Полиуретан: характеристики, применение и цены

На сегодняшний день полиуретан является крайне востребованным сырьем в промышленности. Этот полимер составляет серьезную конкуренцию резине, каучуку и металлу. Полиуретан применяется в жидком и твердом виде, в том числе в формованном — в листах.

Свойства полиуретана

Полиуретан — чуть ли не самый известный полимерный материал, а точнее, целый класс синтетических полимеров, молекулы которых содержат уретановые группы. Свойства этих полимеров существенно варьируются в зависимости от их молекулярной структуры. Однако отличительным свойством данной группы материалов является высокая эластичность и вязкость, именно поэтому полиуретаны относятся к группе эластомеров.

Полиуретаны отличаются высокими прочностными характеристиками и широким температурным диапазоном эксплуатации — от −60 °С до +80 °С.

Приведем некоторые свойства полиуретанов:

• Высокая степень твердости — позволяет использовать этот материал при сильных механических нагрузках.
• Высочайшая износостойкость, в том числе абразивная стойкость (устойчивость к воздействию абразивов твердых материалов, использующихся для шлифовки, полировки и другой обработки поверхностей).
• Высокая эластичность при высокой твердости. Значение прочности — до 50 МПа — обеспечивает невероятную устойчивость к деформациям.

Кроме того, полиуретан не подвержен образованию микроорганизмов и плесени, обладает стойкостью к маслам и растворителям. Из него можно изготавливать изделия любой формы и размеров (литьевым методом).

Плюсы и минусы материала

Полиуретан имеет многочисленные преимущества перед резиной, металлами и пластиками. В сравнении с резиной полиуретан медленнее стареет, выдерживает бόльшие нагрузки, быстрее восстанавливает форму при деформациях, обладает большей эластичностью, устойчив к воздействию масел. К полиуретану гораздо меньше прилипает грязь.

По сравнению с металлическими поверхностями материал обладает большей эластичностью, меньшим весом, он не проводит электричество, устойчив к воздействию абразивов. По соотношению стоимость/долговечность 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. Наконец, оборудование из полиуретана требует меньших затрат на обслуживание и ремонт, нежели металлические аналоги.

По сравнению с разными 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, не раскалывается при ударных нагрузках. В отличие от пластика из полиуретана легче формируются толстые слои.

К общим плюсам полиуретана можно отнести следующие качества:

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

К абсолютным минусам полиуретана относится трудность с переработкой его отходов. В остальном же его плюсы могут превратиться в минусы в зависимости от сферы применения. Например, полиуретановые сайлентблоки делают подвеску более жесткой по сравнению с резиновыми. Кроме того, материал обладает плохой сопротивляемостью к скручиванию. При низких температурах сайлентблоки из ПУ становятся излишне твердыми и хрупкими, и значит, легко разрушаются. Что касается использования материала в декоре и лепнине, то вспененный полиуретан дает усадку из-за пористой структуры, а рисунок может ложиться нечетко. Полиуретан широко используется при изготовлении обуви, и в данном случае его очевидным недостатком является отсутствие воздухопроницаемости.

Производство полиуретана и полуфабрикатов из него

Для производства изделий из полиуретана используются практически все технологические методы — литье, прессование, экструзия, заливка на стандартном оборудовании. При использовании литья не требуются дорогостоящие и сложные формы, как при использовании других материалов. Полиуретан представлен на рынке во множестве форм: жидкий, вспененный (поролон, пенопласт), твердый (в виде листов, пластин, стержней и пр.), напыляемый (полимочевина).

На данный момент полиуретан является одним из самых востребованных полимеров в крупнейших сегментах промышленности. По оценкам компании Labyrinth Research&Markets, в 2015 году мировой объем производства полиуретана составил 21,3 млн тонн. Согласно их прогнозу, к 2020 году эта цифра достигнет 30 млн тонн. Специалисты отмечают стабильное развитие отрасли, темп роста которой превышает динамику мирового ВВП. В России объем рынка полиуретана в 2014 году составил 270 тыс. тонн, из которых 150 тыс. тонн — импорт, 120 тыс. тонн — собственное производство. При этом 84% пришлось на вспененный полиуретан (38% — жесткий, 46% — мягкий). Наибольший спрос приходится на мебельную промышленность (34%), автопром (22%), строительство (22%), трубопроводный транспорт (8%), холодильную промышленность (7%).

Применение материала и изделий из него

Сферы применения полиуретана разных форм:

1. Жидкий и в виде спрея:
• покрытие поверхностей бетона, кузовов, люков, резервуаров, тоннелей;
• гидроизоляция крыш, изготовление лакокрасочных изделий, клеев, герметиков;
• изготовление форм для литья из бетона, гипса, воска, в том числе для производства небольших скульптур, декора и архитектурных элементов.
2. Пенополиуретаны — изготовление пористых утеплителей, наполнителей.
3. Листовой — производство футеровочных элементов, прессовых штампов, опорных поверхностей роликов, валиков, колес.

Применение в отраслях промышленности:

• Тяжелая (амортизирующие прокладки для станков и агрегатов).
• Строительная (вибростойкие полы, антискользящие покрытия, фасадные системы).
• Автомобильная (шины, сайлентблоки, валы, ролики, пружины, втулки, подшипники, маслостойкие детали и пр.).
• Мебельная (изготовление матрасов, крепежных элементов).
• Текстильная и обувное производство (коврики, искусственные кожи, подошвы).
• Медицина (имплантаты, презервативы, протезы) и т.д.

В целом полиуретан — очень распространенный материал, который применяется практически во всех сферах производства. Особо широко он востребован в строительстве, мебельной и автомобильной промышленности.

Стоимость полиуретана

Стоимость полиуретана зависит от фирмы-производителя, вида материала и многих других факторов. Например, цены на листовой полиуретан зависят от толщины и габаритов листа.

Стоимость листа размером 0,5 х 0,5 м и толщиной 5 мм составляет не менее 1100 рублей, оптовая цена — порядка 500–900 рублей.

Цены на пластины толщиной 10 мм — в диапазоне 1000–1700 рублей, 20 мм — 2000–3500 рублей, 80 мм — от 12 000 рублей.

Полиуретановые стержни от 20 мм будут стоить около 80 рублей за штуку, 35 мм — 300 рублей, 50 мм — 400 рублей, 100 мм — 1600 рублей, 200 мм — 9 800 рублей.

Жидкий ПУ обойдется в 300–500 рублей за 1 кг.

Стоимость вспененного полиуретана отечественного производства — примерно 400 рублей за 1 кг; иностранного — 1000–2000 рублей за 1 кг.

Итак, полиуретан обладает уникальными характеристиками и во многом превосходит резину, каучук, пластик и даже металл. Потребление этого полимера в мировой промышленности из года в год растет, расширяются сферы его применения. Полиуретан на российском рынке представлен как отечественными, так и зарубежными производителями, поэтому цены на него могут существенно варьироваться. Необходимо учитывать, что на сегодняшний день производство полиуретана в России зависит от импорта химических компонентов, входящих в его состав.