Полиуретаны. Состав, свойства, производство, применение
Покупка
Тематика:
Технология полимерных материалов
Издательство:
Профессия
Автор:
Зонненшайн М. Ф.
Год издания: 2018
Кол-во страниц: 576
Дополнительно
Вид издания:
Учебно-методическая литература
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-91884-095-5
Артикул: 713624.02.99
Раскрыт химизм и синтез полиуретанов (ПУР), включая анализ свойств основных компонентов, добавок, реагентов и катализаторов, методы получения и технологии, анализ структуры и конечных свойств ПУР. В отдельных главах рассмотрены вопросы производства, переработки и области применения эластичных и жестких пенополиуретанов, полиуретановых эластомеров и клеев. Даны практические рекомендации при использовании конструкционных и других пенопластов, пен, покрытий, клеев в различных отраслях — медицине, обувной промышленности, строительстве, приборостроении и т. д. Приведен обзор рынков изделий на основе ПУР, обозначены перспективы и тенденции их развития. В специальной главе рассмотрены полиуретаны не на основе изоцианатов. Книга адресована разработчикам и потребителям ПУР и изделий на их основе, технологам, специалистам и исследователям в области полиуретанов.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Polyurethanes science, technology, Markets, and trends Mark F. sonnenschein, Ph.D. The Dow Chemical Company Midland, MI, USA
Марк Ф. Зонненшайн Полиуретаны. Состав, свойства, производство, применение Перевод с английского языка Санкт-Петербург 2018
УДК 678.04 ББК 35.710Англ З 84 Марк Ф. Зонненшайн З84 Полиуретаны. Состав, свойства, производство, применение : пер. с англ. яз. — СПб. : ЦОП «Профессия», 2018. — 576 с., цв. ил. ISBN 978-5-91884-095-5 ISBN 978-1-118-73783-5 (англ.) Раскрыт химизм и синтез полиуретанов (ПУР), включая анализ свойств основных компонентов, добавок, реагентов и катализаторов, методы получения и технологии, анализ структуры и конечных свойств ПУР. В отдельных главах рассмотрены вопросы производства, переработки и области применения эластичных и жестких пенополиуретанов, полиуретановых эластомеров и клеев. Даны практические рекомендации при использовании конструкционных и других пенопластов, пен, покрытий, клеев в различных отраслях — медицине, обувной промышленности, строительстве, приборостроении и т. д. Приведен обзор рынков изделий на основе ПУР, обозначены перспективы и тенденции их развития. В специальной главе рассмотрены полиуретаны не на основе изоцианатов. Книга адресована разработчикам и потребителям ПУР и изделий на их основе, технологам, специалистам и исследователям в области полиуретанов. . УДК 678.04 ББК 35.710Англ Copyright © 2015 by John Wiley & Sons International Rights, Inc. All rights reserved This translation published under license by John Wiley & Sons International Rights, Inc. Responsibility for the accuracy of the transla-tion rests with EPC "Professiya" and is not the responsibility of John Wiley & Sons International Rights, Inc. Not part of this book may be reproduced in any form without the written permission of the original copyright holder, John Wiley & Sons International Rights, Inc. Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав. Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как надежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги. ISBN ISBN 978-1-118-73783-5 (англ.) ISBN 978-5-91884-095-5 © John Wiley & Sons International Rights, Inc., 2015 © ЦОП «Профессия», 2018 © Перевод, оформление: ЦОП «Профессия», 2018
Посвящаю моей жене Джеральдин Франклин Зонненшайн за ее красоту, доброту и бесконечную поддержку и моим детям Мэтью, Энн и Сьюзен за вдохновение и смех.
