История появления пенополиуретана

Сейчас пенополиуретан есть практически во всех сферах нашей жизни и человечество, пожалуй, не представляет существование без него. Он имеет достаточно яркую и интересную историю, которая берет свое начало еще с тридцатых годов двадцатого столетия. Пенополиуретан или ППУ – это уникальный материал, увидевший свет в прошлом веке. Производится при помощи смешивания двух жидких компонентов, которые вступая в химическую реакцию образуют полимер по физическим свойствам напоминающий затвердевшую пену. Изменение пропорций реактивов помогает добиться разных эксплуатационных характеристик ППУ. Пенополиуретан обладает следующими свойствами:

• Отличная теплопроводность по сравнению с аналогами. Например, службы ЖКХ применяют напыление пенополиуретаном для утепления труб жилых коммуникаций;

• Высокая звукоизоляция. ППУ хорошо поглощает звук, особенно если он имеет высокую степень эластичности;

• Сопротивление внешней агрессивной среде. Поролон обладает низким уровнем поглощения влаги, поэтому идеально подходит для гидроизоляции;

• Длительный срок эксплуатации. ППП служит порядка 30 лет, хотя производители заявляют, что срок может быть еще больше.

Пенополиуретан применяется фактически во всех областях промышленности и современного производства, ценится за свои высокие эксплуатационные характеристики.

Кто первым создал ППУ?

Первооткрывателем пенополиуретана можно назвать известного химика-промышленника Отто Байера, который работал с ним в конце 30-х годов в Германии. Именно он и его коллеги из LG Farben открыли и запатентовали химию пенополиуретанов в 1937 году. Она была изобретена благодаря изучению Байером новых процессов полиизоцианат-полиаддитирования. Публикация немецкого патента состоялась в ноябре 1937 года, и он назывался «Способ производства полиуретанов и полимочевин». В команду талантливого и амбициозного химика Байера входили такие ученые, как Генрих Ринке, Вернер Зифкен, Ханс Шильда.

Кстати, стоит отметить то, что в создание новых видов нового популярного полимера ППУ внесли свой научный вклад и другие специалисты из разных стран. При этом ППУ обладает более длительной историей, так как еще до открытия Отто Байера химик из Соединенных Штатов Америки Уолес Крозерс провел научные лабораторные исследования, связанные с синтезом полиамидов, на базе которых в I.G. Farbennindustrie в Германии начались работы по созданию подобных материалов.

Вторая Мировая война и ППУ

Перед Второй мировой войной в далеком 1937 году Отто Байер со своей командой разработал новый полимер с уникальными свойствами. Это был жесткий полиуретановый пенопласт, физические свойства которого можно было менять в зависимости от количества компонентов в виде полиизоцианата и полиола. В 1940 году было налажено в Леверкузене промышленное производство ППУ. Но Вторая Мировая война внесла в промышленность Германии, как и всей Европы свои правила. Нехватка сырья и стагнация экономики в первое время войны привели к замедлению развития ППУ. Воюющая Германия испытывала дефицит в металле, пробке, натуральном каучуке, но оказалось, что вспененный полиуретан буквально создан для военной промышленности. Поэтому его производство снова было налажено. Материал применялся для авиации, при производстве бронированной техники. Часто использовался легкий и вибростойкий ячеистый пенопласт для изготовлений обшивки кабин пилотов. Применение пенополиуретана увеличивало скорость самолетов при этом облегчая их вес. А еще пенополиуретан обладал низким уровнем пожаробезопасности, что также было немаловажно. В те времена пенополиуретан был необходим для бронирования дверей автомобилей, и военной техники, создания бронежилетов, уплотнения швов. В период с 1943 по 1944 годы в Германии было создана целая сеть по производству простых и сложных полиуретанов в промышленных масштабах.

Послевоенное время

США уже на исходе Второй Мировой войны заинтересовались немецкими разработками ППУ. В 1945 году военное ведомство Соединенных Штатов Америки отправило в Германию специалистов для изучения полиуретанов, включая технологию их получения и производства. После того, как Вторая Мировая война была закончена в Америке, были налажено более масштабное научное исследование ППУ, а затем и производство полиуретановых материалов и изделий.

Далее развитие в области получения и изучения нового полимера происходит лавинообразно. В Европе ППУ активно производится с 1955 года. Интересно то, что в пятидесятые годы прошлого века появились два лидера в области научно-исследовательских разработок и производстве все новых инновационных видов полимеров, эластомеров и жестких пен. Это Германия и Соединенные Штаты Америки. Германия, оправившаяся после последствий фашистского режима, создала принципиально новую промышленность по производству ППУ. В США был разработан первый промышленный метод производства высокоэластичных пенополиуретанов на основе сложных эфиров и изоцианатов в 1952 году. Это был материал с высокими прочностными характеристиками и низкой плотностью.

