Poliuretanii sunt polimeri heterolanți , a căror macromoleculă conține o grupare uretan nesubstituită și/sau substituită -N(R)-C(O)O-, unde R este H , alchili , arii sau acil . Macromoleculele de poliuretan pot conține, de asemenea , grupări funcționale simple și esterice , uree , grupări amidice și alte câteva grupe funcționale care determină complexul de proprietăți al acestor polimeri. Poliuretanii sunt elastomeri sintetici și sunt utilizați pe scară largă în industrie datorită unei game largi de caracteristici de rezistență. Sunt folosite ca înlocuitori ai cauciucului la fabricarea produselor care funcționează în medii agresive, în condiții de sarcini și temperaturi mari alternante. Interval de temperatură de funcționare - de la -60 °С la +80 °С.
Poliuretanii sunt produși prin interacțiunea compușilor care conțin grupări izocianat cu derivați bi- și polifuncționali care conțin hidroxil .
Ca izocianați, toluen diizocianați ( izomeri 2,4- și 2,6- sau amestecul acestora într-un raport de 65:35), 4,4’-difenilmetan diizocianat , 1,5-naftilen-, hexa-metilen diizocianați, poliizocianați, triizocianat de trifenilmetan, biuretizocianat, izocianat izocianurat, dimer 2,4-toluen diizocianat , izocianați blocați.
Structura izocianatului inițial determină rata de formare a uretanului, caracteristicile de rezistență, rezistența la lumină și radiații, precum și rigiditatea poliuretanilor.
Componentele care conțin hidroxil sunt:
Componenta care conține hidroxil determină în principal complexul de proprietăți fizice și mecanice ale poliuretanilor.
Substanțele care conțin hidroxil sunt utilizate pentru a prelungi și structura lanțurile (de exemplu, apă , glicoli, eter monoalilic de glicerol, ulei de ricin ) și diamine (-4,4'-metilen-bis-(o-cloranilina), fenilen-diamine) . Acești agenți determină greutatea moleculară a poliuretanilor liniari, densitatea rețelei de vulcanizare și structura legăturilor chimice încrucișate, posibilitatea de a forma structuri de domenii, adică complexul de proprietăți ale poliuretanilor și scopul lor ( spume , fibre, elastomeri, etc.).
Aminele terțiare, compușii chelați de fier , cupru , beriliu , vanadiu , naftenați de plumb și staniu , octanoat și laurat de staniu sunt utilizați ca catalizatori pentru procesul de formare a uretanului . În procesul de ciclotrimerizare, catalizatorii sunt baze anorganice și complecși de amine terțiare cu epoxizi.
Proprietățile mecanice ale poliuretanilor variază într-un interval foarte larg și depind de natura și lungimea secțiunilor de lanț dintre grupele uretanice, de structura lanțului (liniară sau de rețea), de greutatea moleculară și de gradul de cristalinitate. Poliuretanii pot fi lichide vâscoase sau solide în stare amorfă sau cristalină . Proprietățile lor variază de la cauciucuri moi foarte elastice ( duritate Shore de la 15 pe scara A) la materiale plastice dure ( duritate 75 Shore D) [1] .
Poliuretanul se referă la materiale structurale (CM), proprietățile mecanice ale poliuretanului fac posibilă utilizarea acestuia în părți ale mașinilor și mecanismelor care sunt supuse sarcinilor de putere. Acest tip de materiale industriale se impun cerințe foarte serioase în ceea ce privește rezistența la mediul extern agresiv.
| Indice poliuretan | Centrul de Cercetare PU-5 | SKU-PFL-100 | TSCU-FE-4 | SKU-PFL-74 | Ur-70 V | PTHF-1000 | SUREL-20F | SKU-PFL-100M | Diafor-TDI | LUR-ST | TT 129/194 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Duritate Shore, unități | 88-93 | 95-98 | 40-90 | 88-92 | 70-80 | 95-98 | 93-97 | 95-100 | 86-88 | 75-85 | 80-100 |
| Rezistență la tracțiune, kgf/cm² | 320-450 | 350-400 | 250-350 | 400-450 | 230-390 | 350-420 | 390-500 | 450-500 | 380-460 | 400-470 | 380-520 |
| Alungire la rupere, % | 450-580 | 310-350 | 400-550 | 400-470 | 670-800 | 310-370 | 330-390 | 350-370 | 500-600 | 600-700 | 320-850 |
| Rezistenta la rupere, kgf/cm2 | 75-100 | 90-110 | 20-30 | 70-80 | 30-45 | 90-110 | 90-110 | 85-95 | 55-65 | 20-30 | 90-110 |
| Tensiunea nominală la 100% alungire, kgf/cm² | 75-95 | 130-160 | 25-30 | 60-80 | 20-35 | 130-160 | 140-160 | — | 45-55 | 50-80 | 140-160 |
| Alungire reziduală relativă după rupere, % | Nu mai mult de 10 | Nu mai mult de 10 | Nu mai mult de 10 | Nu mai mult de 8 | Nu mai mult de 15 | Nu mai mult de 10 | Nu mai mult de 8 | Nu mai mult de 10 | Nu mai mult de 10 | Nu mai mult de 10 | Nu mai mult de 10 |
| Interval de temperatură, °С | cincizeci | 70 | 80 | 70 | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 | cincizeci | cincizeci |
Datorită varietății de proprietăți mecanice ale diferitelor tipuri de poliuretan, este utilizat în aproape toate domeniile industriei pentru fabricarea unei game largi de garnituri, matrițe elastice pentru fabricarea de pietre decorative, acoperiri de protecție, vopsele și lacuri, adezivi , etanșanți , piese de mașini de mică putere (arbori, role, arcuri etc.), izolatori, implanturi și alte produse. Poliuretanul, datorita rezistentei sale extrem de ridicate la uzura, se foloseste la realizarea talpilor de pantofi, anvelopelor sport, mansoane si distantiere pentru fixarea pietrelor abrazive in industrie, iar in ultimul caz mansonul din poliuretan este mai rezistent decat cel metalic. Soluțiile de poliuretan în solvenți organici sunt adezivi de înaltă rezistență. Aripatoarele pentru amortizoarele auto sunt fabricate din poliuretan . Cu toate acestea, utilizarea poliuretanilor este limitată semnificativ de intervalul de temperatură de aplicare (de la -60 la +80 °C).
De asemenea, este utilizat sub formă de spumă datorită faptului că o serie de reacții pentru a crea poliuretan sunt însoțite de degajare de gaz (vezi spumă poliuretanică ).