Оглавление 1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 2. Составные блоки цепей полиуретанов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.1. Полиолы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23 2.1.1. Полиолы на основе простых полиэфиров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 2.1.2. Полиолы на основе сложных полиэфиров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46 2.1.3. Другие типы полиолов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65 2.1.4. Наполненные полиолы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73 2.1.5. Полиолы, получаемые в результате переработки растительных масел . . . . . .80 2.1.6. Преполимеры (форполимеры) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88 2.2. Изоцианаты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91 2.2.1. ТДИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95 2.2.2. Дифенилметандиизоцианаты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .108 2.2.3. Алифатические изоцианаты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119 2.3. Компоненты, удлиняющие полимерную цепь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135 3. Введение в химию процесса получения полиуретанов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 3.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144 3.2. Механизм образования уретанов и природа используемых катализаторов . . . . . . . . .147 3.3. Реакции изоцианатов с соединениями, имеющими подвижный атом водорода . . . .154 3.3.1. Образование мочевины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .159 3.3.2. Образование аллофаната . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .160 3.3.3. Образование биурета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .162 3.3.4. Образование уретидиона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163 3.3.5. Образование карбодиимида . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163 3.3.6. Образование уретонимина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .166 3.3.7. Образование амида . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .167 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168 4. Теоретические концепции и методики, используемые в технологии полиуретанов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 4.1. Образование структуры полиуретанов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .173 4.2. Свойства полиуретанов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .186 4.2.1. Модели и расчеты значений модулей полимера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .187 4.2.2. Модели деформационно-прочностных характеристик эластомеров . . . . . . .193 4.2.3. Температура стеклования полиуретана . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .205 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .210 5. Аналитические характеристики полиуретанов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 5.1. Анализ реагентов, использующихся для производства полиуретанов . . . . . . . . . . . . .214 5.1.1. Анализ полиолов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .214
Оглавление 7 5.1.2. Анализ изоцианатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .222 5.2. Инструментальные методы анализа полиуретанов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .225 5.2.1. Микроскопия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .226 5.2.2. ИК-спектроскопия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .238 5.2.3. Рентгеновский анализ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .242 5.3. Анализ механических характеристик . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .254 5.3.1. Испытание на растяжение и на разрыв, определение относительного удлинения при разрыве . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .256 5.3.2. Динамический механический анализ (ДМА) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .265 5.4. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .269 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .274 6. Эластичный пенополиуретан: химические свойства и производство . . . . . . . . 278 6.1. Получение пенополиуретана . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .278 6.1.1. Пенопласт в виде листов и блоков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .280 6.1.2. Пенопласт в виде формованных изделий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .287 6.2. Процесс вспенивания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .295 6.2.1. Поверхностные явления и катализ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .301 6.3. Состав и соотношение структуры и свойств эластичных пенополиуретанов . . . . . . .313 6.3.1. Предварительные испытания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .313 6.3.2. Состав и соотношение структуры и свойств пенополиуретанов . . . . . . . . . . .316 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .321 7. Эластичный пенополиуретан: производство, применение, рынки потребления и тенденции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 7.1. Области применения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .325 7.1.1. Производство мебели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .326 7.1.2. Производство матрацев и постельных принадлежностей . . . . . . . . . . . . . . . .332 7.1.3. Изготовление изделий для транспортных средств . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .337 7.1.4. Рынок формованных изделий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .342 7.2. Тенденции в сфере производства пенопластов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .344 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .350 8. Жесткий пенополиуретан: производство, применение, рынки потребления и тенденции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352 8.1. Динамика развития региональных рынков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .353 8.2. Области применения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .359 8.2. Пенопласты для строительной индустрии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .360 8.2.2. Сегменты рынка жестких конструкционных пенопластов . . . . . . . . . . . . . . .380 8.2.3. Пенопласты для бытовой техники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .384 8.3. Фундаментальные основы функционирования вспенивающих добавок и технология получения изоляционных материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .392 8.3.1. Вспенивающие добавки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .392 8.3.2. История ограничения использования вспенивающих добавок . . . . . . . . . . .393 8.4. Фундаментальные основы получения изоляционных материалов . . . . . . . . . . . . . . . .396
