Пенополиуретан всё чаще заменяет традиционные материалы в строительстве

Популярная механикаHi-Tech

Материал будущего: из космической отрасли в ваш дом

Дмитрий Школьников

Оглядитесь и задумайтесь: из чего сделаны окружающие вас предметы? Вы удивитесь, но многие из них – диванные подушки, лёгкая мебель из IKEA, искусственная лепнина на потолке, амортизатор в подошве любимых кроссовок – изготовлены, по сути, из одного и того же материала – пенополиуретана. Созданный в 30-х годах ХХ века, он менее чем за 100 лет полностью преобразил наш мир и при этом постоянно находит новые области применения. На сегодняшний день вершина эволюции пенополиуретана – выпускаемый в промышленных масштабах материал с труднопроизносимым названием «вспененный полиизоцианурат», обычно именуемый PIR. Сейчас он всё чаще заменяет традиционные материалы в строительстве и многих других областях жизни, а в недалёком будущем возможно даже станет основным материалом на планете. В чём же уникальность PIR?

Как получают «материал будущего»

На сегодняшний день PIR – вершина технологической эволюции пенополиуретана, одного из наиболее универсальных и востребованных полимерных материалов, относящегося к категории газонаполненных реактопластов и впервые синтезированного около 60 лет назад. Его уникальность заключается в том, что изменяя пропорцию двух основных участвующих в реакции химических веществ (всего в ней задействовано более десятка реагентов) можно получить широкий спектр материалов с разными физическими свойствами для различных областей применения.

Исходным сырьём для получения PIR и пенополиуретана в наши дни служат продукты нефтехимического производства – полимерные органические соединения и многоатомные спирты. Альтернативным вариантом является использование некоторых видов растительного масла: касторового, соевого, рапсового, подсолнечного и др. Однако такое сырьё значительно дороже.

Синтез и свойства пенополиуретана

В основе реакции полимеризации лежит взаимодействие двух ключевых реагентов, называемых «компонент А» и «компонент Б»:

  1. Компонент А – полиол: многоатомный спирт, имеющий в своём составе более одной гидроксильной группы —OH. К этой группе химических соединений относятся, в частности, этиленгликоль, пропиленгликоль, глицерин, сорбит и др.;
  2. Компонент Б – полиизоцианат: органическое соединение, содержащее функциональную группу —N=C=O. В частности, при производстве пенополиуретана и PIR используется полимерный 4,4 метилендифенилдиизоцианат или pMDI, производимый корпорациями BASF, Covestro, Huntsman и Dow.

Реакцию можно описать как взаимодействие полиола и диизационата с образованием полиуретана в присутствии катализатора (обычно аминной группы). Перед реакцией в смесь вводится вспенивающий агент, который заполняет в самом начале пористую, а в дальнейшем - герметично закрытую структуру полиуретана, превращая его в материал под названием пенополиуретан.

Помимо перечисленных реагентов в синтезе участвует ещё примерно 10-13 веществ: катализаторы, стабилизаторы и различные добавки, влияющие на конечные свойства материала.

Практически сразу же после получения пенополиуретана химики заметили, что его свойства зависят от длины цепи газонаполненных микрогранул, которая, в свою очередь, определяется соотношением полиольного и изоцианатного компонентов, а также функциональностью и молекулярной массой самого полиола. Путём варьирования этого соотношения были получены материалы с очень разными свойствами: от мягких губчатых (например, поролон, современные наполнители для матрасов, некоторые виды утеплителей для одежды и пр.) до жёстких пенопластов высокой плотности, используемых в строительстве в качестве изоляции для промышленных холодильников и морозильников, наполнителя сэндвич-панелей, для утепления трубопроводов и производства жёстких плитных утеплителей.

15f46a6d2469d345799db885413eaf25.jpg

PIR: особенности и отличия

Пенополиизоцианурат впервые был синтезирован в 60-х годах XX века. Технология его производства отличается от технологии получения «классического» пенополиуретана. В первую очередь – соотношением компонентов А и Б в реакционной смеси.

Владимир Шалимов, кандидат технических наук, руководитель технической службы направления "Полимерные мембраны и PIR в КМС" компании ТЕХНОНИКОЛЬ: "В обычном пенополиуретане это классическое отношение, равное 1:1, то есть на одну молекулу полиола приходится одна молекула изоцианата. В результате реакции получается молекула полимера с линейной структурой. При синтезе пенополиизоцианурата это отношение зависит от ряда факторов (от молекулярной массы и функциональности полиола, от содержания NCO-групп в изоцианате и от его типа) и должно быть не менее, чем 1:2. В технологическом цикле нашего предприятия оно составляет как минимум 1:3, то есть на одну молекулу полиола приходится три молекулы изоцианата, две из которых остаются свободными. При этом сам процесс протекает при более высокой температуре. В результате происходит так называемая тримеризация: свободные NCO-группы образуют особо прочные соединения – тримеры. Можно сказать, что пенополиизоцианурат – это тримеризованный изоцианат. Высокая прочность химических связей затрудняет разрушение структуры полимера, поэтому полиизоциануратная пена является химически и термически (в том числе при воздействии открытого пламени) более стабильным материалом: разрыв изоциануратных связей начинается при температуре выше 200 °C, тогда как у пенополиуретана – примерно при 100 °С".

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
Африканские барабаны: быстрая связь на дальние расстояния Африканские барабаны: быстрая связь на дальние расстояния

В тот момент, когда мы заканчиваем произносить слово, его больше не существует

Популярная механика
До сих пор не верим! Супонев, Насыров, Бодров и другие погибшие кумиры 90-х До сих пор не верим! Супонев, Насыров, Бодров и другие погибшие кумиры 90-х

Они были талантливы и любимы, но их жизни оборвались...

