Полиуретан – материал XXI века

Около семи лет назад на российском рынке появился полиуретан – материал, обладающий широким спектром высоких технологических и эксплуатационных свойств. За это время благодаря большому разнообразию областей его применения, он зарекомендовал себя как наиболее перспективный полимерный материал. Основной отличительной особенностью полиуретана является то, что этот материал относится к числу немногих полимеров, у которых можно направленно регулировать число поперечных связей, гибкость полярных молекул и характер межмолекулярных взаимодействий. Структура полиуретанов обладает способностью перестраиваться при механическом воздействии, оказывая в точке приложения силы противодействия. Таким образом, она, словно обладая памятью, сама способна «залечивать» возникшие дефекты и деформации. Огромная популярность полиуретана объясняется широчайшим ассортиментом готовых изделий для разных отраслей промышленности – от нефтегазовой, химической и горнодобывающей до машиностроения, пищевых и сельхозпредприятий. Возможности обработки этого материала действительно уникальны, полимер прост в производстве и применении. Из полиуретана можно получать самые различные материалы: синтетические волокна, твердые и мягкие эластомеры, пластические массы. Особого внимания специалистов заслуживают, прежде всего, полиуретановые эластомеры. Они стойки к воздействию агрессивных сред, имеют низкое влагопоглощение, высокую износостойкость, хорошие адгезионные свойства, достаточную морозостойкость. Полиуретановые эластомеры на основе простых и сложных полиэфиров обладают маслобензостойкостью, кислотостойкостью, высокой эластичностью, сочетающейся с большой прочностью (относительное удлинение при разрыве – 500-1000%). Их отличают высокая стойкость к истиранию и высокие диэлектрические свойства (35000 В/см² при толщине 2 мм), а также возможность работы при высоких давлениях - 35 МПа в широком температурном диапазоне от -60 до +120°С. Для получения полиуретановых эластомеров обычно используют два компонента (двухкомпонентный способ заливки): компонент А – уретановый предполимер на основе сложного или простого полиэфиров и компонент В (отвердитель) – соединение или смесь соединений с активными атомами водорода (полиэфира, низкомолекулярного диола, диамина и др.), а также целевых добавок (катализаторов, красителей и др.). Однако в последнее время все чаще применяется трехкомпонентный способ заливки, когда в качестве исходного сырья используются три компонента: компонент А – уретановый предполимер на основе сложного или простого полиэфиров, компонент В – сложный или простой полиэфир в смеси с целевыми добавками и компонент С – удлинитель цепи (низкомолекулярный диол или диамин). Практика показывает, что именно трехкомпонентный способ заливки является предпочтительным, так как имеет рад преимуществ. В частности, он позволяет более гибко осуществлять регулирование свойств получаемых полиуретановых эластомеров. Процесс получения изделий включает свободную (без применения давления) заливку смеси компонентов А и В или компонентов А, В и С в заданном соотношении в формы с использованием заливочных машин низкого давления (двух- или трехкомпонентных), отверждение композиции в форме, извлечение полученных изделий из форм и их последующее окончательное отверждение. Уникальные свойства литьевых полиуретановых эластомеров, такие как эластичность в сочетании с высокими значениями твердости, модуля упругости, прочности и чрезвычайно высокой износостойкости, низкая остаточная деформация и сравнительно низкая стоимость изготовления заливочных форм делают их ценными конструктивными материалами, часто незаменимыми в условиях интенсивного абразивного, гидроабразивного и других видов износа. Их применение позволяет резко увеличить срок службы изделий и время ремонтного цикла оборудования. Рассмотрим те области промышленности, в которых применение полиуретановых эластомеров оказалось наиболее эффективным. Прежде всего, это машиностроение, где из данного полимера изготавливают матрицы для штамповки, валы, ролики транспортеров, пружины, втулки, манжеты, диафрагмы прессов, штампы для вырубки тонкостенных деталей, виброгасители, покрытия валов при производстве металлопроката и полимерных пленок, производят футеровку установок для мойки деталей. В автотракторной промышленности полиуретановые эластомеры используются для изготовления катков для гусеничных машин, накладок, передних щитков, приводных ремней. Широко используются эластомеры и в горнодобывающей промышленности – футерованные улитки, рабочие колеса к насосам, пластины для размольного оборудования, диски для погрузчиков угля, ленты транспортерные, покрытия против прилипания и примерзания горной массы к поверхности оборудования, футеровка карманов вакуум-фильтров, сита грохотов.Все это требует применения полиуретана. Также этот полимер порой оказывается незаменимым и в зерноперерабатывающей промышленности (из него изготавливают валки и деки для шелушения зернопродуктов, ковши транспортеров, трубы и листы для самотечного транспорта зерна), и в полиграфии (релевики, ракельные полотна, валы), и в нефтегазовой отрасли (ведущие, проставочные и чистящие диски, шары, торпеды, скребки), и в автомобильной промышленности (полиуретановые эластомеры идут на изготовление гасителей удара, ступенек, пластин для установки бензобаков, уплотнений и многого другого). Широко используются полиуретановые эластомеры и в сфере товаров народного потребления. Это листы для изготовления набоек для обувной промышленности, подложки, контейнеры под пищевые продукты, емкости для растительного масла и прочее. Интереснейшим примером использования полиуретана является композиция на его основе ЭЛАСТ-302-П60 (лак), представляющая собой однокомпонентный бесцветный состав, самополимеризующийся под действием влаги воздуха. Данный состав может применяться в самых различных областях: пылесвязующие пропитки любых материалов, износостойкое химически устойчивое железнение и гидрозащита цементных полов, антикоррозийная и противоабразивная защита поверхностей строительных, санитарно-технических сооружений и конструкций из стали, бетона и железобетона (в том числе стальных трубопроводов), работающих в условиях агрессивных сред. ЭЛАСТ-302-П60 позволяет защищать натуральный камень и кирпич, придавая им стойкость к истиранию, и сооружения от воздействия газов, растворов солей, кислот и щелочей со слабой и средней степенью агрессивности. Словом, затвердевшая полиуретановая пленка ЭЛАСТ-302-П60 обладает высокой эластичностью, хорошей водо- и химстойкостью. А с применением цветных паст или алюминиевой пудры возможно изготовление пигментированных однокомпонентных защитных лаков на месте применения. Применение этого полимера возможно и в качестве пропиточного состава в сочетании со стеклотканью. После отверждения образуется прочная хорошо окрашиваемая водонепроницаемая структура, заменяющая дорогостоящую металлическую защиту теплоизоляции наружных, подземных трубопроводов и защиты самих трубопроводов. Монтаж не потребует специального инструмента и будет доступен ремонтному персоналу. При условии периодического обновления окраски продуктом ЭЛАСТ-302-П60 такая защита прослужит до двадцати пяти лет.