Полиэфир-полиолы в производстве ППУ

Для производства пенополиуретанов (ППУ) применяются два основных компонента - полиолы и изоцианаты. При взаимодействии они вступают в химическую реакцию, вспениваются, после чего масса застывает. От качества полиолов, их особенностей, соотношения с изоцианатами и вводимых добавок зависят физико-химические свойства готовых ППУ. Вспененные составы применяются для строительных материалов, мебели, звукоизоляции, при изготовлении автомобилей, игрушек, спортивного инвентаря, как теплоизоляционный материал.

Простые и сложные соединения

Полиолы - стабильные соединения, которые получают диспергированием твердых полимеров в простых полиэфирах. При взаимодействии с изоцианатами они формируют структуру полиуретана.

Полиолы бывают двух типов:

1. Простые. Они содержат продукты окиси пропилена и полифункциональные амины либо спирты: глицерин, триметилолпропан, сорбитол, этилендиамин, сахарозу и др. Имеют невысокую стоимость, поэтому широко применяются в рецептурах ППУ.
2. Сложные. Их получают из полифункциональных спиртов, кислот, ангидридов. Соединения применяются для изготовления жестких ППУ, поскольку придают им высокую прочность, обеспечивают закрытость пор.

Среди характеристик полиолов большое значение имеет их гидроксильное число, а также эквивалентная масса. Соединения подбирают по этим показателям, в зависимости от того, эластичные или жесткие ППУ необходимо получить.

Виды полиолов

В промышленности применяются три основных класса модифицированных полиолов:

1. Дисперсии полиакрилонитрила, полистирола. Их еще именуют полимер-полиолы или SAN. Продукт получают за счет цепной реакции полимеризации между акрилонитрилом, стиролом и полиэфирами. Этот материал используется для получения пены методом холодного формования. Как мономер может быть использован до 10% акрилонитрил, чтобы избавиться от остаточного количества стирола и запаха. Наиболее широко применяется при производстве поролона и сидений в транспортных средствах.

2. Дисперсии мочевины или PHD. Соединения получают за счет многоступенчатой реакции полимеризации. Они обладают более высокой вязкостью.

3. Дисперсии полиуретана. Это полиизоционатные полиолы, содержащие добавки или PIPA. Они отличаются тем, что включают диспергированные фракции полиуретана, более востребованы для получения пенопласта. Эти компоненты обеспечивают высокую скорость реакции при перемешивании. Если использовать катализаторы на основе олова, то реакция полностью завершится в течение 5 минут.

Эти компоненты вводят в смесь в количестве до 10-20%, чтобы повысить несущую способность, упругость получаемой пены. Кроме этих разновидностей, также есть полиолы на основе эпоксидной смолы, дисперсии полиизоцианурата, меламина. Такие вещества производятся во многих странах.

Основными поставщиками полиолов являются бренды:

•  Wanol (Wanhua Chemical, Китай);

•  Puranol (Jiahua Chemical Co., LTD, Китай);

•  Arcol (COVESTRO INTERNATIONAL SA).

Сферы использования

Полиолы находят широкое применение в различных областях:

• изоляция трубопроводов как методом напыления, так и по принципу «скорлупа», «труба в трубе»;

• изготовление акустических материалов, звукоизоляция помещений;

• производство смазочных материалов;

• изготовление эпоксидных смол, лакокрасочных средств, клеев, герметиков;

• синтез пластмасс;

• производство удобрений.

Полиолы имеют особую структуру, которая обеспечивает их производным специфические качества. Они устойчивы ко влаге, не боятся воздействия температуры, обладают высокой прочностью и инертностью ко многим химическим реагентам. Наиболее полиолы востребованы как теплоизоляционный материал при строительстве жилых и промышленных зданий. Они применяются для изоляции холодильных камер, теплотрасс с температурой не выше 120 градусов, технологического оборудования. Материал востребован для выполнения бесшовной гидроизоляции, в т.ч. для крыш, он предотвращает образование конденсата.

Полиэфир-полиолы, кроме теплоизоляции, широко применяются для изготовления герметиков и клеев. Эти материалы имеют высокую эластичность, обеспечивают прочные швы, способны выдерживать значительный диапазон температур: от -50 до +80 градусов. Поскольку клеи на основе ППУ не боятся влаги, ультрафиолета, агрессивных сред, то их используют в строительстве для изоляции швов между панелями, устранения стыков в полу. На основе таких связующих обустраивают покрытия на площадках из резиновой и ЭПДМ крошки. Герметики на основе полиолов находят применение в автомобилестроении и при герметизации оконных конструкций.

Особенности компонентов для ППУ

Полиолы при получении ППУ отвечают за плотность материала, скорость его вспенивания.

В зависимости от основы, компоненты бывают:

1. Фреоновые. Их при использовании запрещается нагревать выше +30 градусов, иначе вещество потеряет свою способность вспениваться.

2. Водные. Для вспенивания таких полиолов их обязательно нужно подогревать до 40 градусов.

Кроме этого, полиолы требуют обязательного перемешивания в течение 10-15 минут, в отличие от изоцианатов, которым перемешивание не требуется, но обязательным является подогрев до 50 градусов. Получаемые пены могут иметь различную плотность: от легких структур с параметром 9-12 кг/м³ до сверхплотных - с характеристиками до 900 кг/м³.

Сверхплотные продукты используются реже, и только как гидроизоляционный материал. Легкая пена имеет небольшую себестоимость, поэтому применяется чаще. Но поскольку она способна пропускать влагу, то рекомендована для утепления помещений изнутри. Плотные материалы используются в тех случаях, когда возможно на них механическое воздействие.