История появления и развития пенополиуретана

Пенополиуретан  - это относительно новый материал на нашем, отечественном рынке, однако он давно перестал быть таковым для жителей зарубежных стран. Многие люди приходят в изумление, узнав о высочайших эксплуатационных характеристиках ППУ. Такой набор свойств по праву позволяет пенополиуретану называться одним из самых перспективных материалов нового столетия. Сегодня ППУ широко применяется в различных хозяйственных и производственных сферах и встречается в доме каждого (наполнители мебели, мягкие игрушки,  детали автомобилей и др.).

Сложно поверить в то, что пенополиуретан был получен и начал успешно применяться уже более 60 лет назад! История его использования огромна, а при использовании в качестве теплоизоляции гораздо более обширна, нежели у сегодняшних "лидеров" этого рынка. Так как же всё начиналось?

Первые шаги химии пенополиуретанов

2В разработку новых типов популярнейшего полимера полиуретана внесли свой вклад специалисты из практически всех промышленно развитых стран. Приоритет в области разработки и получения полимеров, на основе которых впоследствии были получены многообразные виды пено- и полиуретанов, принадлежит Уоллесу Карозерсу (США) и, прежде всего, Отто Георгу Вильгельму Байеру (Германия), стоявшим у истоков получения принципиально новых для того времени уретановых эластомеров. Конечно же, сам пенополиуретан обладает гораздо более длинной историей, в далеких 30-х годах, в США, Уоллес Карозерс провел исследования по синтезу полиамидов, на базе которых в концерне "I.G.Farbenindustrie" [Фарбиндастри](Германия) начались работы по созданию подобных полиамидам полимерных материалов, в результате чего и были изобретены новые полимеры – полиуретаны.

Еще немного химии

4В далеком 1937 году, когда Вторая Мировая война еще только собиралась разразиться, группа немецких ученых под руководством Отто Байера разработали необычное вещество с непривычными свойствами: это был первый жесткий полиуретановый пенополаст. Однако его характеристики были непостоянными и менялись в зависимости от некоторых факторов, а именно от скорости прохождения реакции и коэффициента смешивания главных компонентов — полиола и полиизоцианата.

В одном случае материал получался гибким и очень упругим, в другом - плотным, твердым, но хрупким при сгибании и воздействиях внешней среды. Ученые отлично понимали весь потенциал открытого ими материала, поэтому продолжили свои исследования.

Завод Bayer

Уже в 1940 году в Леверкузене дали старт промышленному производству полиуретана в качестве лепнины. Однако начало второй мировой войны внесло свои коррективы: проблемы дефицита сырья и экономика того времени очень сильно замедлили развитие полиуретанов. Осенью 39 года (1 сентября 1939 года, 5:30, нападение Фашистской Германии на Польшу,-прим.) началась Вторая мировая война. Главной целью того периода являлась необходимость найти качественный и дешевый заменитель стратегическим видам сырья – натуральному каучуку, стали или пробке, острый дефицит которых испытывала воюющая Германия.

 

Первым делом, первым делом самолёты и... ППУ

Исследования очень быстро показали эффективность применения полиуретанов в авиационной промышленности, где пенопласты стали использоваться в качестве среднего слоя в трехслойных сборных конструкциях, сочетающих в себе малый вес, высокую прочность и вибростойкость. Словом, этот материал был создан для того, чтобы летать. Применение полиуретановых покрытий для плоскостей самолетов заметно увеличилась их скорость, а разветвленная ячеистая структура материала значительно облегчала конструкцию. Также у ППУ высокие показатели на водостойкости и атмосферостойкости. Пенополиуретан обладает уникальным свойством предотвращения распространения огня: он плавится только в зоне открытого воздействия пламени. Именно эта способность ППУ стала причиной широкого применения данного материала. В результате уже в 1944 году в Германии было организовано производство сложных и простых полиэфиров в промышленных объемах. Разветвленная ячеистая структура ППУ использовалась в военной авиационной промышленности для облегчения конструкций и защиты топливных систем боевых самолетов от возгорания и взрыва при их поражении.

"Посев научный взойдет для жатвы народной", — Д. И. Менделеев

7Располагая информацией о приоритете в развитии данного направления химической промышленности, в 1945 г. военное ведомство США направило в Германию группу своих специалистов для изучения технических достижений в области производства пластических масс. В этом же году в журналах Modern Plastics и Chemical and Engineering News появилась обзорная статья Г. Клайна и краткая заметка о методах получения, областях применения и технико-экономических показателях полиуретановых систем. Вскоре после окончания войны уже в США были организованы масштабные исследования и налажено полномасштабное промышленное производство полиуретановых композиций.

Дальнейшее развитие в области получения нового полимера идет лавинообразно. С этого времени ведут отсчет методы нанесения ППУ, практически аналогичными сегодняшним технологиям, а с 1955 года началось массовое производство полиуретанов в Европе.

