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 стартап с инвестициями от сестры Цукерберга воспользовался пандемией для бурного роста Как стартап с инвестициями от сестры Цукерберга воспользовался пандемией для бурного роста

Стартап Juni Learning позволяет школьникам освоить языки программирования

Forbes
Одно спасительное имя Одно спасительное имя

Как называют лекарства?

Популярная механика
Экономия без боли: на чём сэкономить при покупке смартфона Экономия без боли: на чём сэкономить при покупке смартфона

Эти советы помогут выбрать новый смартфон без лишних трат

Популярная механика
На грани слышимости: нейтринные коммуникации для подводного флота На грани слышимости: нейтринные коммуникации для подводного флота

Современные субмарины становятся неслышимы и невидимы для радаров

Популярная механика
Валерий Борзов – Усейн Болт из Советского Союза Валерий Борзов – Усейн Болт из Советского Союза

Его называют последним чистым спринтером в истории

GQ
Штормгласс Фицроя: забытый метеорологический прибор XIX века Штормгласс Фицроя: забытый метеорологический прибор XIX века

Самый красивый метеорологический прибор, даже если он ничего не показывает

Популярная механика
10 продуктов, снижающих «плохой» холестерин 10 продуктов, снижающих «плохой» холестерин

Эти суперфуды помогут справиться с повышенным уровнем холестерина

Cosmopolitan
Как потепление воды изменит океан Как потепление воды изменит океан

Потепление океана может создать тропические экосистемы в неожиданных местах

Популярная механика
Колонка Esquire: почему 80-е никак не выйдут из моды? Колонка Esquire: почему 80-е никак не выйдут из моды?

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

Esquire
Счастье после сорока. Сложный путь Ирины Гриневой Счастье после сорока. Сложный путь Ирины Гриневой

Как сложилась личная жизнь актрисы Ирины Гриневой

Cosmopolitan
Преступные сети: как устроено современное браконьерство Преступные сети: как устроено современное браконьерство

Сотрудник береговой охраны о браконьерстве: почему оно выгодно всем

Esquire
Надежный кроссовер до миллиона. 40 вариантов покупки Надежный кроссовер до миллиона. 40 вариантов покупки

Подбираем кроссовер до миллиона на вторичке

РБК
Лётчица Женя Жигуленко: почему так хорошо быть длинноногой на войне Лётчица Женя Жигуленко: почему так хорошо быть длинноногой на войне

Евгения Жигуленко каждый день стремилась в небо, чтобы биться с врагом

Cosmopolitan
Почему «Фаустпатрон» так и не стал супероружием Почему «Фаустпатрон» так и не стал супероружием

Хороший пиар — дороже правды

Maxim
Моя прелесть Моя прелесть

Марки, значки, открытки – в детстве все мы что-то коллекционировали

Лиза
Как принять свои страх и злость: шпаргалка для родителей Как принять свои страх и злость: шпаргалка для родителей

Как научиться принимать свои чувства и сопереживать себе

Psychologies
10 лучших ролей Мэттью Макконахи 10 лучших ролей Мэттью Макконахи

Самые запоминающиеся образы Мэттью Макконахи

Esquire
Гигантский прыжок космического капитализма: что значит для бизнеса отправка астронавтов Илоном Маском Гигантский прыжок космического капитализма: что значит для бизнеса отправка астронавтов Илоном Маском

Миссия SpaceX — важный символ победы частного капитала

Forbes
Этна на ужин Этна на ужин

О рисовых котлетках, которые внушают доверие к опасному миру

Огонёк
Арктика гипотеза «метановой катастрофы» Арктика гипотеза «метановой катастрофы»

В Арктике происходят климатические изменения, влияющие на всю планету

Наука и жизнь
Правила жизни Пирса Броснана Правила жизни Пирса Броснана

Пирс Броснан: актер, Дроэда, Ирландия, 67 лет

Esquire
Дэвид Линч и «Твин Пикс»: 10 главных заблуждений Дэвид Линч и «Твин Пикс»: 10 главных заблуждений

Мифы, которыми оброс и продолжает обрастать «Твин Пикс»

Esquire
Кайф и трепет в кондитерском искусстве Кайф и трепет в кондитерском искусстве

Валерия Сидорова — шеф-кондитер ресторана White Rabbit

Bones
Гигантские хищные динозавры оказались марафонцами Гигантские хищные динозавры оказались марафонцами

В зависимости от размера динозавры использовали разные стратегии перемещения

N+1
Физики пообещали Венере суперионный лед Физики пообещали Венере суперионный лед

Модификация льда-VII может быть более распространенной, чем считалось ранее

N+1
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
«Я без тебя умру»: 10 признаков созависимости «Я без тебя умру»: 10 признаков созависимости

Что поможет противостоять «психологическому хищнику»

Psychologies
Рынoк на $9 млрд: почему люди вкладывают деньги в дома престарелых Рынoк на $9 млрд: почему люди вкладывают деньги в дома престарелых

Инвестиции в недвижимость для пожилых людей в Европе можно назвать удачными

Forbes
Из Будапешта с любовью: почему вам стоит больше узнать о марке Nanushka Из Будапешта с любовью: почему вам стоит больше узнать о марке Nanushka

Одежду этого бренда носят знаменитости, о которых иные дизайнеры только мечтают

GQ
Открыть в приложении