Физико-механические и диэлектрические свойства полиуретанов

Полиуретан листовой: физико-химические и механические свойства, применение, марки, цены

Листовой полиуретан – это современный полимерный материал, который по своим эксплуатационным свойствам превосходит каучуки, резину, а в некоторых аспектах – и металлы. За счет своих уникальных свойств данный материал применяется в различных отраслях промышленности.

К полиуретанам относится обширная группа полимеров, в макромолекуле которых присутствует уретановая группа -NHCOO-.

Краткая история изобретения материала

Возникновение полимеров связано с именем американского химика У. Карозерса, который в 30-е годы разрабатывал технологию синтеза полиамидов. На основании его исследований в немецком концерне Farbenindustrie были созданы первые материалы, подобные полиамидам.

В то время главной целью исследователей было найти заменитель таким важнейшим видам сырья, как пробка, каучук и даже сталь. Уже в 40-х годах в Германии, а в 50-х – в Америке начинается промышленное производство ПУ. В СССР исследования в этой области начались в 60-х гг.

Физико-механические свойства полиуретана

ПУ эластомеры обладают многими ценными физическими свойствами в сравнении с другими материалами:

• высокие значения прочности и сопротивления раздиру;
• хорошие диэлектрические свойства;
• устойчивость к набуханию в различных растворителях и маслах;
• высокая эластичность при любом показателе твердости ( от 40 до 97 единиц Шора А);
• радиационно- и озоностойкость;
• хорошие показатели обратной деформации;
• возможность работы при повышенном давлении (до 100 МПа);
• при постоянной динамической нагрузке предельная верхняя температура эксплуатации данного материала составляет 120°С. Низкая температура существенно не влияет на качества полиуретановых эластомеров до -70 °С.

Химические свойства полиуретана

Пластины полиуретана характеризуются высокой стойкостью к растворителям и маслам, и применяются для работы с нефтью и производными нефти, а также смазочными маслами. Кроме того, данный материал устойчив к воздействию соли и водяного тумана, ультрафиолетовому излучению.

Однако опыт показывает, что полимер быстро разрушается при воздействии азотной кислоты, веществ, содержащих значительный процент хлора, ацетонов, муравьиной и фосфорной кислот, скипидара.

Из недостатков материала можно выделить невысокую стойкость к воздействию щелочей при высоких температурах, значительную зависимость физических свойств от изменений температуры.

Применение листового полиуретана

Данный материал применяют практически во всех отраслях промышленности.

В горнодобывающей промышленности ПУ эластомеры применяются для футеровки технологических агрегатов, которые связаны с транспортировкой, измельчением и сепарацией рудного концентрата.

Дело в том, что металлические поверхности бункеров, пульпопроводов и мельниц быстро истираются, требуется их замена, что стоит очень дорого.

Проблема износа решается при помощи футеровки этих поверхностей ПУ листом, замена которой обходится гораздо дешевле.

[attention type=yellow]

В химической промышленности футеровку полиуретаном используют для внутренних поверхностей емкостей, предназначенных для хранения агрессивных жидкостей.

[/attention]

В кузнечном и штамповочном производстве листовой полимер применяется в качестве пластин для штампов.

Кроме того, пластины ПУ используются в следующих сферах:

• в уплотнительной технике, для изготовления вибростойких деталей;
• покрытие полов для уменьшения уровня шума и гашения вибраций;
• производство уплотнительных и опорных элементов, колес, валов и роликов;
• в строительстве: для изготовления уплотнительных элементов для дверей, окон;
• производство амортизирующих листов под станки и другое оборудование и проч.

Размеры листов

Каждое предприятие изготавливает листовой полимер в нескольких стандартных типоразмерах. Минимальная толщина пластин составляет 2мм, а максимальные габаритные размеры – до 8000×2500мм. Обычно существует возможность изготовить полиуретановые листы и плиты на заказ, в этом случае их размеры практически не ограничены.

Технология изготовления полиуретана

Листовые элементы получают способом литья полиуретановых эластомеров. Литье может производиться как в открытые формы при низком давлении (литё RIM), так и в пресс-формы под давлением и при t° до 220°С.

Полиуретан листовой: производители, марки и цены

Сегодня на российском рынке представлен листовой материал как отечественного производства, так и импортного (среди стран-поставщиков – Китай, США, Германия, Италия).

Наиболее распространенными отечественными марками ПУ являются СКУ-7Л и СКУ-ПФЛ-100, отличающиеся друг от друга такими характеристиками, как твердость полиуретана по Шору, показателем сопротивления раздиру, пределом прочности при растяжении и прочими характеристиками.

