POLIURETANY -[-R1-O-CO-NH-R2-NH-CO-]n- należą do klasy tworzyw stosowanych w wielu gałęziach przemysłu. Dobierając odpowiednio surowce podstawowe, a także dodatki modyfikując można otrzymać różnorakie materiały o wielce zróżnicowanych właściwościach. Najbardziej znane rodzaje poliuretanów to pianki, elastomery, lakiery oraz kleje.

POLIURETANY otrzymywane są na drodze poliaddycji diizocyjanianów aromatycznych lub alifatycznych do związków zawierających co najmniej dwie grupy hydroksylowe. W zależności od składu i masy cząsteczkowej poliuretanów, zmieniają się ich właściwości fizyczne i chemiczne.

Poprzez odpowiedni dobór substratów wyjściowych można otrzymać tworzywa o bardzo zróżnicowanych własnościach od typowych dla związków wtryskowych, poprzez tworzywa o wyglądzie pianki i włókna sztuczne, a także kleje i lakiery. Wśród poliuretanów można spotkać poliuretany termoplastyczne oraz termoutwardzalne. Materiały te spalają się bardzo powoli, świecą żółtym płomieniem, który nie gaśnie po usunięciu palnika. Podczas spalania wydziela się charakterystyczny zapach izocyjanianu. Poprzez racjonalny dobór składników komponentów decyduje się o własnościach poliuretanów. W procesie polerowania odlewów, w okresie stabilizacji w odpowiednich warunkach termicznych wpływa na funkcję, skuteczność i wytrzymałość wyrobu technicznego poliuretanu. 

WŁAŚCIWOŚCI

Nie ma chyba w dzisiejszych czasach dziedziny techniki, w której nie stosowano by poliuretanów. Do najważniejszych zalet poliuretanów należy:

  • ogromna wytrzymałość na ścieranie, wpływ  wody i czynników atmosferycznych,
  • ogromna odporność na związki olejowe i smary, rozcieńczone kwasy i zasady nieorganiczne, rozpuszczalniki organiczne
  • ogromna odporność na różne chemikalia, takie jak : benzyna, kwas siarkowy, ług sodowy, woda słona i podobne
  • odporność właściwości mechanicznych na wahania temperatury w szerokim zakresie,  wpływ jest nieznaczny, górny zakres użytkowania waha się od 80 do 120°C, a dolny do -50°C
  •  znaczna trwałość podczas rozciągania i rozdzierania
  • zdolność idealnego tłumienia drgań
  • trwałość w różnych agresywnych środowiskach, w tym wśród rozpuszczalników, kwasów i ropopochodnych, znaczna odporność na ścieranie, dziesięciokrotnie większa w porównaniu do gumy czy materiałów trudnościeralnych
  •  wysoka odporność na starzenie
  •  wykazywanie własności samogasnących
  •  wykazywanie własności elektroizolujących
  • wykazywanie własności niebrudzących
  • lekkość, co najmniej 6 razy w porównaniu ze stalą
  • gładkość powierzchni poliuretanów oraz jej połysk

ZASTOSOWANIE:

  1. Poliuretany wyzyskiwane są do tworzenia elementów maszyn, takich jak sprzęgła, odbojniki pras, podkładki antywibracyjne, bieżnie kół. Polimery takie maja zakres pracy do temperatury 80ºC,i w  pH równym 5 - 12
  2. stosowane są w przemyśle drogowym, często jako element zagęszczarek do gruntu i maszyn stosowanych do układania kostki brukowej
  3. Tak zwane powłoki poliuretanowe mają zastosowanie do bębnów napędowych,  na przenośniki taśmowe oraz do rolek w przenośnikach rolkowych
  4. Poliuretany wyzyskiwane są również do produkcji skrobaków i zgarniaczy  stosowanych przy taśmach transporterowych.
  5. Poliuretany to materiały, z których można otrzymać inne materiały o różnych innych właściwościach, które mogą być regulowane funkcjonalnością izocyjanianów i polioli
  6. Poliuretany mogą być wyzyskiwane do wyrobu płynnych żywic, miękkich i twardych pianek, lakierów, klejów, włókien poliuretanowych, kauczuków
  7. Poliuretany mogą być szeroko stosowane także  we wszystkich dziedzinach gospodarki i techniki
  8. Poliuretany służą niejednokrotnie do wyrobu różnego rodzaju materiałów, takich jak twarde pianki stosowane w budownictwie, przemyśle okrętowym i przemyśle lotniczym, jako elementy wzmacniające i wypełniające różne konstrukcje
  9. Pianki elastyczne służą do wyrobu materacy (będących wyzyskiwanych w branży meblarskiej oraz w  przemyśle samochodowym), oraz także laminatów odzieżowych.
  10. Zastosowanie poliuretanów obejmuje również powłoki ochronne na metale, drewno oraz betony. Powłoki takie, odporne są na niszczące działanie czynników atmosferycznych i chemicznych. Należy wspomnieć także o produkcji lakierów poliuretanowych.
  11.  Można także produkować kleje poliuretanowe, charakteryzujące się dużą wytrzymałością złącza i dobrą adhezją do metali, drewna, tkanin, gumy i różnych rodzajów laminatów.
  12. Poliuretany występujące pod postacią cieczy są wyzyskiwane do impregnowania różnych tworzyw, włókien, papieru, metali czy jako środki smarujące.
  13. Poliuretany znajdują się także w obrębie produkcji materiałów zastępujących skórę (sztuczne skóry produkowane na obuwie, podeszwy, na wyroby galanteryjne i odzieżowe, imitujące drewno).
  14. Wyzyskiwanie poliuretanów obejmuje obecnie również zastosowanie ich jako powlekacze różnego rodzaju tkanin szczególnie tkanin poliestrowych i poliamidowych, co wiąże się z ich wysoką przyczepność w stosunku do większości powierzchni.
  15. Elastomery poliuretanowe są wyzyskiwane do wyrobu kół transportujących duże  ciężary, pasów napędowych charakteryzujących się dużą wytrzymałością, w przemyśle obuwniczym do produkcji obcasów, podeszew obuwniczych, do produkcji wałków drukarskich, części pomp czy jako tłumiki wstrząsów i wibracji. Związane jest to z ich dużą wytrzymałością
  16. Zastosowanie jako detale galanteryjne i elektrotechniczne.
  17. zastosowanie przy wyrobie zabawek, lakierów do malowania podłóg.
  18. Stosowanie poliuretanów jako gumy do opon.
  19. Wyzyskiwane do produkcji tzw. materiałów spienionych, mających zastosowanie jako izolacje cieplne i akustyczne.
  20. Stosuje się poliuretany do produkcji nadwozi samochodów.
  21. Stanowią one często elementy kół.
  22. Pełnią rolę zgarniaczy.

