Polyurethaan (34 Foto's): Wat Is Dit Materiaal? Thermoplastisch En Flexibel Polyurethaan, Kenmerken En Dichtheid, Smeltpunt En Andere Eigenschappen, Productie

2024 Auteur: Beatrice Philips | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-18 12:21

In 1937 werd voor het eerst van polyurethaan gehoord. Dit materiaal is door Otto Bayer gesynthetiseerd uit diisocyanaat en polyester in vloeibare vorm. De stof had veel voordelen ten opzichte van plastic, waar destijds veel vraag naar was.

Wat is dit materiaal?

Polyurethaan is een unieke materiaalsoort met bijna onbeperkte gebruiksmogelijkheden en perspectieven. Het polymeer bevat 2 soorten grondstoffen, namelijk: polyolen en isocyanaten . De productie van deze laatste is gebaseerd op olieraffinage. Door vloeibare elementen te mengen, worden reactieve samenstellingen verkregen. De eigenschappen van polyurethaan zijn rechtstreeks afhankelijk van de ingrediënten waaruit het is gemaakt, evenals van de verhouding van katalysatoren, blaasmiddelen, stabilisatoren en nog veel meer.

Polyurethaan ziet eruit als een polymeervezel met een poreuze structuur. Het wordt beschouwd als een veelzijdig elastomeer, maar het heeft zowel voor- als nadelen.

De voordelen van polyurethaan omvatten de volgende kenmerken:

• hoge mechanische sterkte;
• diëlektrische constante;
• slechte slijtage;
• goede elasticiteit;
• het vermogen om vorm te behouden na herhaalde vervormingen;
• slijtvastheid;
• lange levensduur;
• weerstand tegen zuren, oliën, oplosmiddelen;
• ongevoeligheid voor de invloed van micro-organismen;
• groot bedrijfstemperatuurbereik;
• weerstand tegen lage temperaturen;
• het vermogen om onder hoge druk te werken.

Dit materiaal veroudert niet, het leent zich voor verschillende soorten bewerkingen. Daarnaast zijn polyurethaan producten licht van gewicht en daardoor makkelijk te transporteren en te installeren. Dit elastomeer heeft het vermogen om te schuimen, dus er worden allerlei poreuze producten van gemaakt.

Ondanks de vele voordelen heeft polyurethaan enkele nadelen:

• onstabiel voor torsiebelastingen;
• de elasticiteit en sterkte van het materiaal zijn rechtstreeks afhankelijk van het temperatuurregime van de omgeving;
• de complexiteit van de verwerking tot secundaire grondstoffen.

Dit type elastomeer verwijst naar materialen die gemakkelijk vatbaar zijn voor allerlei soorten verwerking. Er worden verschillende vormen van vormgeving op toegepast.

• Extrusie . Deze methode voor het produceren van polyurethaan houdt in dat het materiaal in gesmolten vorm door het vormingsgat van de extruder wordt geperst.
• Gieten . Onder invloed van druk wordt de gesmolten massa in een speciale mal gespoten, waarna deze wordt afgekoeld.

Vergelijking met rubber

Ondanks het feit dat rubber en polyurethaan vrij gelijkaardig zijn, overtreft synthetisch elastomeer natuurlijk materiaal in kwaliteitskenmerken. In tegenstelling tot rubber hebben polymeervezels een hogere sterkte en slijtvastheid . Om deze reden wordt rubber in veel industrieën minder gebruikt dan polyurethaan. De belangrijkste factor die de duurzaamheid van het materiaal beïnvloedt, is de abrasieve slijtage, gevoeligheid voor de invloed van een agressieve omgeving. Bij vergelijking volgens dit criterium kan worden geconcludeerd dat polyurethaan 10 keer beter bestand is tegen slijtage.

Volgens de beoordeling van de weerstand tegen verschillende omgevingen, wordt het polymeer ook als beter beschouwd dan rubber . Het kan de effecten van oplosmiddelen en giftige chemicaliën verdragen. Natuurrubber heeft onder andere een 1,5-3 keer lagere treksterkte dan een elastomeer. De kunststof is in staat om bij hoge belasting snel zijn vorm terug te krijgen zonder vervorming. Rubber is op zijn beurt superieur aan elastomeer alleen in kosten, die veel lager zijn dan die van synthetische stoffen.

Volgens experts is het echter beter om hoogwaardig en duur materiaal te kopen om te voorkomen dat u in de toekomst twee keer moet betalen.

Kenmerken en eigenschappen

Omdat polyurethaan op basis van polyol en isocyanaat is, behoort het tot de groep van polyesterpolyolen. Vanwege het feit dat dit type een elastomeer is, wordt het gekenmerkt door een goede rekbaarheid en het vermogen om terug te keren naar zijn oorspronkelijke vorm. Verschillende additieven kunnen unieke eigenschappen aan polyol geven, wat de indicatoren van elasticiteit, zachtheid, hardheid en weerstand kan veranderen.

Polyurethaan wordt in verschillende staten geproduceerd:

• in een stroperige vloeistof;
• zacht;
• in solide.