Что касается цены, то для общего представления можно привести следующие цифры. Плита 500×500×5мм марки СКУ-7Л стоит около 1000 рублей, а марки СКУ-ПФЛ-100 – около 1200 рублей.

В данной статье были перечислены лишь некоторые сферы применения материала. На самом деле, список этот намного длиннее. Благодаря тому, что по различным свойствам ПУ превосходит резину, каучук и другие материалы, его использование более экономически выгодно, чем применение других традиционных материалов.

3.5. Механические, термические и физико-химические свойства диэлектриков

Ограничимсяперечислением важнейших неэлектрическихпараметров диэлектрических материалов.

Механическиесвойства при статической нагрузке —разрушающие напряжения при растяжении,сжатии, изгибе, определяемые стандартнымиметодами; твердость, удельная ударнаявязкость, гибкость, модуль Юнга.

Термическиесвойства диэлектриков — теплопроводность,теплоемкость, температура плавления,температура размягчения, термическоерасширение; вязкость, температуравспышки паров, нагревостойкость,холодостойкость, стойкость к термоударам.

Физико-химическиесвойства диэлектриков — химостойкость,влагостойкость, водостойкость иводопоглощение, тропикостойкость,радиационная стойкость, атмосферостойкость,кислотность.

В целом рядеслучаев при применении диэлектрическихматериалов их механические, термические,физико-химические свойства играютопределяющее значение. Однако, ввидуограниченного объема учебного пособияотсылаем читателя для проработкиперечисленных выше параметров кдополнительной литературе [1,2,3].

3.6. Газообразные диэлектрики

Преимуществамигазов перед остальными видамиэлектроизоляционных материалов являются:высокое удельное электрическоесопротивление, малый тангенс угладиэлектрических потерь; малая, близкаяк единице диэлектрическая проницаемость.

Наиболее же ценным свойством газовявляется их способность восстанавливатьэлектрическую прочность после разряда.Кроме воздуха в качестве электрическойизоляции широко используют двух- итрехатомные газы — азот, водород,углекислый газ.

Электрические прочностиэтих газов при нормальных условиях малоотличаются друг от друга и могут сдостаточной точностью приниматьсяравными прочности воздуха. В таблице3.5.

1 приведены отношения электрическойпрочности некоторых газов, включая ивысокопрочные, Епр г к электрическойпрочности воздуха, которая принята заединицу. В этой же таблице даны точкикипения газов при нормальном давлении.

Таблица 3.5.1

Газ	Плотностькг/м3	температура кипения °С	тф r'-np в
Азот	1,25	-196	1,0
Гексафторид серы (элегаз)	6,70	-64	2,3
Дихлорфторметан (фреон-12) Гексафторэтан	6,33* 9,01	-30 -78	2,4 2,0
Трифторметилпентафторсера	—	-20,4	3,05

Наилучшимобразом требованиям к газам, применяемымв электроизоляционных конструкциях,удовлетворяет элегаз и фреон. Гексафторэтаннельзя использовать при повышенныхдавлениях из-за низких критическихпараметров.

3.7. Жидкие диэлектрики

Жидкиедиэлектрики представляют собойэлектроизоляционные жидкости, используемыев электрических аппаратах высокогонапряжения, а также в блоках электроннойаппаратуры. Применение электроизоляционныхжидкостей позволяет обеспечить надежнуюи длительную работу электрическойизоляции, находящихся под напряжениемэлементов конструкции и отводить отних тепло, выделяющееся при работе.

Электроизоляционныежидкости по химической природе можноклассифицировать на нефтяныеэлектроизоляционные масла и синтетическиежидкости различных типов.

[attention type=red]

По спецификеприменения они делятся на жидкости дляконденсаторов, кабелей, циркулярныхсистем охлаждения выпрямительныхустановок и турбогенераторов, масляныхвыключателей.

[/attention]

Нефтяные масла получаютфракционной перегонкой нефти с последующейочисткой масляного дистиллята. Нефтяныеэлектроизоляционные масла являютсягорючими жидкостями и представляютбольшую пожарную опасность.

Пожарнаяопасность оценивается по температуревспышке паров жидкого диэлектрика всмеси с воздухом. Эта температура должнабыть не ниже 135-140°С. Наиболее важные дляпрактического применения трансформаторногомасла свойства нормированы стандартомГОСТ 982-80. Из рассмотренных .

