Poliuretan

Poliuretan (PUR) - liniowe lub usieciowane polimery, zawierające w łańcuchu głównym grupy uretanowe. Powstają w wyniku reakcji poliaddycji dwuizocyjanianów z glikolami lub poliestrami [I. Duda i in. 1994, s. 125]. Reakcja poliaddycji przebiega w wyniku przeskoku ruchliwego atomu wodoru grupy wodorotlenowej diolu (poliolu) do atomu azotu grupy izocyjanianowej z utworzeniem wiązania - NH - CO - O - , charakterystycznego dla uretanów. Grupy izocyjanianowe reagują również z innymi związkami nukleofilowymi, takimi jak np. woda, fenole, tiolr, aminy i kwasy karboksylowe. Katalizatorami syntezy poliuretanów są aminy trzeciorzędowe, trialkilofosfiny, sole niektórych metali (bizmut, żelazo, cyna, cynk) oraz związki cynoorganiczne (np. 2-etylokapronian cyny i dilaurynian dibutylu). W praktyce często jest stosowany katalizator pod nazwą DABCO [W. Szelezynger, Z. K. Brzozowski 2012, s. 452-453].

Poprzez dobór surowców podstawowych i pomocniczych można otrzymywać bardzo szeroko i różnorodny asortyment poliuretanów. Do najważniejszych typów poliuretanów należą [H. Najberg i in. 1986, s. 452]:

1. pianki sztywne, półsztywne lub elastyczne, sztywne pianki są stosowane do wytwarzania elementów obuwia, pianki elastyczne - jako elementy ocieplające i amortyzujące w niektórych rodzajach obuwia,
2. elastomery uretanowe, stosowane na szeroką skalę do produkcji podeszew poliureta
3. powłoki poliuretanowe znajdujące zastosowanie do wykończania skór
4. kleje poliuretanowe stosowane w szerokim zakresie do łączenia podeszew z wierzchem obuwia
5. włókna poliuretanowe
6. żywice poliuretanowe, znajdujące szerokie zastosowanie przy produkcji tworzyw skóropodobnych, zwłaszcza poromerycznych.

Poliuretany nie są czystymi tworzywami sztucznymi, jak np. PCV z chlorku winylu, czy polietylen z etylenu, lecz polimerami o zróżnicowanym składzie chemicznym i strukturze. Grupa uretanowa, która nadaje nazwę tej klasie tworzyw sztucznych jest często niewielką częścią masy makrocząsteczki. Są także znane produkty PUR bez grupy uretanowej. Wszystkie odmiany są jednak wspólne dla "chemii poliizocyjanianowej". Tworzywa PUR charakteryzują się specjalnymi właściwościami struktur uretanowych, które odróżniają je od innych tworzyw sztucznych. Cechuje je znaczna różnorodność: poliuretany są znane przede wszystkim jako pianki, elastomery i masywne wypraski. Poza tym odgrywają ważną rolę w licznych zastosowaniach technicznych jako lakiery, farby, kleje, materiały do powlekania, środki uelastyczniające do innych tworzyw sztucznych, a także jako włókna [C. Hanser 1995, s. 497].

Włókna poliuretanowe

Poliuretany zostały otrzymane w 1937 r. przez niemieckiego chemika O. Bayera i jego współpracowników początkowo pod nazwą Perlon U. Poliuretan po stopieniu i temperaturze 175-180*C jest wytłaczany w postaci pojedynczego włókna (monofil), które jest giętkie i dość sztywne, używane zamiast szczeciny na szczotki, sztuczne włosie, tkaniny filtracyjne, sieci rybacki itp [B. Beuch 1968, s. 301].

Zastosowanie poliuretanów w przemyśle samochodowym

Poliuretany znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle samochodowym. Mogą być używane do produkcji różnorodnych elementów samochodowych, takich jak zderzaki, osłony, uszczelki, elementy wnętrza, a także elementy zawieszenia i amortyzacji. Dzięki swojej elastyczności i wytrzymałości, poliuretany są idealnym materiałem do tworzenia elementów samochodowych, które muszą być odporne na warunki atmosferyczne, wibracje i duże obciążenia.

Używanie poliuretanów w przemyśle samochodowym ma wiele korzyści. Po pierwsze, poliuretany są lekkie, co przyczynia się do obniżenia masy samochodu i poprawy jego osiągów. Dodatkowo, poliuretany są odporne na korozję, co sprawia, że elementy samochodowe wykonane z tego materiału są trwałe i mają długą żywotność. Ponadto, poliuretany są elastyczne i mają doskonałe właściwości tłumiące, co przekłada się na komfort jazdy i redukcję hałasu. Dodatkową zaletą jest także łatwość formowania poliuretanów, co pozwala na tworzenie elementów o skomplikowanych kształtach i precyzyjnych wymiarach.

