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
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
Последние камикадзе: подводные самолеты Второй Мировой Последние камикадзе: подводные самолеты Второй Мировой

Только представь: маленькие самолеты взлетают с подводного авианосца

Maxim
Лайфхаки для хозяйки Лайфхаки для хозяйки

Как быстро и легко все отмыть, отчистить, отстирать и приготовить

Лиза
Что говорит о нас наш дом Что говорит о нас наш дом

Организуя свой дом, мы воплощаем наши неосознанные влечения и инстинкты

Psychologies
Кто зажег фитиль: что было со Вселенной до Большого взрыва Кто зажег фитиль: что было со Вселенной до Большого взрыва

Большой взрыв обычно считают началом всего того, что есть сегодня

Популярная механика
Кто такой Виктор Столбун и как ему удалось основать влиятельную секту, в которой состоял Эдуард Успенский (и где практиковали насилие и лженауку) Кто такой Виктор Столбун и как ему удалось основать влиятельную секту, в которой состоял Эдуард Успенский (и где практиковали насилие и лженауку)

Чем занимается секта Столбуна, и почему она до сих пор существует

Esquire
Механики объяснили необязательность лесов при строительстве восьмиугольных куполов Механики объяснили необязательность лесов при строительстве восьмиугольных куполов

Как итальянским зодчим удавалось возводить купола без строительных лесов

N+1
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
Почему они не говорили о войне Почему они не говорили о войне

Те, кто прошел Великую Отечественную войну, мало говорили о ней. Почему?

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
Нейроны самок мышей среагировали на отказ от алкоголя сильнее самцов Нейроны самок мышей среагировали на отказ от алкоголя сильнее самцов

Что может объяснять повышенную уязвимость женщин к абстинентному синдрому?

N+1
«В тени человека»: посол мира ООН о том, как изучение обезьян помогло лучше узнать людей «В тени человека»: посол мира ООН о том, как изучение обезьян помогло лучше узнать людей

Отрывок из книги британской исследовательницы Джейн Гудолл

Forbes
«Туманная Дева»: первое электросудно Америки «Туманная Дева»: первое электросудно Америки

Суда на батарейках перестают быть редкостью

Популярная механика
Hyundai Tucson — 2021: каким будет новый кроссовер Hyundai Tucson — 2021: каким будет новый кроссовер

Новые подробности о кроссовере Hyundai Tucson следующего поколения

РБК
Квантовый метаматериал сможет измерить микроволновой фотон без разрушения Квантовый метаматериал сможет измерить микроволновой фотон без разрушения

Физики разработали концепцию однофотонного детектора

N+1
Пленка или стекло на экран: есть ли разница и что лучше купить Пленка или стекло на экран: есть ли разница и что лучше купить

Поцарапали или разбили дисплей смартфона и хотите впредь этого избежать?

CHIP
Что смотреть: вспоминаем все серии «Форсажа» от худшей к лучшей Что смотреть: вспоминаем все серии «Форсажа» от худшей к лучшей

«Форсаж» — главная киноэпопея XXI века для мальчиков

Maxim
#инструктаж: как покупать в интернет-магазинах и не ошибаться #инструктаж: как покупать в интернет-магазинах и не ошибаться

Разбираемся, как безопасно использовать онлайн-магазины

РБК
Девушка Мороз Девушка Мороз

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

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

Гиппокамп обладает зависимыми от пола различиями

N+1
«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
10 продуктов, снижающих «плохой» холестерин 10 продуктов, снижающих «плохой» холестерин

Эти суперфуды помогут справиться с повышенным уровнем холестерина

Cosmopolitan
Почему изоляция влияет на твое либидо: 7 советов, как его вернуть Почему изоляция влияет на твое либидо: 7 советов, как его вернуть

Разбираемся, как именно пандемия влияет на либидо, и что с этим делать

Playboy
Что выдает наш голос, когда мы говорим по телефону? Что выдает наш голос, когда мы говорим по телефону?

Наш голос — отличный дешифровальщик наших эмоций и тайных мыслей

Psychologies
Они не железные! Звезды, которых карантин довел до нервного срыва Они не железные! Звезды, которых карантин довел до нервного срыва

Рассказываем, у кого из знаменитостей на карантине начали сдавать нервы

Cosmopolitan
Главные сериалы лета — о женщинах, которые ловят маньяков, раскрывают заговоры и убивают неверных мужей Главные сериалы лета — о женщинах, которые ловят маньяков, раскрывают заговоры и убивают неверных мужей

Этим летом выйдут сразу несколько сериалов о сильных и ярких женщинах

Forbes
Известный дегустатор вина — о запахах: почему след знакомого аромата способен перенести нас в прошлое Известный дегустатор вина — о запахах: почему след знакомого аромата способен перенести нас в прошлое

Колман Эндрюс о вине, бассейнах, хлорке и… брюнетках

Playboy
В Тоскане В Тоскане

Вилла во Фьезоле, которая покорила заказчиков видами

SALON-Interior
Прыщи на спине и шее: откуда берутся и как с ними справиться Прыщи на спине и шее: откуда берутся и как с ними справиться

Воспаления на плечах и спине — проблема, с которой сталкиваются почти все

Psychologies
Открыть в приложении