характеристикследует отметить кинематическую вязкостьпри температуре 20 и 50°С, знание которойвесьма важно, так как при увеличениивязкости сверх допустимых пределовхуже отводится тепло от обмоток имагнитопровода трансформатора, чтоможет привести к сокращению срока службыэлектрической изоляции. Стандартомнормировано также так называемоекислотное число.

Этот показатель важендля учета старения масла в процессе егоэксплуатации.

По своимдиэлектрическим характеристикам хорошоочищенное от примесей и влагитрансформаторное масло обладаетсвойствами неполярного диэлектрика.Важной характеристикой масла являетсяего электрическая прочность, котораячрезвычайно чувствительна к увлажнению.

Пробивное напряжение технически чистыхмасел в стандартном разряднике составляет50-60 KB при 50 Гц и примерно 120 кВ привоздействии импульсного напряжения. Сцелью повышения устойчивости масел кпроцессам старения в масла вводятсинтетические ингибиторы. Ингибиторызамедляют процесс старения масла в 2-3раза.

Масла, побывавшие в эксплуатации,подвергаются регенерации. Осушка маселпроизводится искусственными цеолитами,которые известны также под названием“молекулярные сита”. Конденсаторныемасла отличаются от трансформаторныхмасел более тщательной очисткой именьшими значениями tgδ (до 2·10-4).

Основные физико-химические показателитоварных конденсаторных масел приведеныв ГОСТ 5775-68.

Кабельныемасла отличаются от трансформаторныхпо температуре вспышки и вязкости.

Синтетическиежидкие диэлектрики — применяются в техслучаях, когда необходимо обеспечитьдлительную и надежную работу высоковольтныхэлектрических аппаратов при повышенныхтепловых нагрузках и напряженностиэлектрического поля, в пожаро- ивзрывоопасной среде. Жидкие диэлектрикинаходят применение и для заливкигерметичных кожухов, в которыхрасполагаются блоки электроннойаппаратуры.

[attention type=green]

Наибольшееприменение получили синтетическиежидкости на основе хлорированныхуглеводородов, что связано с их высокойтермической устойчивостью, электрическойстабильностью, негорючестью. Однако всвязи с токсичностью хлорированныхуглеводородов их применение сначалаограничивалось, а в настоящее времяпочти повсеместно запрещено, хотя вэксплуатации еще имеется их значительноеколичество.

[/attention]

Значениятангенса угла диэлектрических потерьдля трихлордифенила, совтола-10 и гексолапри 90°С лежит в пределах 0,015-0,03.

Удельноеобъемное сопротивление полихлордифениловпри рабочих температурах в пределах3·109-1012Ом·м. Наименее полярныесвойства проявляются у гексола, укоторого ε при 70°С не превышает 2,7-2,9.

Электрическая прочность большинстважидкостей на основе хлористых углеводородовпри 20°С не превышает 18- 22 МВ/М.

Жидкиедиэлектрики на основе кремнийорганическихсоединений (полиорганосилоксанов)являются нетоксичными и экологическибезопасными. Эти жидкости представляютсобой полимеры с низкой степеньюполимеризации, в молекулах которыхсодержится повторяющаяся силоксаннаягруппировка

‌ ‌

—Si—О—Si—,

‌ ‌

атомы кремниякоторой связаны с органическимирадикалами. По своим диэлектрическимхарактеристикам полиорганосилоксановыежидкости приближаются к неполярнымдиэлектрикам. Полиорганосилоксановыежидкости используют в импульсныхтрансформаторах, специальных конденсаторах,блоках радио- и электронной аппаратурыи в некоторых других случаях.

Жидкиедиэлектрики на основе фтороорганическихсоединений отличаются негорючестью,высокой химической окислительной итермической стабильностью, высокимиэлектрофизическими и теплопередаю-щимисвойствами.

Они получили применениедля наполнения небольших трансформаторов,блоков электронного оборудования идругих электрических аппаратов в техслучаях, когда рабочие температурывелики для других видов жидкихдиэлектриков.

[attention type=yellow]

Некоторые перфторированныежидкие диэлектрики могут использоватьсядля создания испарительного охлажденияв силовых трансформаторах. Подиэлектрическим свойствам фторированныеуглеводороды могут быть отнесены кнеполярным соединениям.

[/attention]

Каталог товаров ООО «Полтавхим»

:  4 / 5

Полиуретан — прекрасный, современный конструкционный материал. Полиуретан обладает особенными эксплуатационным свойствам, поэтому широко используется в качестве замены резины и резино-технических изделий:

• технической резины
• каучука
• металла
• пластика.

