.5.5 Поліуретанові Клеї
ПУ клеї відомі під назвою - полісталь, розроблені у ФРН, використовують для склеювання деревини з деревиною і сталями. У результаті утворюється жорстке вібростійке з'єднання, що використовується в авіаційній промисловості.
Цими клеями з'єднують різні матеріали, в тому числі тканини. ПУ клей добре склеює метали після попереднього дробоструменевого очищення їх поверхні. Є клеї, що забезпечують склеювання як на холоді, так і при нагріванні.
Кращими клеями є:
Клей вилад-1К: використовують для кріплення в електростатичному полі ворсу до підкладки килимів. Він має гарну адгезію до деревини, тканини, шкіри, кераміки. Клей твердне при температурі 20-1200С, стійкий до води і різних миючих засобів і не містить високотоксичних сполук.
Клей вилад-6К: призначений для кріплення пластифікованої полівінілхлоридної плівки до листового металу при виготовленні металопластів, які широко застосовують у будівництві, авто-, судно-, та авіабудуванні, хімічної та інших галузях промисловості.
Металопласт внаслідок високої міцності кріплення плівки до металу можна обробляти холодним штампуванням, глибокою витяжкою і вальцюванням поверхні. Міцність клейового шва після кип'ятіння у воді перевищує міцність плівки.
Клей вилад-11К: дозволяє склеювати метали, пластмаси, скло, кераміку і деревину. Він не містить розчинників і високотоксичних речовин, може тверднути при позитивній та негативній температурах, склеювати вологі поверхні і тверднути під водою. Клейовий шов має хорошу вібростійкість в діапозоні частот 60Гц. Він має високу водо-, масло-, і бензостійкість, стійкий до дії слабких кислот і лугів.
Також цінними властивостями
володіють клеї ПУ-2, ПУ-2Б, ПУ-2М, ВК-5, ВК-11 - вони забезпечують високу
міцність з'єднання металів, пластмас, силікатного і органічного скла, деревини та
інших матеріалів у різних умовах, навіть при вібраційних навантаженнях. [5]
1.5.6 Поліуретанові покриття
Шляхом підбору компонентів, що застосовуються для синтезу поліуретанів, їм можна надати найрізноманітніші властивості. З тривимірних поліуретанів, в яких блоки гідроксилвмісного компоненту досить жорсткі порівняно з такими в каучуках, можна отримати тривимірні поліуретанові плівки і покриття. Наявність великої кількості полярних груп забезпечує високу адгезію покриттів до поверхонь, а специфічні властивості поліуретанів - високі фізикомеханічні властивості покриттів.
Основний принцип отримання покриттів заснований на використанні поліфункціональних з'єднань, що забезпечують утворення тривимірної просторової сітки. В якості поліфункціональних з'єднань застосовуються трьох- і чотирьох атомні спирти, розгалужені поліефіри та їх комбінації. При утворенні поліуретанових покриттів мають місце практично ті ж реакції, що при отриманні гум, в продуктах реакції крім уретанових груп також є сечовинні, біуретові.
З хімічної точки зору важливими є реакції з водою, так як отвердіння лакових покриттів на основі поліуретанів зазвичай відбувається в умовах контакту з вологим повітрям. Так як поліфункціональність вихідних сполук є необхідною умовою для отримання тривимірних покриттів, то в якості одного з компонентів реакції застосовується аддукттолуілендіізоціонат з триметилолпропаном і диетиленгліколем.
Зараз відомо велике число найрізноманітніших композицій, які застосовують для отримання поліуретанових покриттів, що дозволяють одержувати покриття, що відповідають самим різним вимогам. Однак в основі всіх методів лежать одні й ті ж хімічні принципи отримання тривимірних структур.
Отримання поліуретанових клеючих композицій практично нічим не відрізняється від принципів отримання покриттів. У кожному окремому випадку хімічна природа компонентів і умови затвердіння композиції підбирають так, щоб забезпечити необхідну життєздатність композицій, температурні режими затвердіння, швидкості процесів.
