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
Глобальное потепление сделало арктических пауков каннибалами Глобальное потепление сделало арктических пауков каннибалами

Пауки-волки на Аляске начали есть друг друга

Популярная механика
Пистолет Лебедева Пистолет Лебедева

Новинка концерна «Калашников» – пистолет Лебедева ПЛ-15

Популярная механика
Как выпускница Физтеха за два года создала компанию с оценкой в $10 млн Как выпускница Физтеха за два года создала компанию с оценкой в $10 млн

Валерия Коган за 2 года сумела заинтересовать технологией крупные агрокомпании

Forbes
5 невероятных проектов для борьбы с потеплением 5 невероятных проектов для борьбы с потеплением

Как люди собираются противостоять глобальному потеплению

Популярная механика
5 главных опасностей космических путешествий 5 главных опасностей космических путешествий

Полеты в космос сопряжены с целым рядом трудностей

Популярная механика
История авантюриста Барта Тодда, который с помощью почтовых марок изменил экономику целой страны История авантюриста Барта Тодда, который с помощью почтовых марок изменил экономику целой страны

Как почтовые марки с помощью одного отчаянного туриста перевернули жизнь Бутана

Maxim
Вычислить манипулятора: 12 особенностей его поведения Вычислить манипулятора: 12 особенностей его поведения

Всем нам хочется верить людям, но не все заслуживают доверия

Psychologies
Пластик в океане оказался угрозой для главной фотосинтезирующей бактерии планеты Пластик в океане оказался угрозой для главной фотосинтезирующей бактерии планеты

Пластик снижает продуктивность цианобактерий и нарушает их фотосинтез

N+1
Физики пообещали Венере суперионный лед Физики пообещали Венере суперионный лед

Модификация льда-VII может быть более распространенной, чем считалось ранее

N+1
«Полнейшее отчаяние. Неужели так в каждой квартире?» «Полнейшее отчаяние. Неужели так в каждой квартире?»

Кафка, Буковски, Гоголь и другие о том, как достали соседи

Weekend
«К северу от 38-й параллели» Андрея Ланькова «К северу от 38-й параллели» Андрея Ланькова

Книги: выбор Игоря Гулина

Weekend
Искусство в моде или модное искусство: тренд на арт-фэшн коллаборации Искусство в моде или модное искусство: тренд на арт-фэшн коллаборации

Мода и искусство неразрывны, они всегда идут рука об руку

Cosmopolitan
Как понять, что у подростка депрессия: 11 признаков Как понять, что у подростка депрессия: 11 признаков

Как родители могут помочь подростку чувствовать себя лучше?

Psychologies
«Я заново учился ходить и говорить»: как пережить 16 дней комы и в 40 лет начать жизнь с чистого листа «Я заново учился ходить и говорить»: как пережить 16 дней комы и в 40 лет начать жизнь с чистого листа

Владелец сети детских клубов: как отказаться от корпорации ради своего дела

Forbes
В Тоскане В Тоскане

Вилла во Фьезоле, которая покорила заказчиков видами

SALON-Interior
Как Северная Корея и Южная Корея пошли по разным дорожкам Как Северная Корея и Южная Корея пошли по разным дорожкам

Не было в мире более яркого геополитического эксперимента, чем разделение Кореи

Maxim
Города героев Города героев

Города, которые за отвагу и мужество удостоились почетных званий

Лиза
6 вредных финансовых привычек, которые портят тебе жизнь (и мешают разбогатеть) 6 вредных финансовых привычек, которые портят тебе жизнь (и мешают разбогатеть)

Истинные причины, почему деньги утекают сквозь пальцы

Playboy
6 роскошных домов, которыми владеют миллиардеры 6 роскошных домов, которыми владеют миллиардеры

В этих домах есть все – от храмов до вертолетных площадок

GQ
Машина апокалипсиса: как скрестить ракетовоз с тепловозом Машина апокалипсиса: как скрестить ракетовоз с тепловозом

История знает немало амбициозных проектов по скрещиванию техники

Популярная механика
Почему Google отказался делиться искусственным интеллектом с нефтяниками Почему Google отказался делиться искусственным интеллектом с нефтяниками

Google отказался помогать нефтяникам в разведке и добыче сырья

Forbes
Ким Шрёдингера. Почему важна судьба лидера Северной Кореи Ким Шрёдингера. Почему важна судьба лидера Северной Кореи

Кому действительно важна судьба лидера Северной Кореи

Forbes
8 лучших приложений для начинающих гитаристов 8 лучших приложений для начинающих гитаристов

Пора показать этой лопатообразной бренчалке кто здесь хозяин!

Maxim
В какие видеоигры рубиться в самоизоляции В какие видеоигры рубиться в самоизоляции

Начните играть в видеоигры, даже если раньше вы этого никогда не делали

GQ
Донатисты и новациане: немилость к падшим Донатисты и новациане: немилость к падшим

Кто такие «новациане» и «донатисты»

Weekend
Секреты короля: 6 загадок жизни и смерти Майкла Джексона Секреты короля: 6 загадок жизни и смерти Майкла Джексона

Помимо огромной популярности Майкл Джексон оставил нам множество загадок

Cosmopolitan
Счастье и неудовлетворенность: одно другому не мешает? Счастье и неудовлетворенность: одно другому не мешает?

Только наше собственное желание может помочь нам быть счастливыми

Psychologies
Обвал за обвалом: когда утихнет шторм на нефтяном рынке Обвал за обвалом: когда утихнет шторм на нефтяном рынке

Удастся ли вырваться из замкнутого круга обвалов цен на нефтяном рынке

Forbes
Русью пахнет Русью пахнет

Усадебные пейзажи художника Сергея Виноградова послужили прообразом для дома

AD
Открыть в приложении