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
Нанодвигатель: как работает мотор, созданный бактериями Нанодвигатель: как работает мотор, созданный бактериями

Как работает клеточный двигатель, изобретенный бактериями

Популярная механика
Роботы – снайперы Роботы – снайперы

История роботов-снайперов и их применения

Популярная механика
Tinder-детектив, история нижнего белья и мемуары матери Илона Маска Tinder-детектив, история нижнего белья и мемуары матери Илона Маска

Топ-6 книжных новинок, которые нужно прочитать

GQ
Будущее пятого поколения Будущее пятого поколения

Время 4G на исходе. 5G серьезно изменит нашу жизнь

Популярная механика
Стволовые клетки человека восстановили миелиновые оболочки в мозге взрослых мышей Стволовые клетки человека восстановили миелиновые оболочки в мозге взрослых мышей

Стволовые клетки человека снизили проявления нейродегенерации у мышей

N+1
5 важных вопросов о косточке на стопе 5 важных вопросов о косточке на стопе

Можно ли избавиться от «косточки» на стопе раз и навсегда?

Лиза
Рыбий жир: доказанная польза для мужчин и рекомендации по употреблению Рыбий жир: доказанная польза для мужчин и рекомендации по употреблению

Пора «подсесть» на рыбий жир?

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

Отношение к покупкам в интернете останется непредсказуемым

VC.RU
Ваш домашний сад: 5 простых шагов, чтобы начать озеленение интерьера Ваш домашний сад: 5 простых шагов, чтобы начать озеленение интерьера

Рассказываем, как создать дома зеленый уголок

Esquire
Зачем «Яндексу» мессенджер: глава сервиса рассказал о конкуренции, удержании аудитории, монетизации и будущем Зачем «Яндексу» мессенджер: глава сервиса рассказал о конкуренции, удержании аудитории, монетизации и будущем

Интервью с руководителем «Яндекс.Мессенджера» Виктором Тарнавским

VC.RU
На перепутье: как безболезненно сменить профессию На перепутье: как безболезненно сменить профессию

Переход из одной специальности в другую затрагивает многие аспекты жизни

Psychologies
Радиация перераспределила атомы в керамическом карбиде кремния Радиация перераспределила атомы в керамическом карбиде кремния

Ученые смогут точнее предсказывать воздействие радиации на свойства керамики

N+1
«Умная» одежда: 10 предметов из будущего, доступных уже сейчас «Умная» одежда: 10 предметов из будущего, доступных уже сейчас

Технологичные предметы гардероба, которые значительно упрощают жизнь

РБК
Почему Google отказался делиться искусственным интеллектом с нефтяниками Почему Google отказался делиться искусственным интеллектом с нефтяниками

Google отказался помогать нефтяникам в разведке и добыче сырья

Forbes
«Влиять на цену акций могло все что угодно»: что говорят финансисты о рекордном иске «Роснефти» к РБК «Влиять на цену акций могло все что угодно»: что говорят финансисты о рекордном иске «Роснефти» к РБК

«Роснефти», подавшей иск к РБК на 43 млрд рублей, будет трудно доказать убытки

Forbes
Песни из-под палки Песни из-под палки

Сказки, притчи и пьесы о современных чудаках в новой книге Евгения Бабушкина

Esquire
Английский не нужен: как обманывают себя россияне, когда начинают учить иностранный язык Английский не нужен: как обманывают себя россияне, когда начинают учить иностранный язык

Россияне учат английский, чтобы лучше выглядеть в собственных глазах

Forbes
Боевой раскрас? Как выглядят участницы реалити «Солдатки» на шоу и в жизни Боевой раскрас? Как выглядят участницы реалити «Солдатки» на шоу и в жизни

Героини реалити «Солдатки» рискнули всем, чтобы перевернуть свою жизнь

Cosmopolitan
С ароматом тропиков С ароматом тропиков

Кокосовое масло можно назвать средством три в одном

Лиза
Стать лучшей версией себя: 7 книг для саморазвития от вице-президента Whirpool Стать лучшей версией себя: 7 книг для саморазвития от вице-президента Whirpool

Книги, которые перевернут ваше представление о себе

Forbes
Ариане: «Сын есть творение» Ариане: «Сын есть творение»

Спор о Троице, поднявшийся в начале IV века, оказался судьбоносным

Weekend
Как сжечь калории дома: 10 приятных способов Как сжечь калории дома: 10 приятных способов

Сбросить пару лишних килограммов можно не только во время занятий спортом

РБК
У стеклянных лягушек описали новый тип камуфляжа У стеклянных лягушек описали новый тип камуфляжа

У тропических стеклянных лягушек обнаружили совершенно новый тип камуфляжа

N+1
Как добиться всего, чего хочешь: ключевые навыки успешной личности Как добиться всего, чего хочешь: ключевые навыки успешной личности

Кого можно считать успешным человеком и что отличает таких людей?

Cosmopolitan
Несторианство: не «Богородица», а «Христородица» Несторианство: не «Богородица», а «Христородица»

Арианские распри утихли, но появились новые — о Боге-Сыне в человеке Иисусе

Weekend
«С тобой так хорошо» и еще 10 фраз, которые важно говорить близким «С тобой так хорошо» и еще 10 фраз, которые важно говорить близким

Не секрет, что маленькие слова обладают огромной силой

Psychologies
Родом из детства Родом из детства

Просторный, гостеприимный дом для большой семьи

SALON-Interior
«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
9 отличных триллеров для домашнего просмотра 9 отличных триллеров для домашнего просмотра

9 лучших картин в жанре триллер за последние 70 лет

Esquire
Открыть в приложении