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
Ученые уверены: ты не имеешь никакого отношения к решениям, которые принимаешь Ученые уверены: ты не имеешь никакого отношения к решениям, которые принимаешь

Оказывается, человек почти не пользуется логикой и способностью к анализу

Maxim
Уйти туда, не знаю куда: почему 30-летние бросают успешный бизнес и ставят карьеру на паузу Уйти туда, не знаю куда: почему 30-летние бросают успешный бизнес и ставят карьеру на паузу

«Уйти в никуда» — новый черный среди миллениалов

Forbes
Анатомия оргазма: каков механизм удовольствия и зачем он нам Анатомия оргазма: каков механизм удовольствия и зачем он нам

Что общего у оргазма с чиханием?

Популярная механика
Иммунитет от хамства: как реагировать на грубость Иммунитет от хамства: как реагировать на грубость

Как защититься от хамства, не опускаясь до него?

Psychologies
Фильмы, которые должны были получить «Оскары» в последние 10 лет и не получили Фильмы, которые должны были получить «Оскары» в последние 10 лет и не получили

«Оскар» в категории «Лучший фильм» всё время уходит не по адресу

Maxim
Дочка отсчета Дочка отсчета

Что стоит за отставкой Дариги Назарбаевой с поста спикера сената парламента

Огонёк
Глицерин из электронных сигарет спровоцировал рост биопленок во рту Глицерин из электронных сигарет спровоцировал рост биопленок во рту

Биопленки от электронных сигарет вызывают воспалительные заболевания полости рта

N+1
Сценарии возвратившегося времени Сценарии возвратившегося времени

Максим Семеляк о фильмах Нусинова и Лунгина как зеркале сегодняшней жизни

Weekend
Опасные заезды: 7 неисправностей, приведших к досадным авариям Опасные заезды: 7 неисправностей, приведших к досадным авариям

Аварии в гонках часто случаются по вине техники

Популярная механика
МинФин МинФин

Как живет самая молодая в мире женщина-премьер

Tatler
История изнасилования, в которое никто не поверил История изнасилования, в которое никто не поверил

Отрывок из истории о роковом равнодушии общественности

СНОБ
Джоан Рамос: Ферма Джоан Рамос: Ферма

Первая глава феминистического романа Джоан Рамос

СНОБ
Годичные кольца рассказали о засухах в бассейне Миссури Годичные кольца рассказали о засухах в бассейне Миссури

Засухи на рубеже XXI века оказались самыми экстремальными за последние 1200 лет

N+1
Можно ли «испортить» ребенка? Можно ли «испортить» ребенка?

Стремление «не испортить ребенка» не соответствует родительским задачам

Psychologies
Правила жизни Иосифа Бродского Правила жизни Иосифа Бродского

Поэт, лауреат Нобелевской премии, умер 28 января 1996 года в Нью-Йорке

Esquire
Без пятен и бледности: как носить «жидкие колготки» Без пятен и бледности: как носить «жидкие колготки»

Для тех, кто хочет «ножки как с обложки», придумали жидкие колготки

Cosmopolitan
Россия, которую мы приобрели Россия, которую мы приобрели

Можно ли на Алтае найти инстапойнты красивее, чем в Альпах

Tatler
Яхта, перелеты из Москвы в Лондон и пилатес: где и как прячутся от пандемии российские миллиардеры Яхта, перелеты из Москвы в Лондон и пилатес: где и как прячутся от пандемии российские миллиардеры

Богатейшие предприниматели рассказали Forbes о своей жизни в изоляции

Forbes
Правила жизни Роберта Земекиса Правила жизни Роберта Земекиса

Правила жизни режиссера «Назад в будущее»

Esquire
Радиация перераспределила атомы в керамическом карбиде кремния Радиация перераспределила атомы в керамическом карбиде кремния

Ученые смогут точнее предсказывать воздействие радиации на свойства керамики

N+1
Словарик сериаломана. 15 слов, которые полезно знать каждому фанату сериалов Словарик сериаломана. 15 слов, которые полезно знать каждому фанату сериалов

Мечтают ли шоураннеры о синдикации процедуралов?

Maxim
Пилот разбившегося “Суперджета” обвинил самолет в катастрофе Пилот разбившегося “Суперджета” обвинил самолет в катастрофе

Пилот трагично известного "Суперджета" рассказал подробности произошедшего

Популярная механика
Любовь на удаленке Любовь на удаленке

Интернет-общение и онлайн-знакомства уже давно стали для нас частью жизни

Лиза
У стеклянных лягушек описали новый тип камуфляжа У стеклянных лягушек описали новый тип камуфляжа

У тропических стеклянных лягушек обнаружили совершенно новый тип камуфляжа

N+1
Как изменится туризм после пандемии: 8 прогнозов от тревел-экспертов Как изменится туризм после пандемии: 8 прогнозов от тревел-экспертов

Когда-нибудь мы вновь отправимся путешествовать, но немного по-другому

Playboy
От обрушения рынка ипотеки сильнее всех пострадали Альфа-банк и ВТБ От обрушения рынка ипотеки сильнее всех пострадали Альфа-банк и ВТБ

Рынок ипотеки в апреле рухнул почти на треть

Forbes
Audi Q7 и Genesis G80 Audi Q7 и Genesis G80

Обновленный бестселлер от Audi и новый кроссовер от Genesis

Weekend
Промеж глаз: как устроены рогатки для профессионалов Промеж глаз: как устроены рогатки для профессионалов

Рогатка - одно из новых типов оружия, ведь резину человек освоил позже пороха

Популярная механика
Загадка досуга. Почему мы ощущаем себя вечно занятыми и что с этим делать Загадка досуга. Почему мы ощущаем себя вечно занятыми и что с этим делать

Отрывок из книги «Эпоха долголетия»: грядет перестройка структуры времени

Forbes
Открыть в приложении