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
Как на самом деле охотились хищные динозавры Как на самом деле охотились хищные динозавры

Небольшие хищные динозавры, вопреки мнению Голливуда, не охотились единой стаей

Популярная механика
6 способов защиты от болезни Альцгеймера 6 способов защиты от болезни Альцгеймера

Есть полезные привычки, которые помогут сохранить ясность ума

Psychologies
Илья Попов Илья Попов

Всероссийский феномен анимации захватывает китайский кинорынок

Собака.ru
Истребитель дронов Истребитель дронов

Российская компания представила первый в мире беспилотный истребитель дронов

Популярная механика
Изыди, плесень: лайфхаки, которые помогут дольше сохранить продукты свежими Изыди, плесень: лайфхаки, которые помогут дольше сохранить продукты свежими

Как правильно хранить продукты

ТехИнсайдер
Что читать на выходных: отрывок из книги Тома Поллока «Белый кролик, красный волк», которая понравится и взрослым, и подросткам Что читать на выходных: отрывок из книги Тома Поллока «Белый кролик, красный волк», которая понравится и взрослым, и подросткам

Фрагмент «Белого кролика, красного волка» — светлой истории с налётом триллера

Esquire

История одного пациента, который прожил половину своей жизни с шизофренией

Esquire
Революция уже в пути. Или нет, возможно Революция уже в пути. Или нет, возможно

Отношение к покупкам в интернете останется непредсказуемым

VC.RU
Фриланс: что это такое простыми словами и кто может им заниматься Фриланс: что это такое простыми словами и кто может им заниматься

Готов к смене карьеры?

Playboy
Декрет — это не курорт. Что не так с восприятием материнства обществом Декрет — это не курорт. Что не так с восприятием материнства обществом

Как найти общий язык с ребенком и баланс между вашими потребностями

Forbes
Долой застой! Долой застой!

Временные отеки и «мешки» под глазами бывают у всех – от избытка соли или воды

Лиза
Предпринимательницы Кремниевой Долины о фильме Дудя, феминизме и женских стартапах Предпринимательницы Кремниевой Долины о фильме Дудя, феминизме и женских стартапах

Дискуссия с предпринимательницами Силиконовой долины

Forbes
Надежда Толоконникова: «В России человек любого пола должен уметь постоять за себя» Надежда Толоконникова: «В России человек любого пола должен уметь постоять за себя»

Участница Pussy Riot о новом сингле «Нож» и домашнем насилии

Maxim
Я не хочу искать работу и менять свою жизнь Я не хочу искать работу и менять свою жизнь

Некоторые в разгар кризиса становятся бойцами движения сопротивления

Psychologies
Зрим в корень! Зрим в корень!

Дизайнер интерьера Анастасия Комарова делится секретами сервировки стола

SALON-Interior
10 самых идиотских налогов в истории 10 самых идиотских налогов в истории

По сравнению с этими налогами современные покажутся тебе триумфом логики

Maxim
Вооруженный иконостас: как РПЦ удивила Россию Путиным и Сталиным Вооруженный иконостас: как РПЦ удивила Россию Путиным и Сталиным

Новости о главном храме вооруженных сил уже неделю уверенно держаться в топе

Forbes
Человек-будильник и еще 4 необычные ретрофотографии Человек-будильник и еще 4 необычные ретрофотографии

Хорошо, что человечество изобрело не только фото, но и буквы

Maxim
Улучшающий запоминание шрифт не улучшил запоминание Улучшающий запоминание шрифт не улучшил запоминание

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

N+1
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
Торжество воды Торжество воды

Петергоф называют столицей фонтанов. Их здесь больше 150!

Лиза
Положение обязывает: брачный контракт, заключенный Куртом Воннегутом с его женой Джейн на время ее беременности Положение обязывает: брачный контракт, заключенный Куртом Воннегутом с его женой Джейн на время ее беременности

Курт Воннегут обязовался мыть полы, чтобы его беременная жена не ворчала

Esquire
Вирусы против людей: хроника вечной войны Вирусы против людей: хроника вечной войны

Афинская чума, черная смерть, испанка, СПИД и другие эпидемии человечества

Дилетант
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
10 частых ошибок при использовании бытовой техники 10 частых ошибок при использовании бытовой техники

Эти ошибки в эксплуатации бытовой техники значительно сократят её срок службы

Популярная механика
Колоссальная неопределенность: от чего зависит курс рубля и что с ним будет к концу года Колоссальная неопределенность: от чего зависит курс рубля и что с ним будет к концу года

От чего зависят валютные курсы, надолго ли доллар останется главной валютой мира

Forbes
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
Автомобилистов предупредили о магнитных бурях. Как теперь ездить? Автомобилистов предупредили о магнитных бурях. Как теперь ездить?

Как погода влияет на реакцию водителей и почему лучше не пить лекарства за рулем

РБК
Американская мечта. Две родины Аллы Клюки Американская мечта. Две родины Аллы Клюки

После долгих лет, проведенных в США, актриса вернулась на родину

Cosmopolitan
Открыть в приложении