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
Зилс спасения Зилс спасения

Фантасмагорический рассказ Павла Пепперштейна

Vogue
Природа изменений Природа изменений

Как глобальное потепление отражается на нашей жизни и образе мыслей

РБК
Криптовалюты Telegram не будет — Павел Дуров закрыл проект TON Криптовалюты Telegram не будет — Павел Дуров закрыл проект TON

История TON привлекла много внимания не только со стороны рынка криптовалют

Популярная механика
Огнем и волной Огнем и волной

3D-печать на сегодня – один из столпов мирового технического прогресса

Популярная механика
5 не самых очевидных китайских фильмов, которые стоит посмотреть 5 не самых очевидных китайских фильмов, которые стоит посмотреть

Не все фильмы Поднебесной строятся исключительно на кунг-фу

Maxim
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
Как ужиться с пожилыми родственниками под одной крышей Как ужиться с пожилыми родственниками под одной крышей

Как не ссориться с бабушками и дедушками, которые живут с вами

Psychologies
Как помойка станет парком Как помойка станет парком

Григорий Ревзин о городе будущего

Weekend
Бег без вреда себе: главное о концепции максимального потребления кислорода Бег без вреда себе: главное о концепции максимального потребления кислорода

Важный материал для всех любителей бега и фитнеса

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

Тест-драйв Lexus в экстремальных условиях

Maxim
Промеж глаз: как устроены рогатки для профессионалов Промеж глаз: как устроены рогатки для профессионалов

Рогатка - одно из новых типов оружия, ведь резину человек освоил позже пороха

Популярная механика
В прилежащем ядре мозга моногамных полевок нашли нейроны приближения к партнеру В прилежащем ядре мозга моногамных полевок нашли нейроны приближения к партнеру

Они могут помочь уточнить то, как формируются прочные моногамные связи

N+1
Мама сказала Мама сказала

Как взрослой дочери наконец-то стать независимой

Cosmopolitan
Новый Renault Kaptur для России. Что изменилось? Новый Renault Kaptur для России. Что изменилось?

Обновления медиасистемы по воздуху, более удобная посадка и другие нововведения

РБК
Астрофизикам удалось связать нейтрино сверхвысоких энергий со вспышками квазаров Астрофизикам удалось связать нейтрино сверхвысоких энергий со вспышками квазаров

Проведен анализ светимости ядер активных галактик в радиодиапазоне

N+1
Cтройными рядами Cтройными рядами

Выходим из карантина красиво

Лиза
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
Дмитрий Лебедев: Минусы хранения денег в зарубежных банках Дмитрий Лебедев: Минусы хранения денег в зарубежных банках

Какие трудности могут возникнуть при открытии счета в зарубежном банке

СНОБ
Древнейшая мелодия в мире: как звучит Хурритский гимн №6 Древнейшая мелодия в мире: как звучит Хурритский гимн №6

Хурритские песни – старейшие «нотные записи»

Популярная механика
«Брэду Питту мы уже написали»: как инстаграм «Сказки на дому» за месяц превратился в международный проект с инвесторами «Брэду Питту мы уже написали»: как инстаграм «Сказки на дому» за месяц превратился в международный проект с инвесторами

Создатель «Сказки на дому» — о том, как искал команду, деньги и чтецов

Forbes
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
Как изучают климат: 10 фактов о климатологии Как изучают климат: 10 фактов о климатологии

В чем разница между погодой и климатом и почему она так важна сегодня?

Популярная механика
3 упражнения, чтобы быстро снять эмоциональное напряжение 3 упражнения, чтобы быстро снять эмоциональное напряжение

Как справиться с напряжением, работая с телом у себя дома?

Psychologies
Антивирус: жизнь после карантина Антивирус: жизнь после карантина

Как привыкнуть к новым реалиям и сохранить психическое здоровье

Cosmopolitan
Застрявшие на островах: что делать с сотрудниками, которые не могут вернуться в Россию Застрявшие на островах: что делать с сотрудниками, которые не могут вернуться в Россию

Что делать работодателям, лишившимся сотрудников и вынужденных платить зарплату

Forbes
День, когда я перестала стыдиться, что моя мама пьет День, когда я перестала стыдиться, что моя мама пьет

Родственников, злоупотребляющих алкоголем, принято стесняться

Psychologies
7 новых турецких сериалов, от которых невозможно оторваться 7 новых турецких сериалов, от которых невозможно оторваться

Турецкие сериалы с захватывающим сюжетом

Cosmopolitan
Самый знаменитый гангстер Америки: реальная история последних лет жизни Аль Капоне Самый знаменитый гангстер Америки: реальная история последних лет жизни Аль Капоне

Все, что стоит знать о последних годах жизни легендарного босса мафии

Esquire
Почему нам нужно больше «милоты» Почему нам нужно больше «милоты»

Любоваться котятами и щенками — не только нормально, но и полезно!

Psychologies
Открыть в приложении