Пенополиуретан

Пенополиуретаны ППУ - это , которые являются результатом синтеза из двух производных нефти – изоционата и полиола. В результате смешивания двух этих компонентов, при наличии дополнительных катализаторов, стабилизаторов, вспенителей, идёт активное образование смеси, обладающей множеством полезных свойств. Меняя рецептуру смеси, то есть количество и соотношение основных ппу компонентов и насадок производитель в состоянии регулировать свойства производимого пенополиуретана. На выходе пенополиуретан ппу может иметь жёсткую, мягкую, ячеистую, монолитную или интегральную текстуру. Пенополиуретаны, как теплоизоляционные материалы, могут являться как жидкими так и твёрдыми продуктами – от твёрдой пластмассобразной структуры до каучукоподобной мягкой текстуры.

***

Ппу (пенополиуретан)

История возникновения полиуретанов началась в 30-е годы в США. Карозерс (США) исследовал синтез полиамидов. В результате в концерне "Farbenindustrie" (Германия) начались работы по созданию полимерных материалов, подобных полиамидам. В 1937 году всемирно известный ученый Байер (Германия) с сотрудниками синтезировали полиуретановые эластомеры взаимодействием диизоцианатов с различными гидроксилсодержащими соединениями. На основе этих композиций были получены ппу (пенополиуретаны). Основная цель исследователей того времени заключалась в необходимости найти заменитель стратегическим видам сырья – натуральному каучуку, стали или пробке. Промышленное производство ппу (пенополиуретанов) на основе сложных полиэфиров было организовано в Германии в 1944 году, а их аналогов на основе более дешевых простых полиэфиров - в США в 1957 году. С 1955 года в Европе началось массовое производство эластичных ппу. В СССР исследования в этом направлении были начаты в 60-х годах. Велись работы в институтах АН СССР, в ряде вузов и НИИ.

Пенополиуретан (ппу) обладает уникальным свойством предотвращения распространения огня: он плавится только в зоне открытого воздействия пламени. Именно эта способность ппу стала причиной широкого применения данного материала в 50-х годах XX столетия в сфере ВПК развитых стран. Разветвленная ячеистая структура ппу использовалась в военной авиационной промышленности для облегчения конструкций и защиты топливных систем боевых самолетов от возгорания и взрыва при их поражении.

Резкое повышение цен на нефть в 1974 и 1976 гг. и последовавший за этим энергетический кризис заставил европейские страны и США разработать национальные энергетические программы, стимулирующие рациональное использование энергоресурсов в большинстве областей деятельности. Наряду с развитием традиционных и альтернативных источников энергии на первый план были поставлены меры по экономии энергоресурсов.

С этого времени в США и Западной Европе широкое применение получают системы теплоизоляции трубопроводов пенополиуретаном конструкции "труба в трубе". Данная теплоизоляция на почти 40-летнем опыте применения на трубопроводах теплоснабжения и горячего водоснабжения, магистральных нефтегазопроводов, конденсатопроводов и иных системах доказала свою экономическую и технологическую эффективность. Долговечность ппу оценивается в 25 - 30 лет. На практике же в Германии, США, Канаде, Швеции, Японии специалисты разбирают конструкции стен, крыш, фундаментов, срезают образцы ппу с труб, залитых в 70-х годах прошлого века, и корректно формулируют - "свойства не изменились". Так, в научно-исследовательском институте теплоизоляционных материалов (Мюнхен, ФРГ) подвергли испытаниям три кровельные конструкции, утепленные жестким ппу (слой утеплителя составлял на одной конструкции 60 мм и 30 мм на двух других, кажущаяся плотность ппу 30-35 кг/м3). Как следует из данных этих испытаний, после 10-летней эксплуатации ни теплопроводность, ни влагосодержание пенопластов практически не увеличились.

Пенополиуретан (ппу) - это двухкомпонентная система, состоящая из:

1) полиольного компонента (компонент А), содержащего полиолы, катализаторы, стабилизаторы и вспениватель,

2) изоционатного компонента (компонент Б), содержащего полимерный дифенилметандиизоционат (ПМДИ).

Пенополиуретан (ппу) является неплавкой термореактивной пластмассой с ярко выраженной ячеистой структурой. Только 3% от объема пенополиуретана занимает твердый материал, образующий каркас из ребер и стенок. Эта кристаллическая структура придает материалу механическую прочность. Остальные 97% объема занимают полости и поры, заполненные газом с чрезвычайно низкой теплопроводностью, причем доля замкнутых пор достигает 90-95%.

Отличительной особенностью полиуретанов являются высокие физико-механические свойства, по совокупности своих характеристик по некоторым параметрам превосходящие большинство типов резин, каучуков и даже металлов. Повышение твердости позволяет полиуретанам использоваться в изделиях, подвергаемых особенно сильным механическим нагружениям (валы холодной прокатки или гибки стали). Литьевые полиуретаны превосходят резины, пластики и металлы по свойствам износостойкости и абразивной стойкости. При всем этом при повышении прочностных характеристик полиуретан сохраняет высокую эластичность, предел деформации при разрыве достигает 350%, что обеспечивает значение прочности на уровне 50 МПа. Пенополиуретан сохраняет свои теплоизоляционные свойства в ситуациях эксплуатации, когда аналогичные теплоизоляционные материалы впитывают влагу и теряют свойства теплоизолятора.

