Полиуретаны


Полиуретаны

Полиуретаны — гетероцепные полимеры, макромолекула которых содержит незамещённую и/или замещённую уретановую группу —N(R)—C(O)O—, где R = Н, алкилы, арил или ацил. В макромолекулах полиуретанов также могут содержаться простые и сложноэфирные функциональные группы, мочевинная, амидная группы и некоторые другие функциональные группы, определяющие комплекс свойств этих полимеров. Полиуретаны относятся к синтетическим эластомерам и нашли широкое применение в промышленности благодаря широкому диапазону прочностных характеристик. Используются в качестве заменителей резины при производстве изделий, работающих в агрессивных средах, в условиях больших знакопеременных нагрузок и температур. Диапазон рабочих температур — от −60° С до +80° С.

Содержание

Получение

Образование полиуретанового полимера путём реакции между диизоцианатом и полиолом
polyurethane polymer

Полиуретаны получают взаимодействием соединений, содержащих изоцианатные группы с би- и полифункциональными гидроксилсодержащими производными.

В качестве изоцианатов используются толуилендиизоцианаты (2,4- и 2,6-изомеры или их смесь в соотношении 65:35), 4,4'-дифенилметандиизоцианат, 1,5-нафтилен-, гекса-метилендиизоцианаты, полиизоцианаты, трифенилметан-триизоцианат, биуретизоцианат, изоциануратизоцианаты, димер 2,4-толуилендиизоцианата, блокированные изоцианаты.

Строение исходного изоцианата определяет скорость уретанообразования, прочностные показатели, световую и радиационную стойкость, а также жёсткость полиуретанов.

Гидроксилсодержащими компонентами являются:

  1. олигогликоли — продукты гомо- и сополимеризации Тетрагидрофурана, пропилен- и этиленоксидов, дивинила, изопрена;
  2. сложные полиэфиры с концевыми группами ОН — линейные продукты поликонденсации адипиновой, фталевой и других дикарбоновых кислот с этилен-, пропилен-, бутилен- или другими низкомолекулярным гликолями;
  3. разветвленные продукты поликонденсации перечисленных кислот и гликолей с добавкой триолов (глицерина, триметилол-пропана), продукты полимеризации ε-капролактона.

Гидроксилсодержащий компонент определяет, в основном, комплекс физико-механических свойств полиуретанов.

Для удлинения и структурирования цепей применяются гидроксилсодержащие вещества (например, вода, гликоли, моноаллиловый эфир глицерина, касторовое маслодиамины (-4,4'-метилен-бис-(о-хлоранилин), фенилен-диамины). Эти агенты определяют молекулярную массу линейных полиуретанов, густоту вулканизационной сетки и строение поперечных химических связей, возможность образования доменных структур, то есть комплекс свойств полиуретанов и их назначение (пенопласты, волокна, эластомеры и т. д.).

В качестве катализаторов для процесса уретанообразования используют третичные амины, хелатные соединения железа, меди, бериллия, ванадия, нафтенаты свинца и олова, октаноат и лауринат олова. При процессе циклотримеризации катализаторами являются неорганические основания и комплексы третичных аминов с эпоксидами.


Свойства

Механические свойства полиуретанов изменяются в очень широких пределах и зависят от природы и длины участков цепи между уретановыми группами, структуры цепей (линейная или сетчатая), молекулярной массы и степени кристалличности. Полиуретаны могут быть вязкими жидкостями или являться твёрдыми веществами в аморфном или кристаллическом состоянии. Их свойства варьируются от высокоэластичных мягких резин (твёрдость по Шору от 15[источник не указан 934 дня] по шкале А) до жёстких пластиков (твёрдость по Шору 97 по шкале D)[1].

Полиуретан относится к конструкционным материалам (КМ), механические свойства полиуретана дают возможность использовать его в деталях машин и механизмов, подвергающихся силовым нагрузкам. К данному виду промышленных материалов предъявляются очень серьёзные требования с точки зрения сопротивляемости воздействию агрессивной внешней среды.

Физико-механические показатели различных типов полиуретана

Показатель полиуретана НИЦ ПУ-5 СКУ-ПФЛ-100 ТСКУ- ФЭ-4 СКУ-ПФЛ-74 Ур-70 В ПТГФ-1000 СУРЭЛ-20Ф СКУ-ПФЛ-100М Диафор-ТДИ ЛУР-СТ ТТ 129/194
Твердость по Шору усл.ед. 88÷93 95÷ 98 40÷90 88÷92 70÷80 95÷98 93÷97 95÷100 86÷88 75÷85 80÷100
Предел прочности при растяжении, кгс/см.кв 320÷450 350÷400 250÷350 400÷450 230÷390 350÷420 390÷500 450÷500 380÷460 400÷470 380÷520
Относительное удлинение при разрыве,% 450÷ 580 310÷350 400÷550 400÷ 470 670÷800 310÷370 330÷390 350÷370 500÷600 600÷7000 320÷850
Сопротивление раздиру, кгс/см 75÷ 100 90÷ 110 20-30 70-80 30-45 90-110 90-110 85-95 55-65 20-30 90-110
Условное напряжение при 100 % удлинении, кгс/см2 75-95 130- 160 25-30 60-80 20-35 130-160 140-160 - 45-55 50-80 140-160
Относительное остаточное удлинение после разрыва, % Не более10 Не более10 Не более10 Не более 8 Не более 15 Не более 10 Не более 8 Не более 10 Не более 10 Не более 10 Не более 10
Температурный диапазон, °С 50 70 80 70 80 80 80 80 80 50 50

