Строение полиуретана: на чем основан широкий спектр свойств полиуретана?

Полиуретан, производимый с 1937 года, обладает универсальными техническими характеристиками, что позволяет использовать его в различных отраслях промышленности, строительства, а также при изготовлении обуви, медицинского и текстильного оборудования. Широкий спектр изделий из полиуретана включает в себя высокопрочные строительные элементы и эластичные аналоги резины.

Полимерный материал – продукт переработки нефти с использованием специальной технологии. Сокращённые названия материала — PU и PUR. Основная особенность полиуретана – большое количество макромолекул, являющихся соединением идентичных мономеров, различающихся строением и длиной. Мономеры представляют собой атомные ядра, связанные друг с другом особым образом.

Параметры определенного полимера зависят от следующих факторов:

• Строения макромолекулы (количества цепей и звеньев);
• Конфигурации макромолекулы;
• Строения мономеров;
• Свойств атомов;
• Связей между макромолекулами.

Свойства изоцианатов

Для синтеза различных видов полиуретана исходным полимером служит изоцианат, обладающий хорошей реакционностью и способностью к созданию большого количества связей. Основополагающие свойства мономера определяют характеристики различных видов полиуретана. При взаимодействии изоцианата с гликолями производится линейный полиуретан с уретановыми группами в цепях.

Для получения высокомолекулярного полиуретана, в цепи которого представлены мочевинные и уретановые группы, выполняется удлинение молекулярной цепи, необходимое для взаимодействия молекул PU с H2O и диаминовыми группами. Длина макромолекулы достигает 1 000 нм, ширина поперечного сечения находится в диапазоне 0,4-2,0 нм. Соотношение размеров обеспечивает уникальную гибкость и сегментальную подвижность макромолекулы.

Факторы, влияющие на свойства полиуретана

Выбор типа исходных соединений, а также порядок синтеза материала, напрямую влияют на характеристики готовой полимерной продукции. Многообразие свойств различных видов полиуретана, определяющих сферу его практического применения, основано на разнообразии химических связей и различии параметров технологического процесса при изготовлении полимерного материала. Значительное влияние на свойства полимера оказывают: тип используемого растворителя, напряжение, скорость сдвига, а также температура при формовании и охлаждении.

Жесткость, гибкость, эластичность и устойчивость к экстремальным температурным воздействиям, зависит от движения отдельных участков макромолекул относительно химических связей. Соотношение уретановых и других связей определяет параметры полимера. Изменение температуры химической реакции в процессе производства PU, а также применение специальных катализаторов, позволяет придать материалу необходимые технические характеристики.