Поліуретанові покриття бувають:
однокомпонентними, коли ізоціонатні групи з'єднуються з вологим повітрям;
Двокомпонентні поліуретанові покриття відрізняються високими довговічністю, хімічною та корозійною стійкістю, твердістю і стійкістю до абразивного зношування, можуть і тверднути при зниженій температурі. Їх використовують для захисту підземних і підводних конструкцій, для захисту від корозії і швидкого зношування елементів фасадів промислових будівель, контейнерів для транспортування та зберігання розчинників, залізничних вагонів, автоцистерн, сушильних печей, шпунтових балокстін та інших будівельних споруд і промислових виробів.
Розроблено поліуретанове покриття, яке швидко твердне при низьких температурах і має підвищену теплостійкість. Розроблена поліуретанова смола, яка твердне без нагрівання і не потребує розчинника.
Її можна застосувати для захисту
зовнішніх і внутрішніх поверхонь трубопроводів для питної води, газових
магістралей і т.д. Ця смола стійка до старіння, зношування і впливу агресивних
середовищ, кислот, розбавлених лугів, масел і жирів, нафтопродуктів. [5]
.5.7 Поліуретанові масла
Поліуретанові масла отримують в результаті взаємодії діізоціанатів з лляною олією. За властивостями поліуретанове масло не поступаються рослинним.
Поліуретан на касторовій олії можна
використовувати в якості дешевих матеріалів для захисних покриттів.
[5]
1.5.8 Поліуретанові волокна
Волокна на основі поліуретанів поділяються на два основні класи.
До першого належать волокна, аналогічні іншим термопластичних волокнам типу поліамідних, поліефірних та ін. Це волокна на основі лінійних термопластичних кристалізуючих поліуретанів. Найбільш поширений тип поліуретанових волокон - перлон U-виходить при взаємодії бутандіолу-1,4 з гексаметилендіізоцианатом. Варіюючи компоненти, застосовувані для синтезу волокноутворюючих полімерів, можна змінювати температуру плавлення полімерів та їх фізико-механічні властивості.
До другого класу поліуретанових волокон відносяться еластичні волокна, що володіють лінійною або тривимірною просторовою структурою. Ця група волокон унікальна по своїх властивостях і не має аналогів серед інших класів полімерних сполук.
Еластичні волокна, до складу яких входить не менше 85% поліуретанів, вперше були випущені в США в кінці 1960 р. Завдяки своїй хімічній будові вони володіють високим розривним подовженням (500-800%), низьким модулем пружності і високою еластичною деформацією.
Вони розроблені після вирішення проблем, пов'язаних з видаленням з реакційної маси поліуретанових слідів води. Поліуретанове волокно перлон по ряду властивостей перевершує нейлон.
Раніше це волокно формували з розплаву холодної витяжкою. З нього виготовляють фільтрувальні, захисні і парашутні тканини, приводні ремені, канати, ізоляційний матеріал для кабелів.
Волокна, оброблені ізоціанатами, після обробки набувають водовідштовхувальних властивостей і не піддаються усадці. Поліуретанові волокна, перероблені в суміші з натуральними та іншими видами волокон, можна використовувати для виготовлення трикотажу і тканин для одягу.
Поліуретан застосовують для герметизації радіодеталей. При цьому забезпечується жорстке взаємне розташування деталей, високий електричний опір, необхідні теплопровідність, хімічна стійкість, волого- і вібростійкість.
На основі поліуретану виготовляють синтетичну шкіру для взуттєвої промисловості. Ця шкіра має пористу структуру, схожу на натуральну шкіру, задовольняє гігієнічні вимоги, зберігає властивості при температурі до 500С, перевершує натуральну шкіру по водостійкості, міцності, простоті відходу і на 30% легше її. У результаті використання термопластичного поліуретану отримана штучна шкіра, подібна до природної.