Применение

Благодаря разнообразию механических свойств различных типов полиуретана, полиуретан применяется практически во всех сферах промышленности, для изготовления самых разнообразных уплотнений, эластичных форм для изготовления декоративных камней, защитных покрытий, лакокрасочных изделий, клеев, герметиков, деталей маломощных машин (валов, роликов, пружин и т. п.), изоляторов, имплантатов и прочих изделий. Однако, использование полиуретанов значительно ограниченно температурным диапазоном применения (−60° С..+80° С).

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

См. также

Примечания

Источники

  • Статья «Полиуретаны» в Большой советской энциклопедии (рус.)
  • Болтон У. Конструкционные материалы: металлы, сплавы, полимеры, керамика, композиты. Карманный справочник. — М.: издательский дом «Додэка-XXI», 2004.
  • Глав. ред. В. А. Кабанов. Энциклопедия полимеров. — М.: «Советская энциклопедия», 1977. — Т. 3.
  • Райт П., Камминг А., Пер. с англ. под ред. док. хим. наук Н. П. Апухтиной. Л. Полиуретанове эластомеры. — «Химия», 1973.
  • Ю. С. Липатов, Ю. Ю. Керча, Л. М. Сергеева. Структура и свойства полиуретанов. — Киев: «Наукова думка», 1970.

Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Полиуретаны" в других словарях:

  • Полиуретаны — – готовят из изоцианатов и многоатомных спиртов. Применяют для изготовления волокон, плёнок, листовых материалов. [Словарь строительных материалов и изделий для студентов строительных специальностей. Щукина Е. Г., Архинчеева Н. В.,… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • ПОЛИУРЕТАНЫ — синтетические полимеры, содержащие в молекуле группы NHC(O)O ; образуются при взаимодействии ди или полиизоцианатов с двух или трехатомными спиртами; вязкие жидкости или твердые вещества. Применяются в производстве полиуретанового волокна,… …   Большой Энциклопедический словарь

  • Полиуретаны — ПОЛИУРЕТАНЫ, синтетические полимеры, содержащие в молекуле группы NHC(O)O . Из полиуретанов изготовляют полиуретановое волокно, поролон, искусственные кожи, клеи, лаки. Эластичные полиуретаны (уретановые каучуки) основа износостойкой резины (в… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • полиуретаны — синтетические полимеры, содержащие в молекуле группы  NHC(O)O ; образуются при взаимодействии ди или полиизоцианатов с двух или трёхатомными спиртами; вязкие жидкости или твердые вещества. Применяются в производстве полиуретанового волокна,… …   Энциклопедический словарь

  • Полиуретаны —         Полимеры, содержащие в основной цепи макромолекулы уретановые группировки NH CO O ; общая формула линейных П.: [―A―OCOHN―A NHCOO―] n.          Обычно П. получают поликонденсацией (См. Поликонденсация) ди или полиизоцианатов (в общей… …   Большая советская энциклопедия

  • ПОЛИУРЕТАНЫ — гетероцепные полимеры, содержащие незамещенные и(или) замещенные уретановые группы ЧN(R)ЧС(О)ОЧ (R = Н, алкил, арил или ацил). Кол во уретановых групп зависит от мол. массы П. и соотношения исходных компонентов. В зависимости от природы последних …   Химическая энциклопедия

  • ПОЛИУРЕТАНЫ — синтетич. полимеры, содержащие в осн. цепи макромолекулы повторяющиеся группы NH(CO)O (уретановые группы); образуются при взаимодействии ди или полиизоцианатов с двух или трёхатомными спиртами. Жёсткие или эластичные твёрдые в ва либо вязкие… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • ПОЛИУРЕТАНЫ — синтетич. полимеры, содержащие в молекуле группы NHC(O)O ; образуются при взаимодействии ди или полиизоцианатов с двухили трёхатомными спиртами; вязкие жидкости или тв. в ва. Применяются в произ ве полиуретанового волокна, пенопластов, клеёв,… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • полиуретаны — мн., Р. полиурета/нов; ед. полиурета/н (2 м) …   Орфографический словарь русского языка

  • полиуретаны — Синтетические полимеры, содержащие в основном цепи макромолекулы повторяющейся группы – NH(CO)O) – (уретановые группы); образуются при взаимодействии ди или полиизоцианатов с двух или трехатомными спиртами. Жесткие или эластичные твердые вещества …   Текстильный глоссарий