Жизнь современного человека невозможно представить без полимеров. Химиками создано множество заменителей природных материалов, которые успешно применяются в разных отраслях народного хозяйства. К таковым относятся капролон и полиуретан.
Капролон
Второе название — полиамид 6-блочный. Этот полимер изготавливается из капролактама – бесцветных кристаллов цикличного амида Ɛ-аминокапроновой кислоты. Его низкотемпературная анионная полимеризация происходит в присутствии щелочных катализаторов.
Обладает следующими свойствами:
- В обычном состоянии не выделяет токсических и вредных веществ, безопасен для человека.
- Прост и легок в механической обработке, при этом безвреден.
- Устойчив к действию щелочей, слабых кислот, масел, спиртов, углеводородов, эфиров.
- Растворяется в концентрированных кислотах, фенолах.
- Обладает хорошими антифрикционными свойствами (низкий коэффициент трения, хорошие теплопроводность, прочность, прирабатываемость в механизмах).
- Разлагается на аммиак, оксиды углерода и азота при температуре 300 оС.
Капролон используют как изоляционный, антифрикционный, конструкционный материал. Выпускается в виде листов, стержней, втулок.
Полиуретан
Это полимер, обладающий высокой эластичностью и вязкостью. Он упругий. Его некоторые виды растягиваются до размеров, которые во много раз превышают первоначальный, а затем с легкостью принимают прежнюю форму.
Полиуретан в химической формуле содержит молекулы замещенной и/или незамещенной уретановой группы, а также многие другие соединения.
От строения, химического состава, длины полиуретановой цепи зависят свойства этого вещества. Он бывает вязкой жидкостью, пластичным или кристаллическим твердым веществом. Иметь свойства резины или жесткого пластика.
Его свойства:
- Хорошо выдерживает силовые нагрузки, механическую обработку.
- Устойчив к температурным перепадам, выдерживает – 60 оС и + 80 оС.
- Не проводит электричество.
- Высокоэластичен.
- Не разрушается под воздействием озона, кислот, масел, растворителей.
- Износоустойчив.
Полиуретан используют для производства конструкционных, изоляционных, антифрикционных деталей в разных отраслях промышленности. Входит в состав клея, лакокрасочных изделий, герметиков. Это сырье для производства деталей оборудования, машин, втулок, спортивных шин. Листы, втулки, стержни – основные формы твердых полиуретановых изделий.
Общие свойства капролона и полиуретана
- Имеют высокую износостойкость, превосходящую сталь, резину. Применяют для производства деталей машин, подвергающихся силовым нагрузкам.
- Устойчивы к воздействию многих химических веществ, масел, органических растворителей, ультрафиолета.
- Сохраняют свои свойства при температурах от -40 оС до +70 оС. Применяются в районах с устойчивыми низкими и высокими температурами.
- Хорошие диэлектрики.
- Не подвержены коррозии.
- Водонепроницаемы.
- Плотность полимеров невысока. Они легкие. Замена деталей из металла, резины на полимерные в 3-7 раз уменьшает вес всего изделия.
- Не наносят вреда здоровью человека при соблюдении правил производства и эксплуатации материалов. Однако при горении выделяют вредные и опасные для здоровья человека вещества (окись углерода, окись азота, фенолы, аммиак).
- Просты в механической обработке на металлообрабатывающем оборудовании (резка, сверление, шлифование, фрезерование). При этом не допустим перегрев деталей.
- Полимеры выдерживают большие нагрузки на растяжение/сжатие, ударные нагрузки, трение без смазки, имеют длительный срок службы.
Различия между капролоном и полиуретаном
| Свойство | Капролон | Полиуретан |
| Агрегатное состояние | Твердое вещество | Вязкая жидкость, кристаллическое или пластичное твердое вещество |
| Форма выпуска | Листы, втулки, стержни, нестандартные изделия под заказ | Лаки, краски, герметики, листы, стержни, товары из вспененного полиуретана и нестандартной формы |
| Сфера применения | Ответственные рабочие детали автомобилестроения, машиностроения, добыча полезных ископаемых, лесопереработка, нефтегазовая промышленность, прочее (электродвигатели, подшипники, конвейеры, втулки, шестеренки, электрические катушки, переключатели, изолирующие детали) | Широкая область применения. Промышленность (покрытие для деталей, колес, роликов, уплотнители, электрические изоляторы). Строительство (лаки, краски, тепло- и гидроизоляция, поролон). Автомобилестроение (покрышки, валы, втулки, подшипники). Производство мебели (матрасы, прокладки, литые стулья, детали декора).
Текстильная промышленность (чехлы, молнии, заклепки, кожзаменитель, подошвы обуви). Медицина (презервативы, импланты, протезы, детали оборудования). Спортивный инвентарь, покрытия стадионов. |
| Рабочие среды | Воздух, вода, морская вода, щелочи, слабые кислоты, масла, бензин, керосин | Азот, озон, воздух и вода с температурой не выше 80 0С, масла, органические растворители, нефть. |
| Рабочая температура, оС | — 40 … +70 | -60…+80
Может применяться даже в районах Крайнего Севера |
| Температура плавления, оС | 220 | 160 |
| Плотность, кг/см3 | 1150 | 1180 |
| Предел прочности на сжатие, МПа | 90-110 | 516 |
| Коэффициент трения по стали | 0,2-0,3 | 0,59 |
| Электрическая прочность, кВ/мм | 30-35 | 20-25 |
| Относительное удлинение, % | 15-30 | 450-650
Хорошо тянется без разрыва и восстанавливает первоначальную форму |
Подведем итоги
Особенности обоих полимеров определены химическим составом и особенностями технологии производства. Меняя температуру химических реакций, состав реагентов, виды катализаторов, давление, способ производства, получают капролон и полиуретан с различными свойствами.
Главное направление применения капролона – изготовление изолирующих компонентов и деталей в движущихся механизмах. Благодаря отличным антифрикционным свойствам, инертности ко многим агрессивным средам, детали из капролона превосходят аналоги из стали и металлических сплавов в 1,5-2 раза по устойчивости к износу деталей, коррозии, изменению температур. Они дешевле и легче металла, лучше притираются в механизмах, не требуют смазки. Коэффициент трения по стали ниже чем, у полиуретана в 1,5-2 раза. Поэтому износ капролоновых деталей меньший, чем полиуретановых.
Полиуретан более универсальный по применению полимер, чем капролон: от деталей механизмов до спортивного инвентаря и медицинских принадлежностей. Имеет много разновидностей, марок. Производится не только в твердой форме, но и в жидкой. Имеет широкий диапазон рабочих температур. Сохраняет свойства при постоянно низких или высоких температурах воздуха. Пластичен, при растяжении полностью восстанавливает первоначальную форму.