Poliuretany są materiałem, którego właściwości można dostosować do konkretnych wymagań branży motoryzacyjnej. Można je modyfikować pod względem twardości, elastyczności, wytrzymałości na rozciąganie i ściskanie, a także odporności na działanie czynników atmosferycznych i chemikaliów. Dzięki temu, producenci samochodów mogą wybrać poliuretany o odpowiednich właściwościach, które spełnią wymagania dotyczące konkretnych elementów samochodowych.

Poliuretany jako materiały izolacyjne

Poliuretany są doskonałymi materiałami izolacyjnymi dzięki swoim właściwościom termicznym i akustycznym. Charakteryzują się niskim przewodnictwem cieplnym, co pozwala na skuteczną izolację termiczną. Dodatkowo, poliuretany mają również wysokie właściwości tłumiące dźwięki, co czyni je skutecznymi materiałami do izolacji akustycznej.

Pianki poliuretanowe są szeroko stosowane w izolacji termicznej budynków. Dzięki swojej strukturze komórkowej, poliuretany mają bardzo niskie przewodnictwo cieplne, co pozwala na skuteczną ochronę przed utratą ciepła z budynku. Dodatkowo, pianki poliuretanowe są łatwe w montażu i mogą być stosowane na różnych powierzchniach - zarówno w ścianach, dachach, jak i podłogach.

Poliuretany są także skutecznym materiałem do izolacji akustycznej. Dzięki swojej strukturze komórkowej, poliuretany tłumią dźwięki, co przyczynia się do poprawy komfortu akustycznego w budynkach. Pianki poliuretanowe mogą być stosowane zarówno w ścianach, sufitach, jak i podłogach, aby zminimalizować rozprzestrzenianie się dźwięków.

Izolacja poliuretanowa ma wiele zalet w porównaniu do innych materiałów izolacyjnych. Po pierwsze, poliuretany mają bardzo niskie przewodnictwo cieplne, co pozwala na znaczne obniżenie kosztów ogrzewania i chłodzenia budynku. Ponadto, poliuretany są materiałem bezspoinowym, co oznacza, że nie ma miejsca dla mostków termicznych, które mogą prowadzić do utraty energii. Dodatkowo, izolacja poliuretanowa jest bardzo trwała i ma długą żywotność, co przekłada się na oszczędności w dłuższej perspektywie czasowej.

Poliuretany w medycynie i branży medycznej

Poliuretany znajdują szerokie zastosowanie w branży medycznej. Mogą być używane do produkcji różnorodnych wyrobów medycznych, takich jak protezy, implanty, cewniki, opatrunki, itp. Poliuretany są preferowanym materiałem w medycynie ze względu na swoją biokompatybilność, elastyczność i trwałość.

Bezpieczeństwo i biokompatybilność poliuretanów są badane w celu potwierdzenia ich stosowalności w medycynie. Przeprowadza się testy, które sprawdzają reakcję organizmu na kontakt z poliuretanami oraz badania dotyczące ewentualnych działań toksycznych. Wyniki tych badań pozwoliły potwierdzić, że poliuretany są bezpieczne i biokompatybilne, co umożliwia ich szerokie zastosowanie w produkcji wyrobów medycznych.

Poliuretany są doskonałym materiałem do produkcji protez i implantów. Dzięki swojej elastyczności, poliuretany mogą być dostosowane do kształtu ciała pacjenta, co zapewnia wygodę i komfort. Ponadto, poliuretany są trwałe i odporne na uszkodzenia, co sprawia, że protezy i implanty wykonane z tego materiału mają długą żywotność. Dodatkowo, poliuretany mogą być modyfikowane pod względem twardości, co pozwala na dostosowanie do różnych potrzeb i wymagań pacjenta.

Poliuretany są szeroko stosowane w produkcji opatrunków, cewników, rur i innych wyrobów medycznych. Dzięki swojej elastyczności, poliuretany zapewniają komfort i ochronę ran. Dodatkowo, poliuretany są również przepuszczalne dla powietrza i pary wodnej, co sprzyja procesowi gojenia ran. Ponadto, poliuretany są łatwe w użyciu i mogą być dostosowane do różnych kształtów i rozmiarów.

Poliuretan — artykuły polecane

Przędzina — Barwniki spożywcze — Inhibitory — Olej — Aminoplasty — Polietylen — Laminaty — Celuloid — Polistyren

Bibliografia

• Beuch B. (1968), Materiałoznawstwo włókiennicze, Wydawnictwo Przemysłu lekkiego i spożywczego, Warszawa
• Duda I. (red.) (1995), Słownik pojęć towaroznawczych, Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Krakowie, Kraków
• Hanser C., Kunststoff-Taschenbuch, Monachium 1995 (tłumaczenie wydane przez Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2000)
• Najberg H. i in. (red.) (1986), Encyklopedia techniki. Przemysł lekki, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa
• Szelezynger W., Brzozowski Z. (2012), Tworzywa sztuczne, Tworzywa ogólnego zastosowania, Wydawnictwo Oświatowe FOSZE, Rzeszów

Autor: Ligaj Krzysztof