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
Юлия Княжанская: Как меняется онлайн- и офлайн-образование во время пандемии Юлия Княжанская: Как меняется онлайн- и офлайн-образование во время пандемии

Как правильно учиться в домашних условиях и не потеряться среди множества курсов

СНОБ
Хищные вещи Йипа ван Леуэнстейнa Хищные вещи Йипа ван Леуэнстейнa

Дизайнер Йип ван Леуэнстейн пытается решать проблемы человечества

Популярная механика
Создан новый инструмент для диагностики аутоиммунных заболеваний Создан новый инструмент для диагностики аутоиммунных заболеваний

Биосенсер не только измеряет концентрацию антител, но и определяет их активность

Популярная механика
Кодный магазин Кодный магазин

Программист из Ульяновска построил компанию стоимостью $100 млн

Forbes
Ричард Докинз: Высокомерие религии, скромность науки и интеллектуальное и нравственное бесстрашие атеизма Ричард Докинз: Высокомерие религии, скромность науки и интеллектуальное и нравственное бесстрашие атеизма

Отрывок из дискуссии интеллектуалов о вере, атеизме, религии и многом другом

СНОБ
Гигантские хищные динозавры оказались марафонцами Гигантские хищные динозавры оказались марафонцами

В зависимости от размера динозавры использовали разные стратегии перемещения

N+1
Размножение и пол: почему мы делимся на мужчин и женщин Размножение и пол: почему мы делимся на мужчин и женщин

Мы редко задумываемся о биологическом смысле пола

Популярная механика
Самый некрасивый во дворе — фиаско последнего большого «Форда» Самый некрасивый во дворе — фиаско последнего большого «Форда»

Жаба, гаргулья, чудовище — это лишь несколько прозвищ несчастного Scorpio.

Maxim
Разная война. Почему у Путина не получается защитить «итоги Второй мировой» Разная война. Почему у Путина не получается защитить «итоги Второй мировой»

Юбилей Победы Россия встречает в странных обстоятельствах

СНОБ
Что делать, если тревога мешает сосредоточиться Что делать, если тревога мешает сосредоточиться

Как вернуться в настоящее, перезагрузиться и настроиться на работу?

Psychologies
«Мы устали сидеть дома»: вернутся ли сотрудники в офисы после пандемии «Мы устали сидеть дома»: вернутся ли сотрудники в офисы после пандемии

Как будет происходить возвращение сотрудников в офисы

Forbes
12 сюрпризов, спрятанных в известных фильмах 12 сюрпризов, спрятанных в известных фильмах

У тебя появился серьезный повод пересмотреть любимые фильмы по 15-му разу!

Maxim
Выезд на встречку: когда лишат прав, а когда — нет Выезд на встречку: когда лишат прав, а когда — нет

Иногда выезд на встречку не считается нарушением

РБК
10 легендарных вечеринок 10 легендарных вечеринок

10 легендарных вечеринок, которые не всегда были про музыку или танцы

Esquire
Что такое сильные решения и почему за риски полагается награда Что такое сильные решения и почему за риски полагается награда

Отрывок из книги о компаниях нового поколения —  «единорогах»

СНОБ
Бананы, песок и пчёлы: 10 ресурсов на грани исчезновения Бананы, песок и пчёлы: 10 ресурсов на грани исчезновения

Без этих ресурсов наша жизнь станет гораздо труднее

Популярная механика
Лимфодренаж для лица: как избавиться от морщин Лимфодренаж для лица: как избавиться от морщин

Мало движения, много еды — все «тренды» отражаются на нашем внешнем виде

Psychologies
Девушка в цвету Девушка в цвету

Саша Пивоварова примеряет летние платья, но не на себя, а на свое альтер эго

Vogue
Командный менеджмент: почему пираты XVIII века были самыми демократичными людьми своего времени Командный менеджмент: почему пираты XVIII века были самыми демократичными людьми своего времени

Как суровые законы рынка заставляли пиратов мучить и убивать людей

Esquire
9 модных тенденций прошлого, от которых умирали 9 модных тенденций прошлого, от которых умирали

Мода заразна, как чума, а иногда она была и так же смертельна

Maxim
Вспоминая Канны: лучшие наряды кинофестивалей 2006-2016 годов Вспоминая Канны: лучшие наряды кинофестивалей 2006-2016 годов

Лучшие выходы на красные дорожки Каннского кинофестиваля разных лет

Esquire
Memento Vivere Memento Vivere

Фантастический рассказ о странном пациенте Крисе

Наука и жизнь
Штраф за выезд на МКАД. Автомобилист пожаловался на ловушку Штраф за выезд на МКАД. Автомобилист пожаловался на ловушку

Водитель из Торжка проехал в Рязань транзитом через Москву

РБК
Красиво шить не запретишь Красиво шить не запретишь

Настя Лыкова знает: трикотажное платье способно изменить жизнь

Vogue
5 действительно чокнутых правителей 5 действительно чокнутых правителей

Их подданным, конечно, не повезло

Maxim
Мечтая о путешествиях: 5 захватывающих фильмов о жажде приключений Мечтая о путешествиях: 5 захватывающих фильмов о жажде приключений

Подборка из пяти фильмов о невероятных путешествиях

Cosmopolitan
5 не самых очевидных китайских фильмов, которые стоит посмотреть 5 не самых очевидных китайских фильмов, которые стоит посмотреть

Не все фильмы Поднебесной строятся исключительно на кунг-фу

Maxim
Хуже, чем СПИД и Вьетнам: как самоизоляция подкосила поколение 30-летних Хуже, чем СПИД и Вьетнам: как самоизоляция подкосила поколение 30-летних

Миллениалы чаще остальных страдают от стресса во время карантина

Forbes
Мощные и изящные: 10 легендарных американских маслкаров Мощные и изящные: 10 легендарных американских маслкаров

Немногие автомобили превосходят маслкары по сочетанию красоты и мощи

Популярная механика
Открыть в приложении