Жесткие пенополиуретаны (ППУ), отличаются  высокими теплоизоляционными свойствами, широким интервалом рабочих температур, высокой удельной прочностью, малой водо- и паропроницаемостью, широкими технологическими возможностями получения, стойкостью к коррозии, воздействию атмосферных осадков, химических сред, радиации.

 1. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ  ХАРАКТЕРИСТИКИ

         Теплоизоляционные характеристики жестких пенополиуретанов зависят от геометрических размеров ячеек, а коэффициент теплопроводности колеблется от 0,019 до 0,035 Вт/(м ⁰С).           

Применяемые марки ППУ не теряют своих теплоизоляционных и прочностных свойств в процессе эксплуатации при температурах от минус 100° С до плюс 100° С. Некоторые марки пенополиуретана выдерживают без ухудшения эксплуатационных свойств повышенную температуру до плюс 150° С, а другие марки - пониженную до минус 250° С. Наиболее применяемая марка ППУ имеет коэффициент теплопроводности 0,0253 Вт/(м⁰С) и диапазон рабочих температур от

минус 180° С до плюс 150° С.

 2. МЕХАНИЧЕСКИЕ  ХАРАКТЕРИСТИКИ

Применяемые пенополиуретаны, с кажущейся плотностью до 120 кг/м³, имеют следующие

характеристики:

-           предел прочности при сжатии, при 10% линейной

            деформации, МПа ..................................................................        - от 0,15  до 0,98

-           предел прочности  при  растяжении, МПа ............................       -  0,2

-           предел прочности  при  изгибе, МПа .....................................      -  0,25

-           стабильность  размеров при  температурах  от минус 60⁰С

            до  плюс 70⁰С  за 20  часов, %, не более ..............................     - 1

 3. ПАРОПРОНИЦАЕМОСТЬ  И  ТЕПЛОУСВОЕНИЕ

             Согласно исследованиям, проведённым испытательным центром расчётный коэффициент теплоусвоения (S) - 0,504 Вт/(м^{2  0}С), коэффициент паропроницаемости –

0,0474 мг/(м ч Па) для однослойного ППУ и 0,0147 мг/(м ч Па) для многослойного ППУ.

 4. ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ

             Водопоглощение пенополиуретана не превышает 1-8% по объему за 24 часа и зависит от особенности используемой рецептуры. У основных марок применяемых ППУ водопоглощение не превышает 1-3% по объёму за 24 часа. С увеличением плотности снижается водопоглощение. Используя гидрофобизирующие добавки в рецептуру, можно уменьшить водопоглощение в 4 раза.   Стойкость пенополиуретана к длительному воздействию воды особенно актуальна для судостроения. Поропласты интенсивно поглощают воду за счет заполнения макроячеек во всем объеме образца. Водопоглощение ППУ значительно меньше, так как влага через стенки ячеек диффундирует медленно. Установлено, что пенополиуретаны отличаются хорошей формоустойчивостью при длительном воздействии воды. После месячной выдержки объем образцов ППУ увеличивается всего на 2,5%, затем начинается усадка, которая через 3 года составляет 1% по объему или 0,3% по линейным размерам. Объем образцов пенополиуретана после месячного испытания увеличился до 4%, а после трехлетней выдержки приблизился к исходному.

 5. ХИМИЧЕСКАЯ  СТОЙКОСТЬ

             Химическая стойкость пенополиуретана выше стойкости других пенопластов. Пары химических веществ до предела допустимой концентрации не разрушают их. ППУ стойки к следующим агрессивным средам: бензину, бензолу, галогеноуглеводородам, разбавленным кислотам, маслам, пластификаторам, спиртам; ограниченно стойки к кетонам, эфирам, концентрированным кислотам. Такие свойства пенополиуретана расширяют возможности их использования в химической и нефтехимической промышленности. ППУ, нанесенные на металлическую поверхность, защищают ее от коррозии как слоем собственного пенопласта, так и пленками, образующимися в процессе вспенивания на поверхностях пенопласта со стороны металла и со стороны внешней среды. Эффективность защиты определяется используемой маркой пенополиуретана и степенью повреждения слоя покрытия.

 6. ЗВУКОПОГЛОЩЕНИЕ

             Звукопоглощение ППУ зависит от их демпфирующих свойств, степени эластичности, толщины изоляционного слоя, воздухопроницаемости. Звуковая способность пенополиуретана определяется степенью поглощения звуковой энергии частицами воздуха внутри ячеек и работой трения при движении частиц между сообщающимися ячейками, а также жесткостью ячеистого каркаса или частотой возбужденных колебаний. Для устранения отражения звука от слоя ППУ нужно его импеданс (сопротивление среде) сделать равным импедансу воздуха. В этом отношении лучшими свойствами обладают пенополиуретаны малой плотности. Экспериментально установлено, что наибольшее шумопоглощение обеспечивают полуэластичные ППУ.

         Практически звукопоглощающие свойства пенополиуретана повышают различными способами:

     - в зоне низких частот - подбором величины воздушного промежутка между слоем ППУ и вибрирующей конструкцией;

     - в зоне средних частот - подбором рецептур с таким расчетом, чтобы резонансные частоты полимерных перегородок находились за пределами рабочего диапазона частот звуковых колебаний;

     - в зоне высоких частот - перфорированием пленочных покрытий.

