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
«Я заперлась в туалете, и тут раздался звук топора» «Я заперлась в туалете, и тут раздался звук топора»

Боитесь подать на развод, потому что уверены — вы не заслуживаете ничего лучше?

Psychologies
Нейронные герои Нейронные герои

Валерий Шарипов рассказал «Популярной механике» о своих синтетических героях

Популярная механика
Галина Щербакова: Женщины в игре без правил Галина Щербакова: Женщины в игре без правил

Отрывок из нового романа Галины Щербаковой о судьбах трех поколений женщин

СНОБ
Мини-арсенал Мини-арсенал

Точнейшие миниатюрные копии стрелкового оружия, из которых можно и пострелять

Популярная механика
Обувь победителя: что надо знать о паре Air Jordan 1 Майкла Джордана, проданной сегодня за 41 миллион рублей Обувь победителя: что надо знать о паре Air Jordan 1 Майкла Джордана, проданной сегодня за 41 миллион рублей

Почему Air Jordan 1 стали культовыми и чем заслужили такую ценность

Esquire
Правила жизни Джорджа Лукаса Правила жизни Джорджа Лукаса

Правила жизни знаменитого режиссера Джорджа Лукаса

Esquire
Уволенный губернатор впервые подал иск к Путину. Главы регионов лишь дважды судились с президентом — оба раза c Ельциным Уволенный губернатор впервые подал иск к Путину. Главы регионов лишь дважды судились с президентом — оба раза c Ельциным

Михаил Игнатьев подал в суд на российского президента

TJ
Пять звезд в чистом поле: как в России построили первый с советских времен аэропорт Пять звезд в чистом поле: как в России построили первый с советских времен аэропорт

Как появился Ростовский Платов и почему не все авиакомпании могут здесь садиться

Forbes
Операция «антикризис» Операция «антикризис»

Пять главных принципов финансовой безопасности семьи

Лиза
«Битва экстрасенсов»: топ-7 самых странно одетых участников шоу «Битва экстрасенсов»: топ-7 самых странно одетых участников шоу

Собрали для тебя топ-7 главных стиляг программы «Битвы экстрасенсов»

Cosmopolitan
Правила жизни Шер Правила жизни Шер

Правила жизни певицы и актрисы Шер

Esquire
Во френч-прессе, турке и гейзерной кофеварке: как сварить вкусный кофе дома Во френч-прессе, турке и гейзерной кофеварке: как сварить вкусный кофе дома

Как приготовить вкусный кофе дома — без кофемашины и профессионального опыта

Forbes
Хорошо забытое старое: «Новь» Тургенева Хорошо забытое старое: «Новь» Тургенева

Насмешливая лёгкость и параллели с современностью в романе Тургенева «Новь»

Полка
Глубоким слоям океана пообещали заметные последствия от изменения климата Глубоким слоям океана пообещали заметные последствия от изменения климата

Как глобальное потепление может повлиять на разные слои океана

N+1
Астрономы подтвердили открытие двух протопланет у близкой молодой звезды Астрономы подтвердили открытие двух протопланет у близкой молодой звезды

Астрономы подтвердили существование двух протопланет у молодой звезды PDS 70

N+1
Чему вас научит Иэн Маккеллен Чему вас научит Иэн Маккеллен

Иэн Маккеллен точно знает, как носить кожаные вещи, стричься и оставаться собой.

GQ
«Мне хочется узнать себя» «Мне хочется узнать себя»

Зоя Бербер — о борьбе со стереотипами и новых проектах

OK!
Летучие мыши и приматы оказались самыми стойкими к опьянению зверями Летучие мыши и приматы оказались самыми стойкими к опьянению зверями

Эффективнее всего перерабатывают алкоголь приматы и рукокрылые

N+1
Чудо-танки в июне сорок первого: фиаско Чудо-танки в июне сорок первого: фиаско

Загадочные и противоречивые советские танки Великой Отечественной войны

Популярная механика
Хвост виляет микробиомом Хвост виляет микробиомом

Как жизнь с кошкой или собакой влияет на наше здоровье

Reminder
24 общеупотребительных слова, которые на самом деле являются торговыми марками 24 общеупотребительных слова, которые на самом деле являются торговыми марками

История названий брендов, которые превратились в часть нашей повседневной жизни

Esquire
Пятиминутный путеводитель по гастрономическим войнам Пятиминутный путеводитель по гастрономическим войнам

Почему обычные рецепты могут перссорить народы?

Esquire
Стимуляция зрительной коры заставила слепых видеть буквы Стимуляция зрительной коры заставила слепых видеть буквы

Ученые добились появления зрительных образов через стимуляцию зрительной коры

N+1
Гигантские искусственные атомы обменялись возбуждениями через волновод Гигантские искусственные атомы обменялись возбуждениями через волновод

Из сверхпроводящих кубитов можно создать два гигантских искусственных атома

N+1
Правила жизни Кэтрин Хепберн Правила жизни Кэтрин Хепберн

Правила жизни американской актрисы Кэтрин Хепберн

Esquire
«Если понадоблюсь, то можем договориться»: как инвесторы Telegram начали выводить средства из проекта Дурова «Если понадоблюсь, то можем договориться»: как инвесторы Telegram начали выводить средства из проекта Дурова

Большинство инвесторов фонда Disruptive Era Fund выводят деньги из проекта TON

Forbes
Входить осторожно: как создать и защитить свои личные границы Входить осторожно: как создать и защитить свои личные границы

Личные границы помогут сделать жизнь комфортнее и счастливее

РБК
Погуляли и хватит: звездные мужчины, которые после измен возвращались к любимым Погуляли и хватит: звездные мужчины, которые после измен возвращались к любимым

Знаменитые изменщики, которые сделали все, чтобы добиться милости любимых женщин

Cosmopolitan
Принцы и будущие президенты: горячие сыновья политиков – что мы о них знаем Принцы и будущие президенты: горячие сыновья политиков – что мы о них знаем

Самые завидные холостяки мира

Cosmopolitan
Открыть в приложении