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
Правила жизни Бьорк Гудмундсдоттир Правила жизни Бьорк Гудмундсдоттир

Правила жизни исландской певицы Бьорк

Esquire
Черная быль. Что именно произошло на Чернобыльской АЭС и чем все кончилось Черная быль. Что именно произошло на Чернобыльской АЭС и чем все кончилось

С момента катастрофы на Чернобыльской АЭС прошло уже много лет

Maxim
Интервальное голодание: развенчиваем мифы о Интервальное голодание: развенчиваем мифы о

Какие плюсы и минусы есть у интервального голодания?

Cosmopolitan
Третий путь атомной энергетики Третий путь атомной энергетики

В Курчатовском институте завершается модернизация токамака Т-15

Популярная механика
Вирусы против людей: хроника вечной войны Вирусы против людей: хроника вечной войны

Афинская чума, черная смерть, испанка, СПИД и другие эпидемии человечества

Дилетант
Откуда берутся «Паразиты» Откуда берутся «Паразиты»

«Воспоминания об убийстве» — фильм, в котором есть ключи к картинам Пона Чжун-Хо

СНОБ
Валерия Розов: Что делать, если вас сокращают? Валерия Розов: Что делать, если вас сокращают?

Как сотрудник может защитить себя при сокращении

СНОБ
Иван Ворошилов ака НЕДРЫ Иван Ворошилов ака НЕДРЫ

«Рэп-Пушкин» выпустил альбом, написанный собственной нейросетью

Собака.ru
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
Органическое окрашивание Органическое окрашивание

Почему бы не перейти от химических красителей к растительным?

Здоровье
Покидая зону комфорта, приготовьтесь... ко сну Покидая зону комфорта, приготовьтесь... ко сну

Исследование сна плодовых мух может помочь людям, страдающим от бессонницы

Популярная механика
Флоренс Дженкинс. Её пение называли кудахтаньем, но залы всегда были полны Флоренс Дженкинс. Её пение называли кудахтаньем, но залы всегда были полны

Самая плохая оперная исполнительница всех времен – Флоренс Дженкинс

Cosmopolitan
Девушка Мороз Девушка Мороз

Короткая платиновая стрижка, точеные скулы, шрам, похожий на иероглиф

Esquire
Как менялся с годами образ Лады Дэнс — эволюция стиля главного секс-символа 90-х Как менялся с годами образ Лады Дэнс — эволюция стиля главного секс-символа 90-х

Как менялась с годами одна из самых ярких исполнительниц 90-х Лада Дэнс

Cosmopolitan
Звезды первых обложек Playboy: как они выглядят сейчас и чем занимаются Звезды первых обложек Playboy: как они выглядят сейчас и чем занимаются

Когда-то каждая успешная красавица считала за честь попасть на страницы глянца

Cosmopolitan
«Они всегда хотели съесть «Ведомости»: кто, как и зачем поставил ловушку для ведущей деловой газеты страны «Они всегда хотели съесть «Ведомости»: кто, как и зачем поставил ловушку для ведущей деловой газеты страны

Кто, когда и на какие деньги купил газету «Ведомости»

Forbes
Говорите мне «ты», мне всего пятьдесят!: колонка о том, станем ли мы бессмертными (в будущем) Говорите мне «ты», мне всего пятьдесят!: колонка о том, станем ли мы бессмертными (в будущем)

Размышления о том, каким будет будущее людей

Esquire
Страшно интересно: как, почему и зачем мы испытываем страх Страшно интересно: как, почему и зачем мы испытываем страх

Рассмотрим человеческий страх в разрезе разных наук

Популярная механика
Унесенные Миядзаки. Как прославленный японец показал нам мир глазами ребенка Унесенные Миядзаки. Как прославленный японец показал нам мир глазами ребенка

Отрывок из книги «Студия Ghibli: творчество Хаяо Миядзаки и Исао Такахаты»

Forbes
Фриланс: что это такое простыми словами и кто может им заниматься Фриланс: что это такое простыми словами и кто может им заниматься

Готов к смене карьеры?

Playboy
10 лучших ролей Мэттью Макконахи 10 лучших ролей Мэттью Макконахи

Самые запоминающиеся образы Мэттью Макконахи

Esquire
Пассивные агрессоры и как с ними справиться Пассивные агрессоры и как с ними справиться

Ужиться с партнером, склонным к пассивной агрессии, — испытание не из легких

Psychologies
Fiat 124 vs ВАЗ-2101: копия лучше оригинала Fiat 124 vs ВАЗ-2101: копия лучше оригинала

Многие называли “Жигули” копией Fiat 124

Популярная механика
Как поддержать организм: 8 главных вопросов про иммунитет Как поддержать организм: 8 главных вопросов про иммунитет

FAQ по иммунной системе организма

Cosmopolitan
Из первых рук: какие подарки Россия в разные годы дарила США Из первых рук: какие подарки Россия в разные годы дарила США

Динамику отношений России и США можно проследить по подаркам лидеров стран

Esquire
Соцсети и карьера: как вести аккаунты, чтобы найти работу Соцсети и карьера: как вести аккаунты, чтобы найти работу

Что и как постить, если вы претендуете на хорошую вакансию

РБК
Правила жизни Боба Дилана Правила жизни Боба Дилана

Правила жизни великого поп-музыканта Боба Дилана

Esquire
Почему те, кто критикуют сериал «Великая» за недостоверность — неправы Почему те, кто критикуют сериал «Великая» за недостоверность — неправы

Историк, специализирующийся на Екатерине II о нашумевшем сериале «Великая»

Maxim
Связать и измерить Связать и измерить

Квантовые технологии обладают огромным потенциалом

N+1
Открыть в приложении