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
Деревянко, Высоцкая, Виторган и другие — о карантине и приметах времени Деревянко, Высоцкая, Виторган и другие — о карантине и приметах времени

Филиппенко, Деревянко, Виторган и Высоцкая — как они проводят время

РБК
Летающий мопед Летающий мопед

Автожиры: полет над вулканом и не только.

Популярная механика
Инопланетяне, где вы? Одни ли мы во Вселенной Инопланетяне, где вы? Одни ли мы во Вселенной

Повезло ли кому-нибудь во Вселенной так же, как и нам?

Популярная механика
Личные данные: что о вас знают Google и Facebook Личные данные: что о вас знают Google и Facebook

Что о вас знают интернет-гиганты и как используют полученную информацию

РБК
Как фриланс влияет на здоровье: исследования, проблемы и решения Как фриланс влияет на здоровье: исследования, проблемы и решения

Фриланс многим представлялся как работа мечты, но у этого формата есть нюансы

РБК
Яблоко раздора, или Почему растет живот Яблоко раздора, или Почему растет живот

Как все-таки избавиться от лишних килограммов в области талии?

Psychologies
Елизавета Боярская: «Сидеть дома с мужем и детьми – это счастье» Елизавета Боярская: «Сидеть дома с мужем и детьми – это счастье»

Прогулка по весеннему Петербургу с Елизаветой Боярской – чем не план на выходные

Grazia
Разработчик поиска на сайтах и психологи для сотрудников: 25 стартапов — будущих «единорогов» по версии Forbes Разработчик поиска на сайтах и психологи для сотрудников: 25 стартапов — будущих «единорогов» по версии Forbes

Список компаний, оценка которых в ближайшее время может превысить $1 млрд

VC.RU
Как на карантине не превратиться в родителей-монстров? Как на карантине не превратиться в родителей-монстров?

Как удерживаться в рамках «праведного гнева» и не скатываться в ярость

Psychologies
Фамильная ценность Фамильная ценность

Юная модель Стейнберг в самоизоляции времени даром не теряет

Vogue
Что происходит с костюмами после киносъемок Что происходит с костюмами после киносъемок

Костюмы из кино крадут, покупают, отправляют в музей или просто выбрасывают

GQ
10 фильмов, поднимающих не только настроение, но и бодрость духа 10 фильмов, поднимающих не только настроение, но и бодрость духа

10 фильмов: от трогательных инди-драм до веселых историй о взрослении

Esquire
Маски-шоу: как начался самый первый карантин в истории Маски-шоу: как начался самый первый карантин в истории

Как Венеция боролась с «Черной чумой» и почему карантин продолжался 40 дней

Популярная механика
Сильный и мертвый: какова связь между обязанностью мужчины быть сильным и количеством самоубийств Сильный и мертвый: какова связь между обязанностью мужчины быть сильным и количеством самоубийств

Общество должно разрешить мужчинам быть слабыми

Esquire
Без косметики и укладки: самые честные звездные селфи на карантине Без косметики и укладки: самые честные звездные селфи на карантине

Знаменитости расслабились и предстали перед поклонниками в естественном виде

Cosmopolitan
Парад вне расписания. Почему жизнь в России финансируется по остаточному принципу Парад вне расписания. Почему жизнь в России финансируется по остаточному принципу

Нельзя сказать, что наша власть совсем не сочувствует людям

СНОБ
Lexus покоряет Байкал: лед, вода и медные трубы Lexus покоряет Байкал: лед, вода и медные трубы

Тест-драйв Lexus в экстремальных условиях

Maxim
Правила жизни Квентина Тарантино Правила жизни Квентина Тарантино

Правила жизни знаменитого режиссера Квентина Тарантино

Esquire
Колонка Правила жизни: почему 80-е никак не выйдут из моды? Колонка Правила жизни: почему 80-е никак не выйдут из моды?

Почему 80-е оказались такими живучими — по крайней мере, в поп-культуре

Правила жизни
Рестораторы Иван и Сергей Березуцкие — о новом инвесторе и гастротуризме Рестораторы Иван и Сергей Березуцкие — о новом инвесторе и гастротуризме

Иван и Сергей Березуцкие — о перспективах развития и новых форматах работы.

РБК
Сенат США хочет изгнать китайских гигантов с американских бирж: чем политики объясняют это решение и к чему оно приведёт Сенат США хочет изгнать китайских гигантов с американских бирж: чем политики объясняют это решение и к чему оно приведёт

Новый шаг в противостоянии США и Китая

VC.RU
Константин Колотов: Едем на Килиманджаро Константин Колотов: Едем на Килиманджаро

Глава из книги Константина Колотова «Сквозь Африку»

СНОБ
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
Покажите это школьникам! 6 самых необычных экранизаций классики Покажите это школьникам! 6 самых необычных экранизаций классики

Подборка фильмов по классике, которые не дадут вам заскучать

Cosmopolitan
В шизофрении обвинили липидный обмен в мозолистом теле В шизофрении обвинили липидный обмен в мозолистом теле

Шизофрения может быть связана с недостатком сфингозин-1-фосфата

N+1
«Это ловушка для водителей». Штрафы за среднюю скорость пропишут в КоАП «Это ловушка для водителей». Штрафы за среднюю скорость пропишут в КоАП

Минюсту предложили добавить в КоАП штрафы за превышение средней скорости

РБК
15 актеров рассказывают о своих 15-ти любимых фильмах 15 актеров рассказывают о своих 15-ти любимых фильмах

Настоящие актеры не смотрят кино, иначе не останется времени на вечеринки

Maxim
Выезд на встречку: когда лишат прав, а когда — нет Выезд на встречку: когда лишат прав, а когда — нет

Иногда выезд на встречку не считается нарушением

РБК
Сгубила красота: звезды, которым идеальное тело стоило жизни Сгубила красота: звезды, которым идеальное тело стоило жизни

Эти девушки стали жертвами жестких стандартов красоты

Cosmopolitan
Открыть в приложении