноцветные.

На современном рынке сейчас можно встретить разнообразные  полиуретановые материалы, которые  не обладают всеми качествами настоящего полиуретана, так как такие изделия  производятся из дешевого сырья. Хороший полиуретан является достаточно дорогим материалом, и в отличие от таких полиуретановых композиций служит намного дольше, не теряя своих физических качеств. Цена в этом случае на настоящие полиуретановые детали оправдывается более высоким качеством.

 

2.1 Производство изделий из литьевых  полиуретанов 

Особенность полиуретанов - исключительно высокие физико- механические свойства, по некоторым параметрам превосходящие не только все типы резин, каучуков, но и металлы. Полиуретан придает изделиям такие полезные свойства, которые недостижимы для  обычных резин.

Во-первых, это повышенное значение твердости (до 95 ед. по Шору А.), что позволяет использовать полиуретан для изделий, работающих с особо  сильным механическим нагружением, например, для валов холодной прокатки или гибки стали.

Во-вторых, непревзойденная  износостойкость и абразивная стойкость. Литьевые полиуретаны превосходят  резины, пластики и металлы по своей  абразивной стойкости в несколько  раз.

В-третьих, при повышенной твердости полиуретан сохраняет  высокую эластичность, предел деформации при разрыве обычно не менее 350%. Это  обеспечивает очень высокое значение прочности - до 50 МПа.

В условиях постоянной динамической нагрузки верхним пределом высокой  температуры эксплуатации полиуретанов является 120⁰С. Низкие температуры не оказывают особого влияния на свойства полиуретановых эластомеров до -70⁰С.

 

2.2 Футеровка валов

Под футеровкой принято понимать процесс  отделки поверхности изделия  специфическим защитным материалом, в качестве которого может выступать гомогенный или гетерогенный элемент, например полиуретан.

В качестве защитного слоя может также выступать резина, пластмасса, углепластик и любой другой защитный материал. Футеровка защищает готовые изделия от истирания и порчи поверхности даже при многократном использовании. Например, такие изделия как промышленные валы, которые используются в трубопрокатном производстве, полиграфии и любых других производственных циклах, нуждаются в надежной защите от истирания, которое пагубно влияет на качество выпускаемой продукции. Наибольшее значение в футеровке валов имеет такой универсальный и надежный материал, как полиуретан. Именно футеровка валов полиуретаном является самой выгодной при соотношении цена / степень защиты.

Полиуретан, как защитный материал, прочно связывается с поверхностью каждого валика и образует защитный слой от нескольких миллиметров до десятков сантиметров, в зависимости от необходимой степени защиты от нагрузки. Например, при использовании валов в качестве прокатной дорожки для небольшого производства (например, производство полнотелого кирпича), их футеровка выполняется при относительно небольшом слое в 5-10 миллиметров. В тоже время, при использовании их в трубопрокатном производстве или для полиграфии, где возникают большие силы трения, футеровку валов необходимо выполнять особо прочным слоем полиуретана толщиной в несколько сантиметров. Необходимо понимать, что во время каждого процесса футеровки, ее слой должен рассчитываться индивидуально для каждого изделия, будь то ведущий вал, манжеты, механизмы доменной печи или любые другие детали.

 

2.3 Форполимеры уретановые

Предназначены для изготовления изделий и различных деталей  машиностроения, работающих в интервале  температур от –60 до +50°С, в листоштамповочном  производстве для изготовления деталей  и плит, а также в качестве антикоррозионного  покрытия, устойчивого в условиях абразивного и гидроабразивного износа. Изделия из форполимеровуретановых характеризуются повышенной износостойкостью, высокой прочностью, маслобензостойкость, устойчивостью к среде кислорода, озона. Форполимеры перерабатываются в изделия методом литья. Форполимеры уретановые упаковывают во фляги, барабаны, стальные бочки или герметично закрывающиеся емкости. Гарантийный срок хранения - 6 месяцев со дня изготовления.