7. ОГНЕСТОЙКОСТЬ  И  ТЕРМОСТОЙКОСТЬ

Применяемые пенополиуретаны принадлежат к:

-          самозатухающим (С),

-          трудновоспламеняемым (ТВ),

-          трудносгораемым (ТС),

-          трудногорючим (ТГ) пенополиуретанам.

            Практически повышение огнестойкости ППУ, как и других пенопластов, обеспечивают в основном двумя способами: химической модификацией рецептуры и введением наполнителей. Первый из них более дорогой и трудоемкий, поэтому второй применяют чаще. В качестве наполнителей используются фосфорсодержащие соединения. В ряде случаев целесообразно наполненный пенополиуретан наносить в качестве покрытия на поверхность ранее вспененного ППУ в виде тонкого слоя. Такие двухслойные покрытия можно использовать в тех отраслях народного хозяйства, где к покрытиям предъявляют повышенные требования в отношении огнестойкости. Огнестойкость пенополиуретана можно обеспечивать нанесением на их поверхность специальных покрытий. Фирма "Карболине" (США), например, разработала для этой цели покрытие "Пайрокрит Л/Д" на основе оксихлорида магния. Высокую огнестойкость имеют ППУ марок «И», трудногорючие, коэффициент горючести КТ - 0,9 ¸ 1,0.

 8. ЭКОЛОГИЯ

     Применяемые пенополиуретаны в процессе эксплуатации экологически безопасны. Имеются  соответствующие  разрешения на применение ППУ санитарно-эпидемиологическим Управлением Минздрава России.

 9. СТАРЕНИЕ

      Эксплуатационный срок различных материалов определяется стойкостью их к старению, т. е. способность сохранить свои свойства при эксплуатации на уровне требований технических условий. Климатические испытания проведены в различных районах: умеренно холодном (г. Владимир), сухом жарком (г.  Ташкент), очень холодном (Антарктида, станция "Восток"), жарком влажном (в районе экватора). В результате испытаний установлено, что изменение контролируемых характеристик пенополиуретана было практически невелико и сохранилось на допустимом уровне.  Удовлетворительную стойкость ППУ при непосредственном воздействии на них атмосферных факторов можно проиллюстрировать на примере нанесения напыления на нефтехранилища в Москве, Екатеринбурге, Красноярске, Чите. За 15 лет эксплуатации на этих объектах не обнаружено появления плесени, эрозии, вспучивания покрытия. Окраска внутри пенополиуретана практически не изменилась. Цвет наружной поверхности от светло-желтого перешел в темно-коричневый. Предел прочности практически не изменился, ударная вязкость внутренних слоев увеличилась в 1,5 раза. Коэффициент теплопроводности изменился с 0,033 до 0,04 Вт/(м ⁰С). Температура

размягчения практически не изменилась. Эти данные хорошо согласуются с расчетными, согласно которым через 30 лет хранения ППУ коэффициент теплопроводности увеличивается на 15%. Водопоглощение пенополиуретана не превышало 0,15 кг/м³. Диэлектрические

характеристики практически не изменились. Изменение цвета ППУ (пожелтение) обуславливается наличием свободных аминогрупп в полимере и воздействием света. Интенсивность этого процесса  удается снизить изменением рецептур.

 10. РАДИАЦИОННАЯ  СТОЙКОСТЬ

       При ионизирующем излучении выявлено некоторое уменьшение (на 0,3-2,4%) массы образцов жестких пенополиуретанов. Прочность увеличивается на 20-40%. При воздействии излучения изменяются диэлектрические характеристики: тангенс угла диэлектрических потерь, при частоте 1 Мгц уменьшается в 2 раза, а диэлектрическая проницаемость заметно изменяется. Объемное сопротивление при этом монотонно увеличивается. С ростом частот диэлектрическая проницаемость уменьшается незначительно при температурах до 100° С. Главным параметром, определяющим диэлектрическую  проницаемость в области температур до 100° С, является плотность ППУ.

 11. ТОКСИЧНОСТЬ

             После завершения процесса отвердения (10-20 сек.) пенополиуретаны не токсичны. При температуре 500° С выделяются угарный и углекислый газы.  Испытания, проведенные на мышах, показали, что токсичность продуктов разложения ППУ значительно ниже токсичности продуктов разложения древесины и каучука в тех же условиях.

 12. ГАРАНТИЙНЫЙ  СРОК 

Применяемые марки пенополиуретанов сохраняют свои гарантийные свойства не менее 20 лет.   Длительное ультрафиолетовое облучение незащищенных ППУ в стыке, соответствующее 60-летнему периоду эксплуатации, не оказывает заметного влияния на их физико-механические свойства на глубине 10 мм от поверхности. При длительном воздействии переменных температур и циклической деформации, соответствующих 40-летнему периоду эксплуатации, образования трещин, окрашивания пенополиуретанов и других нарушений макроструктуры не обнаружено.