Оглавление 8 8.5. Тенденции в сфере производства жестких пенопластов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .401 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .405 9. Полиуретановые эластомеры: производство, применение, рынки потребления и тенденции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409 9.1. Динамика развития региональных рынков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .411 9.2. Области применения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .415 9.2.1. Производство обуви . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .416 9.2.2. Применение эластомеров в других сферах и методы производства . . . . . . . .431 9.3. Тенденции в сфере производства полиуретановых эластомеров . . . . . . . . . . . . . . . . . .464 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .468 10. Полиуретановые адгезивы и покрытия: производство, применение, рынки потребления и тенденции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472 10.1. Сферы производства адгезивов и материалов покрытий: схожие черты и различия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .472 10.2. Адгезивы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .476 10.2.1. Композиции адгезивов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .483 10.2.2. Тенденции в технологии полиуретановых адгезивов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .494 10.3. Покрытия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .498 10.3.1. Состав материалов полиуретановых покрытий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .509 10.3.2. Тенденции в сфере производства полиуретановых материалов покрытий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .523 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .527 11. Специальные вопросы: использование полиуретана в медицине . . . . . . . . . . . . 530 11.1. Рынки потребления, производители и потребители . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .531 11.2. Технология производства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .536 11.2.1. Катетеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .536 11.2.2. Повязки на раны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .538 11.2.3. Биоабсорбируемые полиуретаны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .541 11.2.4. Гидрогели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .546 11.2.5. Перчатки и презервативы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .549 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .551 12. Специальные вопросы: получение полиуретанов без использования изоцианатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554 12.1. Правительственные акты, ограничивающие потребление изоцианатов . . . . . . . . . . .554 12.2. Полиуретаны без применения изоцианатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .558 12.2.1. Реакции полициклических карбонатов с полиаминами . . . . . . . . . . . . . . . . . .559 12.2.2. Прямое преобразование аминов в уретаны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .566 12.2.3. Реакции поликарбаматов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .569 12.2.4. Получение полиуретанов путем преобразования гидроксамовых кислот . . .571 12.2.5. Преобразование гидроксиламинов в полиуретаны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .572 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .573
1. Введение К начялу 1900-х гг. учеными было получено mшIЬ небольшое количество синтетических пОJrnмеров, являющихся в настоящее вре:мя неотъемлемой частью юшrей повседневной жизни. Однако впоследствии учеными за относкгельно короткий период времени в технологии полимеров был сделан огромный шаг вперед. Так, в частности, специалистами были разработаны поливинилхлорид (ПВХ, 1913 г.), полиэтилен (1933 r:), поливинилиденхлорид (торговая марка сараи (Saran), 1933 г.), полиамиды (торговая марка нейлон (Nylon), 1934 г.) и политетрафторэтилен (торговая марка тефлон (Теjюп), 1938 r:). Помимо этого, в течение 1930-х гr: был также открыт новый класс полимеров, который получил название пОJrnуретаны. К настоящему времени полиуретаны, как и многие дrугие полимеры, превратились в неотъемлемую часть нашей повседневной жизни. При ознакомлении с настоящей книгой чкгатель сможет более детально понять всю широту сфер применения полиуретанов. Из полиуретанов изготавливаются многие из окружающих нас объектов. Так, в частности, полиуретан используется при производстве обуви, в которой мы ежедневно ходим, подушек сидений, на которых мы ежедневно сидим, оснований и вспененных подкладок для ковров и ковровых покрытий, по которым мы ежедневно переме:щ:аемся, волокон, из которых изготавливается одежда, изоляционных материалов ДJIЯ стен и кровли, холодильных установок, посудомоечных машин, водонагревателей, автомобильных кресел, конструкционных пенопластов, использующихся в сфере автомобилестроения, лакокрасочных покрытий, наносимых на поверхность автомобилей, покрытийДJIЯмебели, постельных матрацев, а также различных клеев и адгезивов. В настоящей книге представлена информация обо всех указанных сферах применения полиуретанов, и даже некоторые специфические рынки потребления этих полимеров. В настоящей книге предпринята попытка объяснкгь все особенности технологии и применения всех форм полиуретанов, тенденции, которые складываются на рынках потребления соответствующих материалов. Кроме того, в издании объясняется уникальность свойств материалов особенностями их структуры. Уникальность свойств полимеров позволяет использовать такое сырье во многих сферах применения. Без преувеличения можно говорить о том, что полиуретаны являются одними из наиболее универсальных полимерных материалов, использующихся в настоящее время в промышленности.
