Polyuretany

Polyuretany  jsou heterořetězcové polymery , jejichž makromolekula obsahuje nesubstituovanou a/nebo substituovanou uretanovou skupinu −N(R)−C(O)O−, kde R je H , alkyly , aryl nebo acyl . Polyuretanové makromolekuly mohou také obsahovat jednoduché a esterové funkční skupiny, močovinové , amidové skupiny a některé další funkční skupiny, které určují komplex vlastností těchto polymerů. Polyuretany jsou syntetické elastomery a jsou široce používány v průmyslu díky široké škále pevnostních charakteristik. Používají se jako náhrada pryže při výrobě výrobků pracujících v agresivním prostředí, v podmínkách velkého střídavého zatížení a teplot. Rozsah provozních teplot — od -60 °С do +80 °С.

Získání

Polyurethany se vyrábějí interakcí sloučenin obsahujících isokyanátové skupiny s bi- a polyfunkčními deriváty obsahujícími hydroxylové skupiny.

Jako isokyanáty jsou vhodné toluendiisokyanáty (2,4- a 2,6- izomery nebo jejich směsi v poměru 65:35), 4,4'-difenylmethandiisokyanát , 1,5-naftylen-, hexa-methylendiisokyanáty, polyisokyanáty, trifenylmethantriisokyanát, biurethisokyanát, isokyanurátisokyanáty, 2,4-toluendiisokyanátový dimer , blokované isokyanáty.

Struktura výchozího isokyanátu určuje rychlost tvorby uretanu, pevnostní charakteristiky, odolnost proti světlu a záření a také tuhost polyuretanů.

Složky obsahující hydroxylové skupiny jsou:

• oligoglykoly - produkty homo- a kopolymerizace tetrahydrofuranu , propylenu a ethylenoxidů , divinylu , isoprenu ;
• polyestery s koncovými OH skupinami jsou lineární produkty polykondenzace adipové, ftalové a dalších dikarboxylových kyselin s ethylen- , propylen- , butylen- nebo jinými nízkomolekulárními glykoly ;
• rozvětvené polykondenzační produkty uvedených kyselin a glykolů s přídavkem triolů ( glycerol , trimethylol-propan), produkty polymerace ε-kaprolaktonu.

Složka obsahující hydroxylové skupiny určuje především komplex fyzikálních a mechanických vlastností polyuretanů.

Látky obsahující hydroxylové skupiny se používají k prodloužení a strukturování řetězců (například voda , glykoly, glycerolmonoallylether, ricinový olej ) a diaminy (-4,4'-methylen-bis-(o-chloranilin), fenylendiaminy) . Tato činidla určují molekulovou hmotnost lineárních polyuretanů, hustotu vulkanizační sítě a strukturu křížových chemických vazeb, možnost tvorby doménových struktur, tedy komplex vlastností polyuretanů a jejich účel ( pěny , vlákna, elastomery, atd.).

Jako katalyzátory pro proces tvorby uretanu se používají terciární aminy, chelátové sloučeniny železa , mědi , berylia , vanadu , naftenáty olova a cínu , oktanoát cínu a laurát . V procesu cyklotrimerizace jsou katalyzátory anorganické báze a komplexy terciárních aminů s epoxidy.

Vlastnosti

Mechanické vlastnosti polyuretanů se liší ve velmi širokém rozmezí a závisí na povaze a délce úseků řetězce mezi uretanovými skupinami, struktuře řetězce (lineární nebo síťová), molekulové hmotnosti a stupni krystalinity. Polyuretany mohou být viskózní kapaliny nebo pevné látky v amorfním nebo krystalickém stavu . Jejich vlastnosti sahají od vysoce elastických měkkých pryží ( tvrdost Shore od 15 na stupnici A) na tvrdé plasty ( tvrdost 75 Shore D) [1] .

Polyuretan označuje konstrukční materiály (CM), mechanické vlastnosti polyuretanu umožňují jeho použití v částech strojů a mechanizmů, které jsou vystaveny silovému zatížení. Na tento typ průmyslových materiálů jsou kladeny velmi vážné požadavky z hlediska odolnosti vůči agresivnímu vnějšímu prostředí.

Fyzikální a mechanické vlastnosti různých typů polyuretanu

Aplikace

Vzhledem k rozmanitosti mechanických vlastností různých typů polyuretanu se používá téměř ve všech oblastech průmyslu pro výrobu široké škály těsnění, elastických forem pro výrobu dekoračních kamenů, ochranných nátěrů, barev a laků, lepidel . tmely , části strojů s malým výkonem (hřídele, válečky, pružiny atd.), izolanty, implantáty a další výrobky. Polyuretan se pro svou extrémně vysokou odolnost proti opotřebení používá k výrobě podrážek bot, sportovních pneumatik, návleků a distančních vložek pro upevnění brusných kamenů v průmyslu, v druhém případě je polyuretanový návlek odolnější než kovový. Roztoky polyuretanu v organických rozpouštědlech jsou vysoce pevná lepidla. Blatníky pro automobilové tlumiče jsou vyrobeny z polyuretanu . Použití polyuretanů je však výrazně omezeno teplotním rozsahem aplikace (od -60 do +80 °C).

Používá se také v pěnové formě, protože řada reakcí na vytvoření polyuretanu je doprovázena vývojem plynu (viz polyuretanová pěna ).

Viz také

• Methylendifenyldiisokyanát
• Toluen diisokyanát

Poznámky

1. ↑ Norma pro typy polyuretanů podle TU RB 100185859.001-2004 . Získáno 23. září 2009. Archivováno z originálu 9. října 2009. (neurčitý)

Literatura

• [bse.sci-lib.com/article090938.html Článek "Polyuretany" ve Velké sovětské encyklopedii]
• Bolton U. Konstrukční materiály: kovy, slitiny, polymery, keramika, kompozity. Kapesní průvodce. - M. : Nakladatelství "Dodeka-XXI", 2004.
• Hlava. vyd. V. A. Kabanov. Encyklopedie polymerů. - M .: " Sovětská encyklopedie ", 1977. - T. 3.
• Wright P., Cumming A., přel. z angličtiny. vyd. doc. chem. vědy N. P. Apukhtina. K. Polyuretanové elastomery. - "Chemie", 1973.
• Yu. S. Lipatov, Yu Yu. Kercha, L. M. Sergeeva. Struktura a vlastnosti polyuretanů. - Kyjev: " Naukova Dumka ", 1970.