Elastomery poliuretanowe mają postać podobną do gumy, posiadają znaczne wskaźniki eksploatacyjne. Kształtowania ich właściwość można  dokonywać w bardzo szerokim zakresie, przez co stają się materiałem niezwykle uniwersalnym. Trwałość materiałów poliuretanowych koresponduje równocześnie z ich dużą elastycznością. Wypierają one takie tradycyjne materiały jak: guma metale czy ceramika, co ma związek ze znacznymi  właściwościami mechanicznymi oraz duża odpornością chemiczną. Istnieje ciągły wzrost zapotrzebowania na różnego rodzaju poliuretany, stąd również rośnie ilość składowanych odpadów, będących w mniejszym lub większym stopniu zagrożeniem dla środowiska naturalnego człowieka.

Poliuretany odznaczają się doskonałymi własnościami mechanicznymi, takimi jak szczególna wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie względne, wytrzymałość na rozdzieranie,  wyróżnia je także wybitna odporność na ściskanie oraz ścieranie – niejednokrotnie większa od gumy czy stopów trudnościeralnych. Stanowią materiały doskonale tłumiące drgania. Daje to zastosowanie w postaci elastycznych elementów maszyn, takich na przykład sprzęgła, odbojniki pras, podkładki antywibracyjne, bieżniki kół.

Charakteryzują się znakomitą odpornością na oleje mineralne, tłuszcze, benzynę, rozpuszczalniki organiczne oraz roztwory kwasów i zasad. W obecności tlenu i ozonu nie starzeją się, nie wpływa na nie także promieniowanie świetlne (w tym także UV), co sprawia, że znacznie wydłuża się żywotność wykorzystywania wyrobów z poliuretanów. Poprzez zastosowanie materiałów poliuretanowych zwiększa się trwałość pomp- do  dwóch do dziesięciu razy, młynów kulowych – od czterech do dwudziestu razy, sit do kruszyw i węgla – od czterech  do sześciu  razy. Poliuretany mają własności samo-gasnące (nie są palne), elektro-izolujące, nie brudzą, są sześć razy lżejsze od stali. Mogą ciągle pracować zachowując swoją elastyczność w zakresie temperatur -30 do +120 ºC,  w środowisku o pH od czterech do dwanaście. 

Z poliuretanów wykonuje się:

  • okładziny kół, rolek i walców stosowane w przemyśle maszynowym, górnictwie i transporcie,
  • elementy tłumiące i sprężyste,
  • wykładziny zabezpieczające przed ścieraniem i hałasem,
  • elementy napędów o charakterze elastycznym, do produkcji sprzęgieł i łożysk,
  • jako  uszczelniacze hydrauliczne wszystkich typów,
  • jako elementy rurociągów  w postaci prostek, trójników, kolanek, dyfuzorów,
  • jako elementy pomp w postaci wirników, wykładzin kadłubów, króćców, armatury
  • jako sita, w postaci wykładzin zsypów i młynów, jako części przesiewaczy do kruszyw, węgla i rudy.

Główne dziedziny przemysłu wykorzystujące poliuretany:

  • przemysł maszynowy - budowlany (rolnictwo, papiernie, drukarnie, włókiennictwo)
  • górnictwo
  • transport
  • kolejnictwo

Materiały poliuretanowe służą do wytwarzania materiałów o bardzo różnorakich właściwościach, które można regulować poprzez funkcyjność izocyjanianów i polioli oraz długość ich łańcuchów. Przykładami mogą być: lakiery, części maszyn, opony. Poliuretany wykazują wybitną  przyczepność do gumy i materiałów metalowych.

Połączenia poliuretanowo-akrylonitrylowe są wyzyskiwane jako powłoki i kleje odporne na działanie chemiczne i mechaniczne, pozostają jednocześnie nieszkodliwe dla środowiska naturalnego. Elastomer poliuretanowy stosowany jest do produkcji gogli, jest przezroczysty, do produkcji obuwia sportowego, rurek.