Пенополиуретан характеризуется высокой прочностью, износостройкостью, устойчивостью к набуханию в маслах и растворителях, значительной озоно- и радиационостойкостью. Сочетания в пенополиуретане качеств высокой эластичности с широким диапазоном твердости определяет востребованные в современной промышленности и современных теплоизоляционных технологиях эксплуатационные свойства изделий из компонентов ппу.

Отличные характеристики пенополиуретанов и в области стойкости к температурным воздействиям, что предопределило ппу к широкому применению в области тепловой изоляции, в том числе широкого спектра трубопроводных систем (трубы отопления, трубы теплоснабжения, трубы горячего водоснабжения предизолированных трубопроводов бесканальной прокладки тепловых сетей систем теплоснабжения). Рабочая температура пенополиуретана для труб тепловых сетей составляет 140 градусов С, а при низких температурах полиуретаны отлично служат при снижении до -70 градусов С. Технология ппу заливки ппу позволяет получать формованные изделия практически любой формы и в широком диапазоне плотностей готовых изделий из ппу.

Пенополиуретан относится к классу газонаполненных платмасс, то есть пенопластов.

Пенополиуретан на 85-90% состоит из воздуха. Образование пенополиуретана происходит при реакции между собой двух компонентов в жидком состоянии: полиола и полиизоционата. Из тонны ппу можно получить примерно 20 кубических метров тепловой изоляции при плотности 50 кг/м3.

Теплоизоляция поверхностей в строительстве производится методом напыления ппу (пенополиуретана). При этой технологии ппу исходные компоненты пенополиуретана (изоционат и полиол) смешиваются воздухом, образуя мелкодисперсную аэрозоль. Другая технология ппу используется при заливке пенополиуретана. В данном случае компоненты ппу смешиваются без доступа воздуха в камере заливочной головки заливочной машины ппу высокого давления. В результате заливки ппу в ограниченной формой пространстве образуется монолитный ппу с заданными свойствами. Данная технология широко применяется для заливки трубы ппу, теплоизоляции пенополиуретаном фасонных изделий и элементов трубопровода, производства теплоизоляционных скорлуп ппу. Другая рецептура пенополиуретана при подобной же технологии заливки используется в автомобилестроении и самолетостроении, при производстве мебели и пищевой индустрии, при упаковке и изготовлении обуви и спортивного инвентаря.

Технология напыления пенополиуретана является наиболее перспективной по методу при создании тепло и гидроизоляционных покрытий в сфере строительства. Способность пенополиуретана покрывать собой поверхность любой формы с хорошим показателем адгезии позволяет создавать композиции и формы, ранее не доступные при использовании других материалов. В связи с данным своим преимуществом пенополиуретан широко применяется для утепления кровли крыш, арок, колонн, выступов и прочее. Другой плюс технологии напыления – простота, оперативность (работа на объекте) и скорость проведения теплоизоляционных и гидроизоляционных работ.

***

Пенополиуретан (ППУ) - легкий и прочный гидротеплоизоляционный материал, имеющий своеобразную структуру, благодаря которой обладает самым низким коэффициентом тепло проводности и самым малым водопоглощением в сравнении с другими теплоизоляционными материалами.

Популярность пенополиуретанов объясняется простотой процесса их получения на месте применения. Это достигается тем, что исходным сырьем для получения пенополиуретанов служат жидкие продукты, разной степени вязкости, при смешении которых в определенном соотношении происходит химическая реакция синтеза полимера с одновременным его вспениванием, образующейся (испаряющейся) в ходе реакции газовой средой.

Из пенополиуретанов изготавливают эластичные, полужесткие и жесткие материалы. Полиуретаны перерабатывают практически всеми существующими технологическими методами - экструзией, прессованием, литьем, заливкой, напылением и т.д. На основе полиуретанов получают абсолютно все известные типы материалов и изделий: наполненные, армированные, вспененные, ламинированные и другие в виде плит, листов, блоков, профилей, волокон, пленок, а также изделия и конструкции на основе полиуретанов используют во всех без исключения отраслях промышленности.

Благодаря возможности рецептурного изменения свойств пенополиуретанов в широком диапазоне позволяет использовать их для теплоизоляции промышленных и гражданских зданий и помещений, возводимых из железобетонных блоков, кирпича и других материалов, для теплоизоляции и уплотнения оконных и дверных проемов (в строительстве), а также для теплоизоляции трубопроводов различного назначения.

Другим, также интересным направлением применения этой технологии, является утепление и гидроизоляция кровель зданий. Применение пенополиуретана в этом случае дает возможность покрывать кровли любой сложности и формы, создавая покрытие без единого стыка. Нанесение материала может происходить как на новые конструкции, так и на старые, покрытые металлом, рубероидом или шифером. Демонтажа старого покрытия и подготовительных работ не требуется.

..

Некоторые тексты близкой тематики