Пенополиуретаны

ПЕНОПОЛИУРЕТАНЫ, пенопласты, полимерная матрица к-рых включает уретановые, мочевинные, изоциануратные и др. характерные для полиуретанов структуры. Эластичные пенополиуретаны (поролон)-типичные поропласты; наиб. содержание открытых ячеек имеют губки из т. паз. сетчатых (ретикули-рованных) пенополиуретанов. В структуре жестких и полужестких пенополиуретанов преобладают замкнутые ячейки.

Для получения пенополиуретанов применяют в заданных соотношениях компоненты, образующие уретаны,-гидроксилсодержащие простые (реже-сложные) полиэфиры и орг. ди- и(или) по-лиизоцианаты, в т.ч. блокированные. При изготовлении эластичных пенополиуретанов порообразователем служит обычно вода, к-рая реагирует с группами NCO изоцианата с выделением СО, (р-ция ускоряется третичными аминами). Порообразователи жестких пенополиуретанов-гл. обр. CCl₃F, CHCl₂F, CHClF₂, CClF₃ (часть хладонов иногда заменяют на CH₂Cl₂). Для обеспечения надлежащих скоростей вспенивания и отверждения во вспениваемую композицию добавляют аминные и(или) ме-таллоорг. катализаторы, низкомол. спирт и(или) амин (регу-лятор роста цепи). Ячеистую структуру образующегося пенополиуретана регулируют с помощью неионогенных (преим. кремнийорг.) ПАВ. Кроме того, во вспениваемую композицию м.б. добавлены антипирены, молотое или рубленое стекловолокно, пигменты или красители (неокрашенные пенополиуретаны бесцветны).

Получение. Исходные компоненты при произ-ве заливочных пенополиуретанов смешивают (со скоростью до 12000 об/мин) в головках спец. машин низкого (не выше 2 МПа) или высокого (до 20 МПа) давления. Образующиеся заливочные композиции вспениваются в форме или межстенной полости "сэндвич-конструкции" за неск. минут или секунд.

Ок. 50% всех эластичных пенополиуретанов изготовляют в виде "бесконечной" полосы, к-рую на выходе с конвейера режут на блоки (плиты) шириной и толщиной соотв. до 2,5 и 1,5 м, отверждаемые дополнительно в течение неск. часов при 60-100 ⁰C. Изделия др. профиля изготовляют из блоков раскроем, реже-вырубкой. Однако профильные изделия предпочитают получать в одну стадию вспениванием композиций в формах. В отличие от блочных такие пенополиуретаны наз. формованными. С целью увеличения доли сообщающихся ячеек эластичные пенополиуретаны подвергают циклич. сжатию и(или) вакуумированию (этот же эффект достигается при разгерметизации формы в момент достижения пеной определенной степени отверждения). Для придания сетчатой структуры эластичные пенополиуретаны обрабатывают щелочью либо разрывают стенки ячеек с помощью направл. взрыва.

Эластичные гидрофильные пенополиуретаны получают взаимод. воды с "макроизоцианатом", синтезированным с использованием полиолов, содержащих 60-90% первичных групп ОН. Совместно с водой в исходную композицию в зависимости от назначения пенополиуретана могут быть введены (до 100% от массы полиурстана) моющее ср-во, инсектицид, гербицид, удобрение, антибиотик, душистое B-BO, битумный, керамич. или др. наполнитель, антипирен.

Нек-рые эластичные пенополиуретаны можно формовать при т-ре выше 100 ⁰C под давлением ок. 50 МПа или сваривать при термообработке.

Жесткие пенополиуретаны получают вспениванием заливочных или напыляемых композиций. Крупные полости заполняют обычно в неск. приемов (метод послойного формования) для уменьшения давления пены на стенки формы. При нанесении жестких пенополиуретанов (слой толщиной в неск. мм) на открытые потолочные, вертикальные и фасонные пов-сти используют высокоактивные напыляемые композиции.

Свойства. Кажущаяся плотн. 0,015-0,045 г/см³. Пенополиуретаны на основе сложных полиэфиров отличаются повыш. устойчивостью к термоокислит. деструкции и хим. стойкостью; аналоги на основе простых полиэфиров эластичнее и обладают более высокой гидролитич. устойчивостью и морозостойкостью (сохраняют гибкость при т-рах до -4O⁰C). Относит, удлинение пенополиуретанов возрастает, а , модуль упругости и термостойкость уменьшаются с увеличением функциональности исходных реагентов. Эластичные формованные пенополиуретаны имеют меньшие остаточную деформацию после циклич. сжатия и относит. удлинение, чем блочные пенополиуретаны.

Введение ароматич. структур в макромолекулу пенополиуретанов способствует повышению термостойкости и жесткости, а изо-циануратных и карбамидных звеньев в жесткие пенополиуретаны-увеличению огнестойкости и формоустойчивости при повыш. т-рах (негативный эффект - увеличение хрупкости пенополиуретанов).

Применение. Эластичные пенополиуретаны-амортизирующий (матрацы, сидения автомобилей, мягкая мебель, коврики, упаковка), фильтрующий и сорбирующий жидкости материал. Жесткие пенополиуретаны [теплопроводность 0,017-0,03 Вт/(м·К)] применяют преим. для теплоизоляции строит. конструкций, холодильников, трубопроводов. В целом почти во всех областях, в к-рых используют пенопласты, применяют и пенополиуретаны.

Ок. 25% мирового произ-ва пенополиуретанов приходится на долю США (уровень потребления в 1986 св. 1,058 млн. т, в т.ч. эластичных пенополиуретанов-ок. 595 тыс. т).

Пром. произ-во пенополиуретанов на основе сложных полиэфиров впервые освоено в Германии (1944, жесткие пенополиуретаны; 1952, эластичные пенополиуретаны), аналогов на основе более дешевых простых полиэфиров-в США (1957).

Лит. см. при статьях Пенопласты, Полиуретаны. Ю. С. Мурашов.