Полиуретаны
Полиуретаны – один из новых видов полимерных материалов, имеющих большое промышленное значение. К полиуретанам относятся высокомолекулярные соединения, содержащие значительное количество уретановых групп -NHCOO- , независимо от строения остальной части молекул. Обычно эти полимеры получают при взаимодействии полиизоцианатов с веществами, имеющими несколько гидроксильных групп, например с гликолями, касторовым маслом, простыми полиэфирами. Такие вещества могут содержать и другие реакционноспособные группы, в частности аминные и карбоксильные. Поэтому в полиуретанах, кроме уретановых групп, можно обнаружить амидные, мочевинные, эфирные (простые и сложные) группы. А также ароматические и алифатические радикалы. Эти полимеры называют иногда “полиуретанами”, иногда “изоцианатными полимерами”. «Материал с неограниченными возможностями» состоит главным образом из двух типов сырья, изоцианата и полиола, которые получают из сырой нефти. При смешивании двух готовых к переработке жидких компонентов системы, которые содержат различные вспомогательные средства (катализаторы, вспениватель, стабилизаторы и т.д.), образуется реакционно-способная смесь. В зависимости от рецептуры и соотношения компонентов, при соответствующей технологии можно отрегулировать спектр свойств образующегося полиуретана – мы можем получить жесткий, мягкий, интегральный, ячеистый (вспененный) или монолитный. Полиуретаны могут быть вязкими жидкостями или твёрдыми продуктами – от высокоэластичных мягких резин до жёстких пластиков и перерабатываются практически всеми существующими технологическими методами: экструзией, прессованием, литьем, заливкой. На их основе получают все известные типы материалов и изделий: наполненные, армированные, вспененные, ламинированные, в виде плит, листов, блоков, профилей, волокон, пленок. Наконец, изделия и конструкции на основе полиуретанов используют во всех без исключения отраслях промышленности. Весьма перспективным является использование в медицине соединений на основе полиуретанов. Физические и физико-химические свойства полиуретанов можно направленно изменять в очень широких пределах, что обеспечивает создание полимерных изделий с широким диапазоном свойств. В состав полимерной цепи
О
II
полиуретанов входит уретановая группа — NH — С — О — , близкая по строению к пептидной группе белков — СО — NH, что, возможно, является определяющим моментом в успехе применения этого класса синтетических материалов для биопластики. Большой интерес представляет прежде всего изучение применения пенистого полиуретана.
Кратко рассмотрим историю возникновения ПУ. В начале 30-х годов Карозерс (США) провел исследования по синтезу полиамидов. На основании этих исследований в концерне "I.G.Farbenindustrie" (Германия) начались работы по созданию полимерных материалов, подобных полиамидам. В результате были изобретены новые полимеры - полиуретаны. В 1937 году Байер с сотрудниками синтезировали полиуретановые эластомеры взаимодействием диизоцианатов с различными гидроксилсодержащими соединениями (полиолами). Затем на основе этих композиций они получили жесткие и эластичные пенополиуретаны. Работы того периода преследовали цель заменить полиуретанами такие стратегические материалы, как натуральный каучук, сталь, пробку. С того времени эта область химии полимеров развивалась бурными темпами. В разработку химии ПУ внесли вклад практически все промышленно развитые страны. В нашей стране интенсивные исследования в этом направлении начаты в 60-х годах группой ученых из Института химии высокомолекулярных соединений АН УССР под руководством академика Ю.С. Липатова. Велись работы также в Институте высокомолекулярных соединений РАН, Институте химической физики РАН, московском и казанском химико-технологических институтах и других вузах и научно-исследовательских институтах. В результате проведенных исследований были созданы тысячи полиуретановых композиций и многочисленные технически ценные материалы на их основе.
Таким образом, из четырех «гигантов» современной крупнотоннажной индустрии пластических масс – полиэтилена, поливинилхлорида, полистирола и полиуретана – последний является, безусловно, наиболее универсальным материалом. Мы встречаем его повсюду – в виде рулевого колеса или матраса, подголовника или подлокотника, оболочки для кабеля, обувной подошвы или ролика для однорядного роликового конька , детских игрушек, губок, полосок для утепления окон, костюмов для защиты от радиации и так далее.