Слід зазначити, що шкіра з
поліуретану пропускає водяні пари, як і натуральна. Пористість надають шкірі в
процесі коагуляції відповідною обробкою поліуретану у воді. [5]
.5.9 Поліуретанові лаки
Поліуретанові лаки наносять на папір, тканину і шкіру.
Вони мають гарну адгезію, високу стійкість до дії розчинників, води і атмосферостійкість, хороші діелектричні властивості і низьку газопроникність.
Поліуретанові лаки наносять на поверхні деталей літаків для зменшення тертя їх об повітря при польоті. У ФРГ ПУ лаки використовують для покриття внутрішньої поверхні нафтосховищ і зовнішньої поверхні генераторів водяної пари. В останньому випадку на захищених поверхнях корозією не спостерігали і через шість років, а при інших покриттях ремонт робили щорічно. Також поліуретанові лаки наносять на палуби авіаносців, вантажних суден і танкерів, на димоходи, де сірчаний осад руйнує найбільш поширені покриття.
Лаки:
УР-19, УР-71, УР-1, УР-930 володіють хорошими антикорозійними властивостями.
Лак УР-19, що має високу водо-, хімо-, і атмосферостійкість, використовують для захисту бетонних і залізобетонних конструкцій.
УР-1, УР-2 ці лаки застосовують для захисту від корозії електропроводів, які наносять шляхом занурення з подальшим протяганням проводів через калібрований отвір.
УР-930 є найкращим для захисту металевих конструкцій від корозії.
Слід зазначити, що ПУ лаки, емалі і
клеї відрізняються високою адгезією до металу, деревини, скла і полімерів,
стійкістю до стирання, водостійкістю і стійкістю до корозії. [5]
.6 Загальне застосування
поліуретанів
В даний час виробництво поліуретанів і різних матеріалів на їх основі досягло значних масштабів, особливо у технічно розвинених країнах. Різноманітність вихідної сировини, а також хімічних реакцій, дає можливості формування широкого набору хімічних і фізичних зв'язків дозволяють створювати на основі ПУ різні матеріали. У зв'язку з цим безперервно розробляються все нові і нові можливості використання поліуретану.
Перелічимо деякі з перспективних напрямів застосування поліуретану, які є прекрасними прикладами реалізації багатства їхніх можливостей.
Поліуретан використовують як сполучних для виробництва деревостружкових плит взамін сечовинно-формальдегідних смол. Однокомпонентні пінопласти (або піногерметики) з поліуретаном застосовують для заповнення порожнин, щілин. Випуск пінопластів, замінюють і імітують деревину. Поліуретан використовують для отримання ефективного клейового вмісту і покриттів в будівництві та машинобудуванні, а також клеїв і протезів медичного призначення, які завдяки прекрасним фізико-механічними властивостями і подібністю їх будови з білковими структурами краще поєднуються з тканинами організму.
Великі успіхи за останні десятиліття досягнуті також в області переробки уретанових реакційноздатних композицій.
