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
Треска с петрушкой Треска с петрушкой

Треска — твердыня в мире, где все только рушилось, расползалось, гнило и горело

Weekend
Новые луддиты Новые луддиты

Некоторые сотрудники западных компаний протестуют против автоматизации труда

РБК
7 самых классных и самых безумных образов Сальвадора Дали 7 самых классных и самых безумных образов Сальвадора Дали

Готовы подкручивать усики?

GQ
Винтокрыл против конвертоплана Винтокрыл против конвертоплана

«Вертолет» не самый подходящий термин для описания этих воздушных монстров

Популярная механика
Виктимология: существует ли наука, которая учит нас не быть жертвами? Виктимология: существует ли наука, которая учит нас не быть жертвами?

Что такое виктимология и поможет ли её изучение женщине не стать жертвой насилия

Cosmopolitan
Гетероструктурные меньшинства Гетероструктурные меньшинства

Графен препятствует инженерам, но не запрещает одежде быть высокотехнологичной

N+1
Правила жизни Фрэнсиса Форда Копполы Правила жизни Фрэнсиса Форда Копполы

Правила жизни режиссера кинотрилогии «Крестный отец» Фрэнсиса Форда Копполы

Esquire
Как умные люди делают убогую рекламу (быль) Как умные люди делают убогую рекламу (быль)

Откуда берется скучная и бездарная реклама?

Esquire
Дань памяти: как ищут пропавших без вести солдат Великой Отечественной Дань памяти: как ищут пропавших без вести солдат Великой Отечественной

В болотной трясине и под дерном до сих пор скрыта память о жестоких сражениях

Популярная механика
Комиссар молодежной биеннале — о горизонтальных связях и свободе от рамок Комиссар молодежной биеннале — о горизонтальных связях и свободе от рамок

Алексей Новоселов — о том, не боятся ли художники свободы

РБК
Президент в законе. Петр Порошенко и 19 уголовных дел Президент в законе. Петр Порошенко и 19 уголовных дел

Чем Порошенко заинтересовал правоохранительные органы на этот раз

СНОБ
Исполнение желаний. К юбилею Музея AZ Исполнение желаний. К юбилею Музея AZ

Главный редактор журнала «Сноб» Сергей Николаевич размышляет о феномене Музея AZ

СНОБ
Лучшие фильмы про лето Лучшие фильмы про лето

Лучшие фильмы о лете согреют тебя в мороз, утешат в холода и вылечат в стужу

Maxim
Сюжетные дыры и вопиющие ляпы всех-всех фильмов Marvel Сюжетные дыры и вопиющие ляпы всех-всех фильмов Marvel

Ошибки в фильмах дают повод пересмотреть их еще раз

Maxim
Светский Лев Светский Лев

Лев Рубинштейн попробовал себя в роли хроникера успешных людей

GQ
Как носить мужские сандалии? Вот 5 брендов, с которыми вы точно не ошибетесь Как носить мужские сандалии? Вот 5 брендов, с которыми вы точно не ошибетесь

5 проверенных обувных марок, которые делают отличные сандалии

Esquire
Восточные практики для детей: это возможно? Восточные практики для детей: это возможно?

Можно ли мотивировать ребенка на занятия оздоравливающей восточной практикой?

Psychologies
Пора включить мозг Пора включить мозг

Татьяна Черниговская объясняет, кого возьмут в будущее

Собака.ru
«Застенчивая невеста»: она отвергла 65 предложений руки и сердца «Застенчивая невеста»: она отвергла 65 предложений руки и сердца

Героиня нашего материала предпочла остаться в одиночестве

Cosmopolitan
4 научно обоснованные причины, почему быть толстым иногда полезно для здоровья 4 научно обоснованные причины, почему быть толстым иногда полезно для здоровья

Люди с лишним весом застрахованы от болезней, которыми страдают худышки

Maxim
Елена Ржевская: Записки военного переводчика Елена Ржевская: Записки военного переводчика

Отрывок из книги «Берлин, май 1945: Записки военного переводчика»

СНОБ
У малярийных плазмодиев нашли собственные биологические часы У малярийных плазмодиев нашли собственные биологические часы

Циклическое течении малярии обусловлено циркадными ритмами плазмодиев

N+1
Один дома, не считая собаки: как фотографы и их питомцы помогают друг другу на карантине (фотопроект) Один дома, не считая собаки: как фотографы и их питомцы помогают друг другу на карантине (фотопроект)

Оказавшись взаперти, мы столкнулись с самими собой

Esquire
Бодрящие факты о похмелье: действительно ли алкоголь обезвоживает? Бодрящие факты о похмелье: действительно ли алкоголь обезвоживает?

Алкоголь действует на организм несколько иначе, чем ученые предполагали

Популярная механика
Без косметики и укладки: самые честные звездные селфи на карантине Без косметики и укладки: самые честные звездные селфи на карантине

Знаменитости расслабились и предстали перед поклонниками в естественном виде

Cosmopolitan
Как все запущено: 85 вещей, которые человечество сочло нужным послать в космос Как все запущено: 85 вещей, которые человечество сочло нужным послать в космос

Странные вещи, отправленные в космос

Esquire
Опус магнум Опус магнум

Выставка «Иной взгляд: Портрет страны в объективе агентства Magnum»

Vogue
12 отличных сериалов Hulu, которые стоит посмотреть 12 отличных сериалов Hulu, которые стоит посмотреть

Успех "Рассказа служанки" возвел студию Hulu в ранг больших стриминг-игроков

Esquire
Режиссер и художник Александр Адабашьян — о том, чем на самом деле должен заниматься на съемках фильма художник-постановщик Режиссер и художник Александр Адабашьян — о том, чем на самом деле должен заниматься на съемках фильма художник-постановщик

Александр Адабашьян рассказывает о тонкостях кинопроизводства

Esquire
Открыть в приложении