Производство, свойства и применение полиуретанов

Получают три типа ПУ: 1) линейные термопласты, 2) жидкие литьевые форполимеры, отверждающиеся в форме и 3) каучуки, способные к вальцеванию.

Линейные термопласты получают при соотношении компонентов, близком к эк-вимольному. Молекулярная масса их достигает 30 000-60 000. При использовании низкомолекулярных диолов образуются твердые и жесткие полимеры, а при использовании высокомолекулярных диолов (простых и сложных ПЭФ с молекулярной массой 4000-6000) — эластичные и мягкие полимеры.

Наибольшее применение из линейных и твердых полимеров нашел ПУ на основе бутандиола и ГДИ. Его получают либо в расплаве, либо в растворе. В первом случае в реактор загружают бутандиол, нагревают его до 85-90 °С в атмосфере азота и при интенсивном перемешивании небольшими порциями вводят ГДИ. После окончания экзотермической реакции температуру повышают до 190-210 °С и выдерживают смесь до полного завершения реакции. Затем в реакторе создают вакуум (остаточное давление 1,3-4 кПа) для удаления растворенного газа и сжатым азотом выдавливают полимер в виде ленты, которую охлаждают, дробят на куски и высушивают (технология получения ПУ подобна технологии изготовления полиамида П-66).

В растворе получение ПУ осуществляют следующим образом. В реактор загружают смесь растворителей (хлорбензол и дихлорбензол) и бутандиол. В нагретый до 60-65 °С раствор вводят ГДИ и при кипении выдерживают смесь 4-5 ч. При этом образующийся полимер выпадает в виде порошка или хлопьев. Его отфильтровывают из охлажденной смеси, отгоняют растворители острым паром и подвергают сушке в вакууме при 65 °С. Подобным образом готовят ПУ и на основе высокомолекулярных полиолов.

Жидкие литьевые форполимеры получают путем взаимодействия сложных или простых ПЭФ (молекулярная масса около 2000) с диизоцианатом при 130 "С, взятом в таком количестве, чтобы на концах форполимера образовались изоцианатные группы и был бы небольшой избыток непрореагировавшего изоцианата. Затем форполимер смешивают с низкомолекулярным гликолем (например, бутандиолом), который в данном случае носит название удлинителя цепи. Образуется жидкий ПУ, который заливают в формы и нагревают горячим воздухом (24 ч при 100 °С) до отверждения. Механической обработкой блоков ПУ готовят изделия. Если часть низкомолекуляр­ного гликоля заменить на триол (например, триметилолпропан), то образующийся ПУ обладает трехмерной структурой. В присутствии полиаминов как катализаторов отверждение жидких ПУ происходит на холоду. Свойства ПУ представлены ниже:

Полигексаметилентетраметиленгликольуретан — твердый продукт типа слоновой кости. Это кристаллический полимер, обладающий высокой атмосферо- и озоно- стойкостью. По этим показателям он превосходит ПА. Перерабатывется ПУ в изделия литьем под давлением при 180-185 °С в радио- и электротехнические изделия, способные длительно работать при высокой влажности и температуре до 110 °С.

Эластичные литьевые ПУ применяют в качестве изоляции узлов и деталей элек-тро- и радиоаппаратуры, для покрытия дорог, треков и спортплощадок (покрытия типа «тартан»), при изготовлении кровли в жилых домах и промышленных зданиях.

Из ПУ методом полива раствора на полированную металлическую поверхность с последующей сушкой от растворителя получают свободные пленки толщиной 100-200 мкм. Применяют его и для получения атмосферостойких защитных и декоративных покрытий по дереву, металлу и бетону. Ткани с полиуретановым покрытием применяются в качестве искусственной кожи. Благодаря высокой адгезии ко многим поверхностям ПУ применяют в качестве клеев горячего и холодного отверждения для металлов и пластмасс. Важной особенностью многих полиуретановых клеев является отсутствие растворителей.