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
Любовь Казарновская. Сила судьбы Любовь Казарновская. Сила судьбы

Роберт пришел к атташе по культуре: «У меня приятная новость, я женюсь»

Караван историй
Тайна форсажного пламени Тайна форсажного пламени

Что такое форсаж?

Популярная механика
Герой без маски Герой без маски

Карантинную историю с актером Леонидом Бичевиным мы сняли в режиме самоизоляции

OK!
С упорством трактора С упорством трактора

Металлургия занимает одно из главных мест в российской экономике

РБК
Манна небесная: российские дроны доставки еды Манна небесная: российские дроны доставки еды

Жители Ижевска могут заказывать еду, которая доставляется дронами

Популярная механика
Корпоративное добро: зачем бизнесу нужна благотворительность Корпоративное добро: зачем бизнесу нужна благотворительность

Александра Бабкина о том, чем бизнес и НКО могут быть полезны друг другу

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
«Стартаперы — люди с нездоровой психикой»: главный герой фильма Юрия Дудя — о жизни в Кремниевой долине «Стартаперы — люди с нездоровой психикой»: главный герой фильма Юрия Дудя — о жизни в Кремниевой долине

Николай Давыдов стал одним из основных героев фильма Юрия Дудя

Forbes
Мужской гиппокамп отличился от женского объемом отдельных структур Мужской гиппокамп отличился от женского объемом отдельных структур

Гиппокамп обладает зависимыми от пола различиями

N+1
8 фильмов о странных и даже пугающих соседях 8 фильмов о странных и даже пугающих соседях

Порой соседи бывают настоящими монстрами – к счастью, только в кино

GQ
«Самые хрупкие в мире плечики»: эксклюзивная публикация писем Эдуарда Лимонова графине Елене Щаповой де Карли «Самые хрупкие в мире плечики»: эксклюзивная публикация писем Эдуарда Лимонова графине Елене Щаповой де Карли

Отрывки из писем Эдуарда Лимонова графине Елены Щаповой де Карли

Forbes
Командный менеджмент: почему пираты XVIII века были самыми демократичными людьми своего времени Командный менеджмент: почему пираты XVIII века были самыми демократичными людьми своего времени

Как суровые законы рынка заставляли пиратов мучить и убивать людей

Esquire
Как обладание вещами крадет ваше время Как обладание вещами крадет ваше время

Отрывок из книги самого известного японского минималиста Ямио Сасаки

СНОБ
Джозеф Стиглиц: Глобальное сотрудничество в 21 веке. Отрывок из книги Джозеф Стиглиц: Глобальное сотрудничество в 21 веке. Отрывок из книги

Почему Америка и другие страны прибывают в затяжном экономическом кризисе

СНОБ
Как хорошо выглядеть во время видеоконференций: 5 простых советов Как хорошо выглядеть во время видеоконференций: 5 простых советов

Совещания в Zoom новой реальностью. Как им соответствовать внешне?

Esquire
Мир никогда не будет прежним. Почему надежды на потрясение основ мира пандемией преувеличены Мир никогда не будет прежним. Почему надежды на потрясение основ мира пандемией преувеличены

Человечество слишком инертно, чтобы резко меняться даже под воздействием шока

СНОБ
Как поменять установки в свой адрес и повысить самооценку Как поменять установки в свой адрес и повысить самооценку

Почему нужно поменять внутреннего критика на внутреннего друга

РБК
Карьера: топ-5 направлений, за которыми будущее Карьера: топ-5 направлений, за которыми будущее

Какие профессии будут востребованы в ближайшей перспективе

Psychologies
«Абсолютная пустышка»: что российские политики и бизнесмены говорили об Илоне Маске и его проектах «Абсолютная пустышка»: что российские политики и бизнесмены говорили об Илоне Маске и его проектах

Илон Маск готовится запустить людей на орбиту на частном корабле

Forbes
Заголовок на 43 млрд: как может развиваться история иска «Роснефти» к РБК Заголовок на 43 млрд: как может развиваться история иска «Роснефти» к РБК

«Роснефть» подала к РБК иск на рекордную сумму 43 млрд рублей

Forbes
«А нам все равно!»: кто рад карантину «А нам все равно!»: кто рад карантину

Кто-то на карантине сходит с ума, а кому-то хорошо и взаперт

Psychologies
Светский Лев Светский Лев

Лев Рубинштейн попробовал себя в роли хроникера успешных людей

GQ
Маргарет Грэм: Война. Истерли Холл Маргарет Грэм: Война. Истерли Холл

Отрывок из романа Маргарет Грэм о сложном военном времени

СНОБ
Гениальное советское такси, которое не оценили Гениальное советское такси, которое не оценили

История такси ВНИИТЭ-ПТ

Maxim
Самые известные психонавты Самые известные психонавты

Семь знаменитых первооткрывателей, практиковавших психонавтику

Популярная механика
Jaguar I-PACE. Идеальная модель Греты Тунберг Jaguar I-PACE. Идеальная модель Греты Тунберг

Дорогая Грета, твои выступления оставили глубокий след в наших сердцах

4x4 Club
9 самых злых роботов кинематографа 9 самых злых роботов кинематографа

Роботы в кино — это настоящее воплощение зла

Популярная механика
Абсурдное искусство Тео Каккуфы: по мотивам Кафки Абсурдное искусство Тео Каккуфы: по мотивам Кафки

Тео Каккуфа превращает банальные предметы в неожиданные кинетические арт-объекты

Популярная механика
Фильмы про выживание, основанные на реальных событиях: 11 лучших картин Фильмы про выживание, основанные на реальных событиях: 11 лучших картин

Фильмы про выживание — зрелище не для слабонервных

Playboy
Открыть в приложении