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
Опус магнум Опус магнум

Выставка «Иной взгляд: Портрет страны в объективе агентства Magnum»

Vogue
«Мы свидетели нового дополненного мира» «Мы свидетели нового дополненного мира»

Подборка высказываний футурологов и предпринимателей об Индустрии 4.0

РБК
Китайские ученые рассказали о первой терапии сердца стволовыми клетками Китайские ученые рассказали о первой терапии сердца стволовыми клетками

Репрограммирование клеток может стать важным шагом в лечении болезней сердца

N+1
5 ключей к разумному оптимизму 5 ключей к разумному оптимизму

Как видеть в жизни хорошее, не вступая в противоречие со здравым смыслом

Psychologies
Зумеры на бумере Зумеры на бумере

Василий Степанов о сериале «Мир! Дружба! Жвачка!»

Weekend
Наследие Ким Чен Ына: за что диктатора любят в Северной Корее Наследие Ким Чен Ына: за что диктатора любят в Северной Корее

Почему у северокорейского диктатора есть все шансы встретить спокойную старость

РБК
Мечтая о путешествиях: 5 захватывающих фильмов о жажде приключений Мечтая о путешествиях: 5 захватывающих фильмов о жажде приключений

Подборка из пяти фильмов о невероятных путешествиях

Cosmopolitan
«Надо чувствовать удары жизни по лицу». Уроки личностного роста от ветерана норвежского спецназа «Надо чувствовать удары жизни по лицу». Уроки личностного роста от ветерана норвежского спецназа

Как жить прекрасно даже во время пандемии и кризиса?

Forbes
Пребывание на МКС странным образом влияет на микробиомы астронавтов Пребывание на МКС странным образом влияет на микробиомы астронавтов

Пребывание на МКС оставляет у космонавтов особый «микробный отпечаток»

Популярная механика
Самое холодное место во вселенной Самое холодное место во вселенной

Насколько холоден холодный космос?

Популярная механика
Иммунитет — это инстинкт хищника Иммунитет — это инстинкт хищника

Cпособ включить гормоны победителя и перестать играть в жертву

Tatler
«Ему всю жизнь была нужна борьба»: как разбогател миллиардер Дмитрий Босов и что говорят друзья о его смерти «Ему всю жизнь была нужна борьба»: как разбогател миллиардер Дмитрий Босов и что говорят друзья о его смерти

Миллиардер Дмитрий Босов создал крупнейшего в России производителя антрацита

Forbes
«Потягушки»: как встать с постели «Потягушки»: как встать с постели

Как, едва проснувшись, сразу задать правильный тон всему дню

Psychologies
Как наночастицы золота помогают победить рак Как наночастицы золота помогают победить рак

Наночастицы, которые могут применяться для диагностики и терапии онкозаболеваний

Популярная механика
Что такое интроекции и чем вредны чужие убеждения Что такое интроекции и чем вредны чужие убеждения

Почему интроекции вредят нашему благополучию и как научиться ими управлять

РБК
Антивирус: жизнь после карантина Антивирус: жизнь после карантина

Как привыкнуть к новым реалиям и сохранить психическое здоровье

Cosmopolitan
Л-1: как в СССР вместо трактора построили первый лимузин Л-1: как в СССР вместо трактора построили первый лимузин

Как выпускались первые советские лимузины

Популярная механика
Летучие мыши и приматы оказались самыми стойкими к опьянению зверями Летучие мыши и приматы оказались самыми стойкими к опьянению зверями

Эффективнее всего перерабатывают алкоголь приматы и рукокрылые

N+1
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
Сеть поддельных клиентов и фальшивый сотрудник: WSJ разобрала обман инвесторов «китайского Starbucks» Luckin Coffee Сеть поддельных клиентов и фальшивый сотрудник: WSJ разобрала обман инвесторов «китайского Starbucks» Luckin Coffee

Конкурент Starbucks в Китае претендовал на звание технологической кофейни

VC.RU
Правила жизни Джона Траволты Правила жизни Джона Траволты

Джон Траволта, Энглвуд, США, 66 лет

Esquire
Как раскрутить Instagram-аккаунт: 7 советов экспертов Как раскрутить Instagram-аккаунт: 7 советов экспертов

Собрали основные советы из книги «Миллион подписчиков»

РБК
Memento Vivere Memento Vivere

Фантастический рассказ о странном пациенте Крисе

Наука и жизнь
Русская чайная машина братьев Баташевых Русская чайная машина братьев Баташевых

В 1909 году Тулу взбаламутили слухи о проезде через город императорской семьи

Караван историй
Что такое сильные решения и почему за риски полагается награда Что такое сильные решения и почему за риски полагается награда

Отрывок из книги о компаниях нового поколения —  «единорогах»

СНОБ
Новые поиски темной материи предложили вести на старых детекторах Новые поиски темной материи предложили вести на старых детекторах

Для получения свежих данных достаточно немного изменить режим работы установок

N+1
Гипнороды: как и кому они помогают Гипнороды: как и кому они помогают

Почему все больше женщин становятся «гипномамами»

Psychologies
Апсайклинг по-королевски: как английский бренд By Walid создает одежду из тканей XIX века Апсайклинг по-королевски: как английский бренд By Walid создает одежду из тканей XIX века

Бренд By Walid должен заинтересовать любого коллекционера нетривиальных вещей

GQ
Как Наоми Осака стала самой высокооплачиваемой спортсменкой в истории и обогнала Шарапову Как Наоми Осака стала самой высокооплачиваемой спортсменкой в истории и обогнала Шарапову

Как Наоми Осака заработала $37 млн, побив рекорд Марии Шараповой

Forbes
Открыть в приложении