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
10 малоизвестных аварий на АЭС и утечек радиации 10 малоизвестных аварий на АЭС и утечек радиации

Аварии на АЭС, которые организации попытались скрыть

Популярная механика
Нужны ли вам очки для работы за компьютером? Нужны ли вам очки для работы за компьютером?

Что особенного в компьютерных очках и в каких случаях их стоит купить

CHIP
«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
Био-механизм Био-механизм

Пауки, пожалуй, самые высокотехнологичные существа на планете

Вокруг света
Улучшающий запоминание шрифт не улучшил запоминание Улучшающий запоминание шрифт не улучшил запоминание

Sans Forgetica нужно переименовать в Sans Remembica (ба-дум-тсс)

N+1
На свободу с чистой совестью: что знаки зодиака будут делать после карантина На свободу с чистой совестью: что знаки зодиака будут делать после карантина

Что мы будем делать, когда вырвемся на свободу

Cosmopolitan
Оружие XX века: артиллерия Оружие XX века: артиллерия

ЗИС-3 стала самым массовым орудием Второй мировой

Популярная механика
Мощные и изящные: 10 легендарных американских маслкаров Мощные и изящные: 10 легендарных американских маслкаров

Немногие автомобили превосходят маслкары по сочетанию красоты и мощи

Популярная механика
3 вопроса, которые превратят проблему в возможность 3 вопроса, которые превратят проблему в возможность

Как перестать вязнуть в этом болоте негатива

Psychologies
«Многие уже отказались от машины». Что происходит с ОСАГО «Многие уже отказались от машины». Что происходит с ОСАГО

Что будет с рынком обязательного автострахования после пандемии

РБК
7 кинозвезд-преступников 7 кинозвезд-преступников

Великие актеры способны на большее, чем превышение скорости и неуплата налогов

Maxim
Хочу написать книгу, но не знаю как: 10 советов начинающему писателю Хочу написать книгу, но не знаю как: 10 советов начинающему писателю

Создание книги ‒ сложный процесс, требующий от автора много сил и внимания

Cosmopolitan
10 сериалов, навсегда изменивших телевидение 10 сериалов, навсегда изменивших телевидение

Десяток классических сериалов, не будь которых, тебе бы пришлось смотреть ерунду

Maxim
Перенос контактов с iPhone на Android: 5 способов Перенос контактов с iPhone на Android: 5 способов

Как перенести контакты с iPhone на Android?

CHIP
Пять минут — не опоздание. Почему русские и иностранцы по-разному планируют свое время Пять минут — не опоздание. Почему русские и иностранцы по-разному планируют свое время

Как составлять расписание и распределять время в общении с зарубежными коллегами

Forbes
«Кодекс общежития»: как основатели Skyeng не сломались на старте «Кодекс общежития»: как основатели Skyeng не сломались на старте

Компания Skyeng смогла преодолеть несколько кризисов и не развалиться

Forbes
25 лучших фильмов о Второй мировой войне 25 лучших фильмов о Второй мировой войне

Обязательный список фильмов о Второй мировой войне

Maxim
Флоренс Дженкинс. Её пение называли кудахтаньем, но залы всегда были полны Флоренс Дженкинс. Её пение называли кудахтаньем, но залы всегда были полны

Самая плохая оперная исполнительница всех времен – Флоренс Дженкинс

Cosmopolitan
Почему те, кто критикуют сериал «Великая» за недостоверность — неправы Почему те, кто критикуют сериал «Великая» за недостоверность — неправы

Историк, специализирующийся на Екатерине II о нашумевшем сериале «Великая»

Maxim
Мир под их сапогом Мир под их сапогом

Как семейство Аньелли управляет миром

GQ
Ричард Докинз: Высокомерие религии, скромность науки и интеллектуальное и нравственное бесстрашие атеизма Ричард Докинз: Высокомерие религии, скромность науки и интеллектуальное и нравственное бесстрашие атеизма

Отрывок из дискуссии интеллектуалов о вере, атеизме, религии и многом другом

СНОБ
Татьяна Бурцева: В темной комнате включите свет! Как вывести из депрессии сотрудников на удаленке Татьяна Бурцева: В темной комнате включите свет! Как вывести из депрессии сотрудников на удаленке

Как спасать компанию, если сотрудники где-то в виртуальном пространстве?

СНОБ
Материаловеды сделали электрохимический глаз с сетчаткой из нанонитей перовскита Материаловеды сделали электрохимический глаз с сетчаткой из нанонитей перовскита

Разрешающая способность искусственного глаза выше, чем у человеческого

N+1
Хорхе Вайехо: «Мы — гиды в мире будущего гастрономии» Хорхе Вайехо: «Мы — гиды в мире будущего гастрономии»

Интервью с Хорхе Вайехо — одним из главных шефов Латинской Америки

Bones
Курит, пьет и скрывается: неожиданные факты о Леонардо ДиКаприо Курит, пьет и скрывается: неожиданные факты о Леонардо ДиКаприо

Несколько малоизвестных фактов о Леонардо ДиКаприо

Cosmopolitan
Лесли Нильсен: «Оскар» за лучшую жизнь Лесли Нильсен: «Оскар» за лучшую жизнь

История одного из самых великих комиков мира

Maxim
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
6 правил воспитания «трудных» подростков 6 правил воспитания «трудных» подростков

Как общаться с подростками, чтобы заглянуть им в душу и не потерять их уважение?

Psychologies
Связать и измерить Связать и измерить

Квантовые технологии обладают огромным потенциалом

N+1
Открыть в приложении