Ongeacht de vorm verandert het elastomeer zijn technische kenmerken niet onder invloed van mechanische en chemische omgevingsfactoren. Dit materiaal is ook bestand tegen UV-straling, schimmels en schimmels.

Dankzij de technische eigenschappen van polyurethaan kan het in veel huishoudelijke en industriële ruimtes worden gebruikt. Laten we de belangrijkste kenmerken van een polyesterpolyol opsommen.

• Dichtheid . De indicator is afhankelijk van het type materiaal, meestal varieert deze van 30 tot 300 kg / m3.
• Hardheid . Op de Shore-schaal kan deze variëren van 50 tot 98 eenheden. Dankzij deze indicatoren kan het elastomeer worden gebruikt bij hoge belastingen.
• Aanzienlijk temperatuurbereik . Het materiaal kan worden gebruikt bij temperaturen van -60 tot +80 graden Celsius. Met een indicator van 120-140 graden is hij voor korte tijd te gebruiken. Polyurethanen hebben een hoog smeltpunt - minimaal 160 graden Celsius. Als deze materialen worden verwarmd tot 220 graden, beginnen ze te ontbinden.
• Thermische geleidbaarheidscoëfficiënt - 0,028 W / (m * K) .
• Deze polyol heeft geen elektrische geleidbaarheid .
• Gewicht . Het materiaal weegt heel weinig.
• Ozon weerstand . Polyurethaan breekt niet af onder invloed van ozon, in tegenstelling tot rubber.
• Weerstand tegen agressieve omgevingen .
• Ontvlambaarheid . Volgens GOST 12.1.044 is het materiaal geclassificeerd als onbrandbaar en wordt het daarom in veel industrieën gebruikt.
• Milieu vriendelijkheid . Polyurethaan is geclassificeerd als een veilig materiaal en wordt daarom vaak in het dagelijks leven gebruikt.

Is polyurethaan schadelijk?

Vanwege de energiebesparende eigenschappen is polyurethaan geclassificeerd als een veilig materiaal. Bij het evalueren van de milieuvriendelijkheid is het echter de moeite waard om rekening te houden met de mogelijkheid van schade aan dit elastomeer in vloeibare en vaste toestand. Zoals de praktijk heeft aangetoond, stoot deze polyol in droge vorm geen schadelijke stoffen uit . Gevaarlijke dampen zijn alleen mogelijk bij een verkeerde omgang met het materiaal.

Als alle veiligheidsmaatregelen in de vloeibare fractie in acht worden genomen, vormt polyurethaan geen gevaar voor mens en dier.

Schending van de productietechnologie kan echter leiden tot het vrijkomen van de volgende giftige dampen

• Isocyanaten … Deze stoffen maken deel uit van verf en lak, schuimproducten. Hun aanwezigheid kan astma veroorzaken bij afwezigheid van speciale bescherming.
• Aminekatalysatoren, die verhoogde gevoeligheid, prikkelbaarheid, wazig zien veroorzaken . Bij continue inademing veroorzaken deze stoffen zweren, irritatie van de slijmvliezen, brandwonden aan mond, keel en slokdarm.
• Polyol . Hij kan zijn toxische effect alleen manifesteren in direct contact met een levend organisme, namelijk bij het slikken. Polyolvergiftiging manifesteert zich in de vorm van braken, bedwelming en spasmen.
• Brandvertragend . Deze stof hoopt zich geleidelijk op in het lichaam, waarna het vergiftiging veroorzaakt.

Als gevolg van het bovenstaande kunnen we concluderen dat polyurethaan alleen schadelijk kan zijn voor de gezondheid als het verkeerd wordt gebruikt . Dit gebeurt vaak bij het gebruik van spraysoorten van lage kwaliteit, evenals bij afwezigheid van speciale bescherming tijdens het gebruik.

Velen maken zich zorgen over de gevaren van polyurethaan, dat in woongebouwen is gemonteerd. De angsten van gebruikers zijn tevergeefs, aangezien deze categorie goederen veel veiligheidstests ondergaat voordat ze in de uitverkoop gaan. Er kunnen alleen problemen ontstaan als het elastomeer wordt ingekocht bij een fabrikant die geen kwaliteitscertificaten heeft.

Vergelijking met andere materialen

Als we de kenmerken van polyurethaan kennen, kunnen we zeggen dat het veel meer voordelen heeft dan rubber. Zoals eerder vermeld, overtreft dit polymeer het in duurzaamheid, rekbaarheid, sterkte en vele andere kenmerken. Consumenten vinden het vaak moeilijk om te kiezen tussen polyurethaan en andere soortgelijke producten, in vergelijking met hen.