1. Введение 12 ленные структуры, однако новые материалы являются более сложными, а поэтому не во всех случаях могут конкурировать с традиционными материалами. К группе полиэтилена относятся все типы этого полимера (любой плотности); к полистирольным пластикам относятся все сополимеры стирола, а также атактический полистирол. Полиуретан является наиболее крупнотоннажным полимером из тех материалов, которые не могут быть охарактеризованы какой-либо одной простой структурой (наподобие структур, представленных на рис. 1.2). Действительно, полиуретаны представляют собой целый класс полимеров. Каждый полимер, в структуре которого содержится повторяющаяся уретановая группировка, можно отнести к полиуретанам, вне зависимости от того, какие еще функциональные группы или структуры присутствуют в структуре макромолекулы полимера (рис. 1.3). R N H C O O Rn Полиуретан N C O O R Рис. 1.3. Уретановая группировка в составе полимерной цепи полиуретана Структуры конкретных марок полиуретанов, предназначенных для изготовления матрацев, изоляционных пен или вспененных материалов для производства обуви, могут существенным образом отличаться друг от друга и не могут быть представлены в виде единой формулы, как это показано на рис. 1.2. В действительности даже материалы, предназначенные для изготовления изоляционных пен, могут иметь настолько отличающуюся структуру, что она тоже не может быть представлена в каком-то одном общем виде. Еще одно существенное отличие полиуретанов от других крупнотоннажных полимеров состоит в том, что при производстве изделий из полиуретанов необходимо проводить смешение двух реакционноспособных жидких компонентов, а не осуществлять плавление гранулированного материала с последующим экструдированием расплава или впрыском его в формующую полость. Учитывая эти ограничения и сложности, можно сделать вывод о том, что отнесение полиуретанов к группе крупнотоннажных пластмасс является следствием универсальности и уникальности характеристик этих материалов. Именно по этой причине во многих отраслях вплоть до настоящего времени не нашлось материалов, которые можно было бы использовать в качестве альтернативы полиуретанам. Полиуретаны представляют собой класс полимеров, которые получаются на базе структурных блоков (мономеров), представленных реагентами и короткоцепными полимерами (или олигомерами). К подобным структурным блокам можно отнести следующие компоненты: полиизоцианаты, простые полиэфиры, сложные поли
1. Введение 13 эфиры, вода, амины и т. д. (рис. 1.4). Учитывая тот факт, что в качестве структурных блоков могут выступать совершенно различные компоненты, их структуру также невозможно представить в виде единой формулы — в общей формуле структурных блоков присутствует заместитель R, который может быть представлен совершенно различными функциональными группами. R' C O O R n Сложный полиэфир O OH R' O R OH O n Простой полиэфир H H R' N C O Изоцианат Рис. 1.4. Химическая структура изоцианата, сложных полиэфиров и простых полиэфиров При получении полиуретанов в качестве исходного компонента должен использоваться изоцианат, который в заместителе R’ также содержит изоцианатную функциональную группу (заимствовано из литературы [1] с разрешения издательства John Wiley and Sons, Inc.) Структурное звено полиуретана можно довольно легко перепутать со структурными звеньями соответствующих сложных полиэфиров, полимочевины или полиамида (нейлона) (рис. 1.5). Фактически, полимочевина, сложные полиэфиры и полиуретаны очень часто на практике объединяются в одну большую группу материалов, именуемых полиуретаны (полиамиды не относятся к этой группе, поскольку они обладают совершенно иными технологическими и эксплуатационными характеристиками). RH N C O O R RRH N H N C O R Мочевина C O O R Сложный эфир RC O H, RN R Амид Уретан Рис. 1.5. Структура функциональных групп мочевины, сложного эфира, амида и уретана Полиуретаны, будучи крупнотоннажными материалами, приобрели особый статус в академической среде. С другой стороны, разработки и исследования в сфере производства полиуретанов довольно активно продолжаются и в настоящее время, что объясняется высокой перспективностью этих полимеров — из подобного сырья удается изготавливать продукцию инновационной конструкции [1–14]. На рис. 1.6 представлена общая мировая публикационная активность в сфере, связанной с производством полимерных материалов. На рисунке изображена статистика публикации патентов, журнальных статей, обзоров, тезисов докладов на конференциях, правительственных документов и т. д. за период с 2003 г. по 2014 г. в сфере производства всех крупнотоннажных пластмасс, представленных на рис. 1.1. Доля публика