Пенополиуретан, далее ППУ — это вспененный материал, получаемый смешением двухкомпонентной жидкости, включающей в себя гидроксилсодержащий и изоцианатный компоненты.
Гидроксилсодержащий, полиольный компонент или Компонент А представляет собой смесь полиолов на основе сложного эфира, либо простого с концевыми -ОН группами, пенообразователей, катализаторов, ПАВ, антипиренов и прочих функциональных добавок.
Изоцианатный компонент или Компонент Б представляет собой химическое соединение, содержащий функциональную -NCO группу, чаще в производстве жестких ППУ используют полимерный МДИ, а для эластичных ТДИ.
При смешении компонентов А и Б происходят одновременно три реакции:
-
Между изоцианатом и водой, образуется карбаминовая кислота, которая разлагается с выделением углекислого газа и аминогруппы;
-
Между изоцианатом и амином, образуется замещенная мочевина;
-
Между изоцианатом и полиолом, в результате которой образуется полиуретан.
Типы ячеек
Материал может иметь структуру с открытыми ячейками, то есть воздух заполняет внутреннее пространство пены, а также с закрытыми, когда ячейки заполнены фреоном и углекислым газом.
Что вводят в компонент А
Простые и сложные полиэфиры
Полиол, как основополагающий компонент системы, при взаимодействии с изоцианатом формирует структуру пенополиуретана. По химической природе делятся на два типа: простые и сложные полиэфиры.Простые полиэфиры получают в ходе реакции полимеризации окиси пропилена/этилена, в присутствие многоатомных спиртов, олигосахаридов или полифункциональных аминов.
При выборе простого полиэфира для производства полиольного компонента ППУ обращают внимание на:
-
Молекулярную массу – низкомолекулярные полиэфиры (например, ППГ 200-600) с короткой цепью, структура пены будет более жесткой; высокомолекулярные (например, ППГ 1000-6000) длинноцепные, структура пены будет более эластичной.
-
Гидроксильное число, функциональность и исходный продукт полимеризации – указывают на реакционную способность по отношению к изоцианату, совместимость с другими добавками в смеси.
При выборе сложного полиэфира для производства полиольного компонента обращают внимание на:
- Структуру: аморфная или кристаллическая. Для напыляемых, заливочных, инжекционных систем предпочтительно использовать сложный полиэфир аморфной структуры, то есть жидкий полиол при комнатной температуре.
-
Вязкость, чтобы количество добавленного полиэфира не нарушило конечную вязкость компонента А, что может повлиять на способ переработки.
-
Гидроксильное число – указывает на реакционноспособность с изоцианатом.
-
Кислотное число – влияет на срок хранения полиольного компонента, так как при содержании более 2 мг КОН/г, снижает активность катализаторов аминного типа.
Пенообразователи
Вспенивание пенополиуретана происходит за счет двух видов пенообразователей: химического и физического.Химическим вспенивателем является вода. В ходе реакции углекислый газ рассеивается в смеси из-за разницы давлений, что приводит к непрерывному увеличению объема смеси, пока вода полностью не прореагирует. Вспененный материал имеет низкую плотность 10-20 кг/м3, что подразумевает меньший расход ППУ при переработке и улучшенные звукоизоляционные свойства, за счет открытой ячейки. Так как данный пенополиуретан имеет открыто-ячеистую структуру, у него повышенное влагопоглощение, поэтому область применения ограничена. Например, РПК НВ-103 можно утеплять и звукоизолировать мансарды, внутренние перегородки помещений и полы между этажами.
Физическим вспенивателем являются различные виды фреонов. В ходе реакции смесь расширяется и увеличивается в объеме, а пустоты, образовавшиеся с выделением углекислого газа, заполняются фреоном. Применение физических вспенивателей снижает теплопроводность материала, температуру использования, что расширяет применение материала вне зависимости от климатических условий. Например, РПК НФ-303 , жесткий ППУ с закрытыми ячейками предназначен для механических нагрузок. Применяется как для теплоизоляции внутренних и внешних помещений, так и для утепления труб и холодильных камер. Расширение пены с момента нанесения возрастает до 30 раз.
Катализаторы
Катализаторы вводят, чтобы регулировать скорость реакции между изоцианатом, водой и полиолом. Выделение углекислого газа и сшивка молекул должны протекать с такой скоростью, чтобы газ остался в ППУ, а после процесса выделения сохранял форму без усадки. Обычно в качестве катализаторов используют третичные амины, типа триэтиледиамина и его производных. Выбирают катализаторы в зависимости от того, запускают ли они реакции образования уретана, мочевины, тримеризации изоцианата. Катализаторы на основе третичных аминов влияют на протекание вышеупомянутых реакций, важно подобрать их баланс в системе полиольного компонента, чтобы не нарушить свойства конечного материала.Поверхностно-активные вещества (ПАВ)
ПАВ уменьшают поверхностное натяжение, регулируют размер ячейки, стабилизируют структуру пены, предотвращая образования пустот и разрушения пены. Применяют такие органические соединения ПАВ, как например, блок-сополимеры полидиметилсилоксана.Антипирены
Антипирены влияют на химический процесс отвержденного ППУ, снижают горючесть. Придают ППУ устойчивость к воспламенению, а на стадии производства снижают вязкость полиольного компонента.
Другие добавки
В полиольный компонент добавляют различные вспомогательные вещества, чтобы придать конечному пенополиуретану дополнительные физико-механические свойства: повышенную адгезию, более эластичную структуру или наоборот более жесткую. При необходимости, добавляют колеры для окраски готовой пены.
При выборе пенополиуретана важно изучить объект и поверхность нанесения, чтобы предварительно рассчитать расход материала.
Продукция Ростовской Полиуретановой Компании применяется в различных отраслях промышленности, производства и строительства. Специалисты РПК подберут материал, согласно требованиям и пожеланиям потребителя.
