Полиуретан и полиэстер – наиболее распространенные синтетические полимеры. С появления их не прошло и века, но из-за множества уникальных свойств они с успехом вытесняют природные материалы. Каждый полимер состоит из большого количества мономеров – отдельных повторяющихся звеньев, образованных атомами. Звенья соединяются (синтезируются) в процессе реакции полимеризации и могут быть одинаковыми или отличаться по составу.
История, области применения и свойства полиуретана
В полиуретане изоцианаты – R1–N=C=O соединяются с производными спиртовой группы – R2–ОН. Сначала эластичным пенополиуретаном только покрывали самолеты (во 2-ю мировую войну).
Сегодня эти гетероцепные полимеры могут быть твердыми жесткими пластиками, мягкими эластичными резинами, вязкими жидкостями и используются во многих отраслях промышленности как:
- Заменители резины в изделиях, помещаемых в агрессивные среды, с перепадами нагрузок и температур, достигающих 230 градусов.
- Конструкционные материалы в сборочных изделиях, испытывающих серьезные силовые нагрузки, например, в автомобилях.
- Матрицы для производства декоративных камней и литья изделий разной твердости.
- Подошвы обуви.
- Спортивные шины.
- Втулки и прокладки, фиксирующие абразивные камни.
- Отбойники для амортизаторов автомобилей.
- Емкости для хранения и транспортировки нефти и газа.
- Мосты, корабли.
- Канализация и водопроводы.
- Лаки и краски. Блестящие и стойкие, можно использовать почти на всех поверхностях.
- Клеи и герметики.
- Изоляторы.
- Имплантаты.
- Составляющие маломощных машин (пружины, ролики, валы).
- Одежда. Ткани из волокон чистого полиуретана используют только для пошива спецодежды. А из смеси полиуретанового волокна с другими волокнами шьют верхнюю одежду. Из комбинаций с хлопком делают искусственную кожу и кожзаменители.
Куртка из полиуретана
Широта применения обусловлена замечательными свойствами входящих в полиуретаны соединений:
- Высокая стойкость к повреждениям и коррозии.
- Возможность создания пленки большой толщины.
- Устойчивость к агрессивным средам.
- Короткий срок отверждения.
- Затвердевание и при низких температурах.
- Проще реализовывать дизайнерские проекты. Чтобы получать матрицы на основе жидкого полиуретана, потребителям не требуется иметь особые навыки и опыт литейщиков.
История, области применения и свойства полиэстера
Полиэстером называют соединение многоатомных спиртов и многоосновных кислот. Проще говоря, изготавливают его из производных смолы каменного угля и нефти. Получен в 1941 году. С 50-х годов 2 десятилетия в производных полиэстера (белье, платьях, рубашках и блузах из нейлона, дакрона, кримплена) щеголяли зарубежные франты и советские модницы. Потом мода на чистую синтетику прошла – людям надоела электризующаяся и липнущая к телу одежда, не пропускающая воздух.
Футболка из полиэстера
Полиэфир имеет 2 основные области применения:
- Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) – термопластик. Так называют кристаллы белого цвета, которые при нагревании до точки стеклования и резком охлаждении становятся прозрачным твердым веществом без цвета. Из него сделаны бутылки и другие емкости для жидкостей, упаковочные материалы, металлизированная пленка, листовой материал, корпуса швейных машин, ручки кухонных плит, детали насосов, автомобильные шины, шланги, ленты транспортеров, вкладыши подшипников, фото- и кинопленка, дискеты, скребки, обмотки электромашин, изоляторы в конденсаторах. Отличается прочностью и диэлектрическими свойствами.
- Волокна, используемые в изготовлении нитей, пряжи, канатов, искусственного меха, материалов для фильтрования, тканей. Волокнами набивают детские и диванные подушки, игрушки, одеяла и мебель. Наполняют куртки, пальто, одежду космонавтов для сохранения тепла.
Общие черты полимеров
Это наиболее известные синтетические волокна, сходные по изготовлению и характеристикам:
- По химическому составу оба материала не имеют аналогов в природе. Получают их из полимеров, изготовленных с помощью синтеза.
- Затраты на них ниже, чем на производство натуральных материалов (хлопка, льна и других).
- Ткани не сминаются и хорошо держат форму. Если стирать и сушить по инструкции, не отжимая, то их не требуется гладить.
- Одежда из полимеров иногда может вызывать аллергию.
- Легче стали на 1/3, что снижает расход горючего в автомобилях.
- Долговечны. Срок службы полимеров больше, чем у металлов.
- Их можно армировать, добавляя тем самым устойчивости против повреждений и нагрузок.
Различия
| Полиуретан | Полиэстер | |
| Электризуемость | – | Легкая. |
| Дышащие свойства | Пропускает воздух. | Тело в одежде из чистого материала не дышит. |
| Барьерные свойства | Лучше. Например, у металлочерепицы в 2 раза. | Довольно низкие, поэтому тара пропускает наружу – углекислый газ, а внутрь кислород и ультрафиолет, что сокращает срок хранения напитков. |
| Устойчивость к агрессивной среде | Лучше. Устойчивее к природным средам и химическим воздействиям (например, морской воде и антиобледенителям дорог), щелочам, царапинам. | Плохая. |
| Пластичность | Лучше, чем у ПЭТФ из-за выступающих на поверхности твердых гранул. Не образуются микротрещины в местах изгиба при морозах | – |
| Прочность | Выше адгезия, добавляющая прочность, поэтому держится на дереве, металле, бетоне. | – |
| Эластичность | Выше, поэтому поверхность не трескается. | – |
| Долговечность | Устойчивее к механическим нагрузкам. | – |
| Стоимость | Заметно дороже. | – |
Какой полимер лучше?
Полиэстеры предпочтительнее использовать в изделиях массового применения из-за более низкой цены. Они не линяют, а по сравнению с металлами не подвержены коррозии и более прочные. Поэтому изделия из него часто выпускают в более широкой цветовой гамме и их больше на прилавках.
Полиуретаны обладают более выгодными эксплуатационными характеристиками и дольше служат, но дороже по цене.