Промислове використання пінополіуретанів вражає своєю різноманітністю. Вироби і конструкції на основі поліуретанів використовують в усіх без винятку галузях промисловості. Ось далеко не повний перелік можливих областей застосування поліуретану:
тепло- і холодоізоляція промислових, побутових, торгових холодильників, транспортних рефрижераторів, складів-сховищ, виготовлення ізотермічних і морозильних автофургонів і камер, теплоізоляція трубопроводів, залізобетонних і цегляних споруд, резервуарів, виготовлення озонобезпечних теплоізоляційних плит, шкаралуп;
виготовлення систем «труба в трубі» - поліуретан заливається в простір між трубою і тепло-гідрозахисною оболонкою (втрати тепла в такій конструкції в 3-4 рази нижче нормативних, а термін її служби для систем гарячого водопостачання - не менше 25-30 років);
утепління і гідроізоляції покрівель та фасадів будівель, стін, підлог, дахів, підвалів, стель, мансард, житлових і виробничих приміщень, саун, бань, зовнішньої і внутрішньої теплоізоляції віконних і дверних прорізів, герметизації міжпанельних швів і т.д., виготовлення «сендвіч » -конструкції з використанням обкладальних матеріалів, в тому числі декоративних, теплоізоляційних негорючих блоків різного призначення;
виготовлення деталей радіоелектронної промисловості, барвистих валиків у поліграфічній промисловості, прокладок, ущільнювальних матеріалів і взуттєвих підошов, виробництво деталей і вузлів машин, що піддаються великим динамічним навантаженням, вібрації, впливу хімічно агресивних середовищ, ерозійного впливу твердих частинок в газових потоках або рідкої пульпи, а також комплексному впливу зазначених факторів;
виготовлення покриттів лопатей вертольотів, приводних ременів в пральних машинах, конвеєрних стрічок і рукавів, підшипників ковзання рульового механізму, елементів передньої підвіски, вкладишів рульових тяг, самозмащувальних ущільнень, паливостійких клапанів, мастилостійких деталей, важелів перемикання передач;
виробництво шовкових ниток
і протезів серцево-судинної системи, сорбентів для виділення і концентрації
різних сполук з повітря, природних і стічних вод, носіїв для іммобілізації
ферментів і органічних реагентів, твердих полімерних матриць в
сорбційно-спектроскопічних методах аналізу; [5]
.7 Технологічний процес виготовлення
пінополіуретану (поролону)
Технологія виробництва поролону складна і проста водночас. Складність технології виробництва поролону полягає у використанні складних високомолекулярних речовин, поводження з якими вимагає строго дотримування вказівок з техніки безпеки при роботі зі шкідливими речовинами.
Простота полягає в тому, що при дотриманні правил ведення процесів, виробництво поролону засноване всього лише на декількох реакціях, що протікають без застосування складної апаратури. [6]
Технологічний процес виробництва поролону складається з наступних операцій:
- підготовка обладнання, огляд ділянки, перевірка всіх систем (електроенергія, вентиляція, водопровід і ін.)
- доставка на ділянку сировини
- перевірка температури і підігрів компонентів до потрібної температури
- дозування компонентів
- замішування компонентів в змішувачі
- заливка суміші у форми
- витримка в формах суміші певний час
- відправка блоків на ділянку визрівання (кінцевої полімеризації компонентів)
- витримка блоків на ділянці дозрівання
- різання блоків на листи
- відправка поролонових листів на склад готової продукції.
Кожен пункт з наведеного вище списку має свою частку значущості в процесі виробництва поролону.
Розглянемо кожен з них:
. Підготовка обладнання - у виробництві поролону задіяні реакції полімеризації, які протікають в часовому проміжку, непідготовлене обладнання однієї ланки може призвести до втрати певної кількості продукту (наприклад: сировину змішали, а форми для заливки не готові).
. Доставка сировини - на ділянку виробництва доставляється зі складу тільки змінна норма споживання.
. Перевірка температури і підігрів компонентів до потрібної температури - обґрунтована тим, що сировина для виробництва поролону повинна зберігатися в певному температурному режимі, недотримання якого може призвести до отримання бракованої продукції (у нашому випадку - поролону), реакції протікають в певному температурному режимі і для гарного виходу якісного продукту компоненту, що вступають у реакцію, повинні мати певну температуру.
. Дозування компонентів - відповідальна операція, похибка в кількості сировини дуже невелика, дотримання якої необхідне для нормального ходу реакцій і отримання якісної піни. Для отримання продукту високої якості, дозування компонентів проводять тільки на точних приладах зважування (наприклад електронні ваги).
. Замішування компонентів у змішувачі - процес тимчасовий, що вимагає дотримання правил перемішування компонентів, компоненти, звалені в «купу», не дадуть на виході якісний поролон, черговість введення компонентів у змішувач суворо регламентується.
. Заливка у форми - для отримання якісного блоку форми готують згідно з вимогами технологічного процесу, форми застеляються захисною плівкою (поліетилен), щоб уникнути прилипання до поверхні форм.