Примерно с 50-х годов объемы пенополиуретанов постоянно возрастали в мире. Со временем увеличилось количество видов полимеров, сфера их использования в разных отраслях мировой промышленности и коммунального сектора экономики. Сейчас в США объем ежегодного производства ППУ достигает 2 миллионов тонн в год. Среди лидеров, выпускающих пенополиуретан США, Европа, Россия, Казахстан, Турция. Кстати, лидером производства ППУ в Европе выступает Польша, которая производит ежегодно более 200 тысяч тонн пенополиуретана.

Разработка ППУ в СССР и России

В нашей стране активные разработки пенополиуретана были начаты в 60-х годах прошлого столетия. Ими занимались ученые из национального Института химии высокомолекулярных соединений под руководством известного академика Алексея Матвеевича Липатова. Ученым удалось добиться немалых прогрессов в изучении и создании новых материалов для промышленности на основе полимеров. Также научно-исследовательские работы проводились в Институте химической физики РАН в Москве. Ученым удалось добиться создания тысяч разнообразных полиуретановых композиций и материалов, которые могли использоваться в разных сферах жизни от оборонной промышленности до медицины.

В СССР специалисты ведомств, относящихся к обороне государства тоже оценили все полезные свойства ППУ. Особенно тех, что касались создания и усовершенствования вооружений. И к ним относится легкость и низкая степень горючести, включая коэффициент теплопроводности пенополиуретана. У ППУ были отменные звукоизоляционные свойства и при этом его производство совсем не дорогостоящее и что самое главное оно массово было налажено в стране. Поэтому в СССР пенополиуретан применялся в авиации и создании ракетных оборонных комплексов. Уже в 70-х годах двадцатого века ППУ в Советском союзе использовался практически во всех областях производства военной техники. Такой, как военно-морской флот, танкостроение, самолетостроение, автомобильная техника). Основные промышленные центры по созданию полиуретанов были расположены в центральной части страны. В частности, это Нижний Новгород, Самара, Владимир.

В конце 70-х годов ППУ стал активно применяться не только в оборонной промышленности. Его стали использовать в жилом и промышленном строительстве в качестве одного из самых эффективных средств для утепления зданий. Он хорошо поглощал звуки и имел отменные гидроизоляционные свойства. Стали со временем выпускаться изделия для декоративной отделки помещений в виде колонн, карнизов, лепнины. В мебельной промышленности применялся в качестве прокладочного материала. Если брать легкую промышленность, то это производство манекенов, подошвы для обуви, игрушек, губок, мочалок.

Пенополиуретан в наши дни 

Подведя итоги можно сказать, что ППУ – это материал, который сделал настоящий промышленный прорыв. Он начал свой долгий путь от совсем неизвестного до одного из самых популярных в мире. В наше время применяются пенополиуретан в следующих сферах:

• Строительство. Предназначается материал для теплоизоляции внутренних и наружных стен зданий, включая кровли, балконы, террасы, мансарды, чердаки. Также применяется для акустической изоляции помещений, утепления фундаментов и их гидроизоляционной защиты;

• ЖКХ. Пенополиуретаном утепляют трубопроводы методом заливки, напыления материала, монтажа скорлуп с ППУ;

• Автомобильная промышленность. Используется ППУ для создания шумоизоляции в салоне машины, в качестве наполнителя для автомобильных кресел;

• Мебельная промышленность. Применяется для подкладочного материала и наполнителя. Необходимым для формирования матрасов, валиков, подушек, подлокотников, ортопедических товаров для сна и отдыха;

• Легкая промышленность. ППУ нужен для супинаторов, подошвы для обуви, в качестве наполнителя для мягких детских игрушек. Применяется в виде материала для мочалок, губок, ершиков;

• Химическая промышленность. Пенополиуретан выступает хладоизолятором в разнообразной технике и без него сложно представить изоляцию низкотемпературных трубопроводов;

• Медицина. В медицинской сфере применяются материалы ППУ, обладающие большой вязкоэластичной текстурой для создания повязок и накладок. Также из него делают матрасы и подушки для ожоговых медицинских центров, которые снижают нагрузки на кровеносные сосуды, кожу и позвоночник.

А еще пенополиуретан – это изготовление массы товаров для жизни, начиная от фильтров для воздуха и заканчивая детскими игрушками. Он даже применяется в космической отрасли. Этот материал незаменим в производстве современных космических аппаратов и обтекателей ракет. Основа уникального полимера состоит из двух компонентов таких как полиол и изоцианат. В ППУ изоцианат обеспечивает вспенивание и вязкую текстуру, а полиол прочность и эластичность. ППУ пожаробезопасный материал, поэтому может быть использован в разных помещениях. Он устойчив фактически к любому агрессивному химическому воздействию и не боится контакта с щелочами, горючими смесями, щелочами. Экологически безопасен и не токсичен во внешней окружающей среде. При работе с ППУ не надо применять средства индивидуальной защиты. Его качества нейтральные и он не выделяет токсичных веществ, опасных для здоровья человека. Поэтому можно сказать, что изобретение пенополиуретана позволило обеспечить человечество надежным, безопасным, дешевым материалом, которому фактически нет аналогов.