• Duropolymeer . Heeft de uitstraling van een mat kunststof product. Op zijn beurt is het polyurethaan als een geschuimd poeder en is het bedekt met een primer. De laatste is licht van gewicht en ideaal voor het werken met het plafond. Bovendien is het assortiment vrij breed. Duropolymer behoort tot anti-vandaal polymeren, dus de koper hoeft niet lang na te denken over de restauratie ervan.
• Vinyl . Dit materiaal is, in tegenstelling tot polyurethaan, niet bedoeld om het oppervlak te beschermen, het wordt vaker gebruikt voor decoratieve doeleinden.
• Siliconen . Deze materialen worden geproduceerd voor gebruik in verschillende soorten werk. Volgens consumenten wordt het elastomeer gekenmerkt door een betere duurzaamheid en sterkte. Op zijn beurt onderscheidt siliconen zich door het feit dat het elastisch en bio-inert is.
• Geëxpandeerd polystyreen . Het verschil tussen de materialen zit vooral in de kosten, die hoger zijn voor polyurethaan. Geëxpandeerd polystyreen geleidt de warmte niet goed, het is handig en gemakkelijk te gebruiken. Polyurethaan gaat langer mee dan het vorige materiaal, verslechtert niet onder invloed van negatieve omgevingsfactoren.
• Polyester . Daarmee heeft polyurethaan veel van dezelfde eigenschappen. Op de een of andere manier is het tweede materiaal echter superieur aan het eerste in kwaliteit. Polyurethaan is elastischer, sterker en duurzamer dan polyester.

Soorten overzicht

Polyurethaan is een transparant, energiezuinig universeel materiaal dat elke dag aan populariteit wint over de hele wereld. Dit materiaal heeft zijn eigen speciale markering. De meest populaire merken van elastomeer zijn SKU-PFL-100, NIT's PU-5, ze worden gekenmerkt door een Shore-hardheid van 85-90 eenheden.

Flexibel polyurethaanschuim

Het is gebruikelijk om flexibel polyurethaanschuimrubber als schokdemper te gebruiken . Bovendien wordt het gebruikt om beddengoed, voering, verpakkingen en auto-interieurs te maken.

Soepelschuim kan in elke vorm worden gemaakt. Dit type polyurethaan wordt gekenmerkt door lichtheid, sterkte en comfort.

Thermoplastisch

Thermoplastisch polyurethaan is een elastisch, flexibel materiaal dat bestand is tegen slijtage en ongunstige weersomstandigheden. Het wordt op verschillende manieren geproduceerd en gekleurd. De verwerking van thermoplastische elastomeer wordt uitgevoerd op extrusie-, compressie-, impactmachines . Dit flexibele product kan zich aanpassen aan verschillende toepassingen zoals de bouw, auto's, schoenen.

Toepassingen

Polyesterpolyol wordt tegenwoordig veel gebruikt. Voeringstukken, persdelen, rol, wiel, rolcoating, afdichtingsringen, manchetten, pluggen worden vervaardigd uit polyurethaanplaten . In vloeibare vorm heeft het zijn toepassing gevonden in de coating van betonconstructies, wagons, luiken en daken. Vaak maakt het elastomeer deel uit van een kit-, lijm-, verf- en lakproduct.

In de zware industrie worden van dit materiaal schokabsorberende onderdelen gemaakt . In de bouw wordt het gebruikt om een antislipcoating, trillingsbestendige oppervlakken, gevels te creëren. De auto- en meubelindustrie zijn onmisbaar zonder elastomeer. De vraag naar polyurethaan wordt waargenomen in de textielindustrie. Het is geschikt voor het maken van hoezen, ritsen, klinknagels, inlegzolen, zolen. De geneeskunde gebruikt elastomeer voor de productie van condooms, prothesen en implantaten.

Verwerken

Tegenwoordig wordt het recyclen van polyurethaan steeds belangrijker. Het probleem houdt verband met een toename van het gebied van stortplaatsen, evenals een toename van de kosten van hun verwijdering. In de afgelopen jaren is de ontwikkeling van de nieuwste technologieën voor de verwerking van elastomeren waargenomen en wordt hier steeds meer aandacht aan besteed.

Hier zijn de belangrijkste methoden voor het verkrijgen van gerecyclede materialen uit polyurethaan

• Fysiek . In dit geval wordt de kunststof vermalen tot een fijne fractie, die vervolgens wordt gebruikt als vulstof in de bouw.
• omsmelten . Het resultaat van deze methode is de productie van grondstoffen, die vervolgens worden gebruikt om polyurethaanproducten te verkrijgen.
• Hoge hitte glycolyse . Met deze methode worden koolhydraten afgebroken.
• Chemisch . De verwerking is gebaseerd op depolymerisatie, waarna uit het elastomeer stoffen met een laag molecuulgewicht worden gevormd.
• Brandend . Deze methode om energie te verkrijgen wordt als de gevaarlijkste van al het bovenstaande beschouwd, omdat er schadelijke stoffen vrijkomen in de atmosferische lucht.

Dankzij de verregaande introductie van recycling kan het huidige probleem van het gebruik van polyurethaan worden opgelost. De eigenschappen van dit materiaal zijn divers, ze hebben praktisch geen grenzen. Het elastomeer functioneert niet alleen perfect in een huiselijke omgeving, maar ook onder extreme omstandigheden.

Ondanks dat dit een synthetische stof is, is het veilig voor de mens, daarom wordt het gebruikt in de geneeskunde, de bouw, de textiel- en schoenenindustrie. Ondanks de hoge kosten in vergelijking met andere materialen, loont polyurethaan met zijn betrouwbaarheid en duurzaamheid.