При специальной обработке полиуретан утсанавливает очень прочные связи с поверхностью металлов. Благодаря этим качествам применение полиуретана экономически выгодно в широком спектре отраслей промышленности.

Полиуретан используется при производстве опорных элементов, уплотнительных колец, покрытий валов, колес и роликов, манжет для очистки внутренней поверхности труб нефтегазопроводов, и т. д.

Полиуретан характеризуется высокими физико-химическими и эксплуатационными свойствами. Это позволяет применять полиуретан во многих отраслях промышленности с высокими требованиями к свойствам материала.

Основные свойства полиуретана

Полиуретан характеризуется высокими физико-химическими и эксплуатационными свойствами. Это позволяет применять полиуретан во многих отраслях промышленности с высокими требованиями к свойствам материала.

Термопластичный полиуретан

Различные виды, которые имеет термопластичный полиуретан, появились на мировом рынке относительно недавно. но уже завоевали многочисленное признание. Они являются своеобразным связующим звеном между каучуками и пластмассами.

Важнейшее свойство, которым обладает полиуретан — удивительно высокая износостойкость, которая сочетается с не менее высокой масло-, бензо- и озоностойкостью.

Полиуретан так же имеет превосходные демпфирующие, теплофизические и эластичные свойства.

Изделия, для которых в процессе производства используют полиуретан, по своим свойствам превосходят аналогичные изделия из высококачественных резин.

Благодаря значительному увеличению долговечности и повышения качества изделий, полиуретан очень экономичен в применении. Изменяя состав компонентов, и применяя различные технологии, можно изготовить полиуретан, обладающий различными свойствами. Посмотрим на характеристики и особенности, которыми обладает полиуретан.

Показатель	Величина для различных марок полиуретана
18—300
при сжатии 0.15—1.0, при изгибе 0.35—1.9
не более 0.019—0.03
не менее 85—95
1.2—2.1
ГОСТ 12.1.044 (трудногорючие)

Полиуретан обладает рядом преимуществ по сравнению с другими теплоизоляционными материалами:

• Полиуретан имеет самый низкий коэффициент теплопроводности из теплоизолирующих материалов;
• Полиуретан может быть напылен одним нанесением слоем от 1 до 12 мм как на поверхности любой сложной конфигурации, так и на вертикальные поверхности;
• Полиуретан имеет свойство электрического изолятора, устойчив к воздействию открытого пламени и теплового излучения;
• Не обледененивает, имеет устойчивость к солям, ультрафиолетовому излучению, химическим соединениям, кроме некоторых растворителей и концентрированных кислот;
• У полиуретана отличные адгезивные свойства;
• Имеет хорошую прочность и устойчивость к деформациям;
• Полиуретан оберегает объекты от действия воды, погоды, образования ржавчины, коррозии, устойчив к действию микроорганизмов, плесени, гниению, может «работать» в грунте;
• Эластичен, не растрескивается, не расслаивается и не отслаивается при температуе от −40 до +100°С;

Благодаря этому, полиуретан применяется во многих производствах, что делает универсальным, многопрофильным материалом с очень большим потенциалом и огромными перспективами использования в будущем.

Области применения полиуретана

Полиуретан широко применяется в:

• машиностроение
• пищевая промышленность
• нефтяная отрасль
• горнодобывающая отрасль
• атомная энергетика
• строительство.

Изделия из полиуретана обладают свойствами, недоступными для изделий из обычных резин:

• эластичность, низкая истираемость, высокая прочность
• высокое сопротивление раздиру и многократным деформациям
• возможность работы при высоком давлении
• кислотостойкость и стойкость ко многим растворителям
• повышенная твердость
• температурный интервал от −60°С до +120°С, упругость при низких температурах
• стойкость к микроорганизмам и плесени, вибростойкость и маслобензостойкость
• высокие диэлектрические свойства, озоностойкость, водостойкость.

Волгоградский завод весов предлагает свою продукцию, а именно платформенные весы для взвешивания грузов перевозимых на автокарах. Юстир производит только высокоточные электронные весы.

Интернет-магазин «ЮРМЕТИЗ» — большой выбор болтов, гаек, шурупов и других метизов

Что лучше: фторопласт или полиуретан

В отношении фторопласта и полиуретана вопрос, что лучше – не совсем корректен. Первый вид материала имеет обширную историю применения, однако сегодня повсеместно заменяется современными композитами. Чтобы более подробно разобраться в теме, рассмотрим структуру и свойства данных полимеров с точки зрения промышленного использования.