Cosmopolitan
Предупрежденные об опасности синицы увидели в деревянной палке змею Предупрежденные об опасности синицы увидели в деревянной палке змею

Синицы искали предметы, похожие на зрительный образ хищника

N+1
Триумф 57 мм Триумф 57 мм

Новое слово в разработке российских бронемашин

Популярная механика
Как сделать голос сексуальным? Как сделать голос сексуальным?

Что общего между голосом и образом?

Psychologies
10 антитрендовых дизайнерских решений, которые мы всё равно любим 10 антитрендовых дизайнерских решений, которые мы всё равно любим

В дизайне интерьеров тоже есть тренды и антитренды

Cosmopolitan
Гантимуровы Гантимуровы

Род Гантимуровых резко выделяется на фоне других княжеских фамилий России

Дилетант
Уровень сознания пациентов определили по ЭЭГ при восприятии речи Уровень сознания пациентов определили по ЭЭГ при восприятии речи

У пациентов с нарушениями сознания нашли следы восприятия слов

N+1
Как продлить отношения на много лет? Полезное мнение специалиста Как продлить отношения на много лет? Полезное мнение специалиста

Социолог Пеппер Шварц о том, как выстроить хорошие отношения с партнером

Cosmopolitan
Где деньги, папа? Чему учат своих детей российские бизнесмены Где деньги, папа? Чему учат своих детей российские бизнесмены

Можно ли стать миллионером, следуя советам Роберта Кийосаки

Forbes
Как воспринимают развод мужчины, а как — женщины? Как воспринимают развод мужчины, а как — женщины?

Почему мы переживаем развод настолько по-разному?

Psychologies
«Дуров бросил их с криком «Спасайся, кто может»: история краха TON глазами инвестора «Дуров бросил их с криком «Спасайся, кто может»: история краха TON глазами инвестора

Что пошло не так с блокчейн-платформой TON

Forbes
10 лауреатов Пулитцера, которых вам давно пора прочитать 10 лауреатов Пулитцера, которых вам давно пора прочитать

Призеры Пулитцеровской премии, которых должен прочитать каждый

Esquire
История рубашки поло: от спортивной формы до универсальной классики мужского гардероба История рубашки поло: от спортивной формы до универсальной классики мужского гардероба

Рубашка поло: рассматриваем в деталях

Esquire
Райский уголок Райский уголок

Пришло время сменить декорации!

Лиза
Беру огонь на себя. Подвиги женщин-медиков во время Великой отечественной войны Беру огонь на себя. Подвиги женщин-медиков во время Великой отечественной войны

О невероятных поступках участвоваших в Великой отечественной войне женщин

Forbes
“Заправимся” от дороги: беспроводная зарядка электромобилей будущего “Заправимся” от дороги: беспроводная зарядка электромобилей будущего

Ученые сделали еще один шаг к беспроводной подзарядке электромобиля

Популярная механика
Cтройными рядами Cтройными рядами

Выходим из карантина красиво

Лиза
Сели на шею Сели на шею

Как сохранить молодость шеи и убрать некрасивую «холку» и возрастные «кольца»

Лиза
Вирус герпеса вызвал симптомы болезни Альцгеймера у трехмерной модели мозга Вирус герпеса вызвал симптомы болезни Альцгеймера у трехмерной модели мозга

Инфицированные клетки гибнут, сливаются друг с другом и вызывают воспаление

N+1
Моторная кора повторила запомненную информацию во время отдыха Моторная кора повторила запомненную информацию во время отдыха

Что выяснили с помощью инвазивного интерфейса в головном мозге

N+1
Дедушка Jeep. Копаемся в истории легендарного Willys MB Дедушка Jeep. Копаемся в истории легендарного Willys MB

Вспоминаем историю главного внедорожника Великой Отечественной войны

РБК
На чем будем экономить? Вопрос дня На чем будем экономить? Вопрос дня

Можно ли сэкономить на алкоголе и одежде?

СНОБ
Павел Дуров назвал семь причин не переезжать в США. Это ответ на фильм Дудя о Кремниевой долине Павел Дуров назвал семь причин не переезжать в США. Это ответ на фильм Дудя о Кремниевой долине

Почему США — не самое лучшее место для жизни и ведения IT-бизнеса

Esquire
Братская кушетка Братская кушетка

Василий Степанов о юбилее «Брата-2»

Weekend
Глазами иностранца: чем руководствуются русские при принятии решений Глазами иностранца: чем руководствуются русские при принятии решений

Чем руководствуются иностранцы и русские при принятии решений

Forbes
Аренда тренажёров, доставка еды и онлайн-марафоны​: фитнес-клубы нашли новые модели для работы после карантина Аренда тренажёров, доставка еды и онлайн-марафоны​: фитнес-клубы нашли новые модели для работы после карантина

Как работают фитнес-клубы во время простоя

VC.RU
Не проспать опасность: как всегда быть начеку? Не проспать опасность: как всегда быть начеку?

Нужна ли ситуативная готовность обычному человеку и может ли он ее освоить?

Популярная механика
Куропатки пожертвовали иммунитетом ради выживания в зимней Арктике Куропатки пожертвовали иммунитетом ради выживания в зимней Арктике

Тундровые куропатки зимой тратят меньше энергии на борьбу с инфекциями

N+1
Открыть в приложении