В 50-е годы прошлого столетия определились два явных фаворита в области лабораторных разработок и промышленного производства все новых типов полимерных эластомеров и жестких пен. Германия на основе диизоцианатов создала мощную промышленность по производству полиуретанов. Благодаря успехам, достигнутым в области промышленного применения различных полиуретанов в Германии, интерес к этим материалам значительно возрос и в США. В 1954 году США закупается значительная партия промышленного оборудования в Германии.

С тех пор объемы производства пено- и полиуретанов ежегодно возрастают, растет и количество типов систем, применяемых в большинстве отраслей промышленности и коммунального сектора экономики. Производство полиуретанов в развитых странах ведется сегодня в огромных количествах, в числе лидеров США, Англия, Германия, Испания и Япония. В США, например, ежегодный объем производства полиуретанов превышает 2 млн. тонн в год.

Разработка ППУ в России

8В России интенсивные исследования и последующие разработки в этом направлении начаты в 60-х годах группой ученых из Института химии высокомолекулярных соединений АН УССР под руководством академика Ю.С. Липатова.

Велись работы также в Институте высокомолекулярных соединений РАН, Институте химической физики РАН, московском и казанском химико-технологических институтах и других вузах и научно-исследовательских институтах.

В результате проведенных исследований были созданы тысячи полиуретановых композиций и многочисленные технически ценные материалы на их основе.

В Советском Союзе специалисты оборонного ведомства также по достоинству оценили полезные свойства полимеров уретановой группы в создании вооружений. Такие свойства, как легкость и низкий коэффициент теплопроводности был использован при создании ракетных комплексов и в авиации. Позднее ППУ стали применяться во всех основных сферах производства вооружений (самолеты, танки, ракеты, флот). Интенсивные исследовательские работы в нашей стране начались в 60-е годы, когда для создания отечественной производственной базы (по импорту получить данный стратегический материал в требуемых объемах не представлялось возможным) к работе были привлечены ведущие специалисты-химики и специализированные научные центры. В их числе Институт химии высокомолекулярных соединений АН УССР под руководством академика Ю.С. Липатова, Институт высокомолекулярных соединений РАН, Институт химической физики РАН, московский и казанский химико-технологические институты и некоторые другие. В результате проведенных исследований, многие из которых носили закрытый характер, были созданы тысячи полиуретановых композиций и на их основе произведены разнообразные эластичные, полужесткие и жесткие материалы. Основные промышленные центры по производству большинства видов полиуретанов расположены во Владимире и в Поволжье.

Кризис, прорыв ППУ покрытий и широкое применение теплоизоляционного пенополиуретана

9Резкое повышение цен на нефть в 1974 и 1976 гг. и последовавший за этим энергетический кризис заставил европейские страны и США разработать национальные энергетические программы, стимулирующие рациональное использование энергоресурсов в большинстве областей деятельности. Наряду с развитием традиционных и альтернативных источников энергии на первый план были поставлены меры по экономии энергоресурсов., соединенные штаты Америки и многие европейские страны разрабатывают различные национальные программы по повышению энергоэффективности и снижению не рациональных затрат. В те годы ППУ компоненты и технология поли-изоционатов стали доступны широкому кругу промышленных предприятий и фирм. Во многом благодаря этому, полиуретановые покрытия, известные в те годы под именем покрытий: D-esmodur ® и D-esmophen ® и начали самым активнейшим образом набирать обороты в сфере теплоизоляции. Нужно отметить, что свойства пенополиуретана оказались весьма востребованы рынком. Дальнейшее же развитие этого материала было обусловлено следующим за кризисом этапом роста экономики и бурного развития строительства в те годы.

До чего дошел прогресс!

10ППУ покрытия совершили настоящее восхождение от мало распространенного практически неизвестного материала к всемирному признанию в качестве одного из лучших теплоизоляционных материалов.
С 80-х годов применение пено- и полиуретанов распространяется уже и на мирные отрасли хозяйства, находя применение в холодильном оборудовании, строительстве, мебельной, обувной и автомобильной промышленности.

Полимеры данной группы перерабатывают практически всеми существующими технологическими методами: экструзией, прессованием, литьем и заливкой. На основе полиуретанов сегодня получают разнообразные типы полимерных материалов и изделий: наполненные, армированные, вспененные, ламинированные, листовые, в виде плит, блоков, профилей, полуцилиндров, цилиндров и сегментов скорлуп, панелей и сэндвич-панелей, заполненных полостей при теплоизоляции трубопроводов по технологии «труба в трубе», волокон, пленок и многих других. Изделия из полиуретанов могут быть как прозрачные, так и окрашенные в разнообразные цвета, изготавливаются в разнообразных формах, с разной плотностью, прочностью и другими необходимыми физическими показателями и дизайн решениями.



Санкт-Петербург
наб. реки Смоленки д.14 корпус А, офис 69
8 (800) 350 31 75
8 (812) 467 36 51
opt@ecotermix.ru

Москва
ул. Рязанский проспект, д.8А, строение 14, корпус А, офис 69
8 (495) 118-25-33
8 (800) 350 57 95
msk@ecotermix.ru