Особенности и свойства фторопласта

Это категория фторополимеров, получаемых в результате многократной полимеризации низкомолекулярного тетрафторэтилена с добавлением различных модификаторов для обеспечения определенных свойств.

Полимерные материалы с высоким содержанием фтора применяются в различных сферах промышленности, включая электронику, машиностроение, энергетику, атомную и химическую отрасли.

В том числе используют при изготовлении уплотнительных колец, направляющих, опоров скольжения и других изделий.
Полезные свойства:

• стойкость к химически агрессивным реагентам;
• низкие коэффициенты трения;
• негорючесть;
• устойчивость к воздействию температурных перепадов;
• отсутствие токсичных выделений при нагреве.

Недостатки:

• плохо поддается склеиванию;
• высокая температура плавления;
• интенсивный износ и низкая ползучесть при работе под нагрузкой;
• необратимые деформации при механических воздействиях;
• значительная рекристаллизация и деформация под нагрузкой как при повышенных, так и при низких температурах.

 Особенности и свойства полиуретана

Полиуретаны — категория гетероцепных полимеров, получаемых путем взаимодействия особых соединений на основе замещенных либо не замещенных изоцианатных групп и полифункциональных гидроксилсодержащих производных.

Благодаря уникальным механическим свойствам эти универсальные материалы широко востребованы во всех отраслях промышленности в качестве различных уплотнителей,  и деталей, предназначенных для работы в условиях интенсивных нагрузок: втулок, сайлентблоков и других.

Полезные свойства:

• высокие эластичность и плотность;
• стойкость к воздействию ультрафиолета и химически агрессивных реагентов;
• сопротивляемость обледенению;
• высокие показатели адгезии к различным материалам;
• низкий уровень истираемости и износа независимо от температуры эксплуатации;
• высокие диэлектрические показатели;
• вибростойкость;
• возможность работы в условиях повышенного давления.

Недостатки:

• низкая стойкость к воздействию щелочей при температурах выше +75 0С;
• зависимость физико-механических свойств от резких температурных перепадов;
• накопление остаточных деформаций при длительном воздействии предельных нагрузок.

Сравнительные характеристики

Параметры	Полиуретан	Фторопласт
Средний уровень плотности, г/см3	1,8–2,4	2,2
Жесткость (упругость при растяжении), Мпа	300	500
Степень твердости поп шкале Шора, МПа	75-96	35
Стойкость к деформации	30	26
Температура начала плавления, 0С	+100	+325

Сравнительный анализ

Сравнив эксплуатационные и физико-механические показатели исследуемых материалов в контексте темы статьи, можно с уверенностью утверждать, что полезные свойства, как и область применения, гетероцепных полимеров по сравнению с фторополимерами значительно шире. Также полиуретан часто демонстрирует лучшие по сравнению с фторопластом показатели благодаря тому, что он имеет:

• Широкий диапазон применения
  Технология производства полиуретанов предполагает больший диапазон возможных модификации тех или иных свойств материала. Это позволяет получать полимеры с параметрами пластичности и вязкости от близких к характеристикам каучука (резины) до уровня твердости, превышающего аналогичные показатели фторопластов в 1,5–2,5 раза.
• Значительный ресурс.
  Благодаря более высокому уровню стойкости к накоплению остаточных деформаций полиуретановые изделия могут использоваться в условиях длительных интенсивных нагрузок в 1,2–1,5 раза дольше по сравнению с фторопластовыми аналогами.
• Высокую пластичность.
  Полиуретан более пластичен, обладает в 1,5–1,7 раза лучшими показателями в отношении упругости при растяжении, что обеспечивает меньший износ при работе под высокими нагрузками.
• Стойкость к износу.
  После механических воздействий в допустимых пределах изделия из полиуретана, в отличие от фторопластовых аналогов, быстро восстанавливают исходную форму без остаточных деформаций.

Именно это сочетание свойств дает ответ на вопрос, что лучше – фторопласт или полиуретан.

Ранее фторопласты имели преимущество в виде меньшей стоимости, но современные производства, развернутые на территории России, устранили это отличие.

Так, полный цикл изготовления полиуретановых изделий и заготовок реализован на базе предприятия «Полимертехпром». Получить подробную информацию о сроках и порядке заказ этой продукции можно у наших менеджеров.