Полиуретан

Полиуретан в гидравлике: что это, из чего сделан и почему его выбирают

Полиуретан (PU, PUR) - общее название семейства эластомеров и пластмасс, содержащих уретановые группы в основной цепи. В гидравлике полиуретаны стали стандартом для динамических уплотнений и антиэкструзионных элементов благодаря сочетанию высокой износостойкости, сопротивления разрыву и стабильности под давлением.

Ниже - обзор состава, видов, свойств, областей применения и химической стойкости полиуретана с акцентом на гидравлические системы.

Из чего сделан полиуретан

Полиуретаны получают реакцией:

• полиолов (полиэфирных или полиэфирных - в русской терминологии часто: полиэфирные и полиэфирные/полиэфирные? Корректнее: полиэфирные и полиэфирные-полиолы; практическое деление: полиэфирные polyether и полиэстерные polyester-полиолы)
• с ди- или поли-изоцианатами (MDI, TDI, HDI, PPDI и др.)
• с участием удлинителей цепи (гликоли, диамины) и добавок (пластификаторы, антиоксиданты, стабилизаторы гидролиза, смазочные и противоизносные наполнители, пигменты)

По структуре и переработке различают:

• Литьевые (термореактивные) эластомеры (CPU)
• Термопластичные полиуретаны (TPU)

По типу полиола:

• полиэфирные (polyether) - высокая гидролитическая стойкость, лучшая морозостойкость
• полиэстерные (polyester) - выше прочность/твердость и износостойкость на сухом трении

Микрофазовое разделение (жесткие/мягкие сегменты) и плотность сшивки определяют баланс твердости, эластичности и ползучести.

Почему полиуретан в гидравлике

• Высокая стойкость к истиранию и разрыву
• Сопротивление экструзии
• Низкая остаточная деформация при сжатии
• Широкий диапазон твердостей
• Хорошая совместимость с минеральными гидромаслами

Ограничения:

• Чувствительность некоторых марок к воде/гликолям/щелочам
• Ограниченная верхняя температура
• Плохая совместимость с фосфатно-эфирными жидкостями
• Возможна деградация под УФ

Где применяется в гидравлике

• Уплотнения (штоковые, поршневые, скребки и др.)
• Антиэкструзионные кольца и опорные элементы
• Мембраны гидроаккумуляторов
• Термопластичные рукава высокого давления
• Седла клапанов, демпферы и др.

Ключевые свойства

Механические:

• Твердость: 60-98 Shore A, 50-75 Shore D
• Прочность на разрыв: 25-70 МПа
• Относительное удлинение: 300-700%
• Сопротивление раздиру: 80-200 кН/м
• Остаточная деформация при сжатии: 15-35%

Температурный диапазон: -40 до +80 °C (TPU), до +100 до +110 °C (литьевые PU)

Химическая стойкость:

• Минеральные масла - отлично
• Вода/гликоли - только полиэфирные PU
• Фосфатные эфиры - плохо
• Топлива - набухание

Преимущества и недостатки

Плюсы:

• Высокая износостойкость
• Сопротивление экструзии
• Широкий диапазон твердостей
• Совместимость с маслом

Минусы:

• Не для фосфатных эфиров
• Ограничение по температуре
• Гидролиз полиэстерных PU

Стойкость к агрессивным средам

• Минеральные масла - отлично
• HFC/HFA - полиэфирный PU при контроле температуры
• HFD - запрещено
• HEES/биожидкости - требуется тестирование

Практические рекомендации

• Для воды/гликолей - полиэфирный PU
• Для масел/абразива - полиэстерный PU
• Твердость 92-95 ShA для динамических уплотнений
• Ra поверхности штока 0,2-0,4 мкм
• Испытания обязательны при смене жидкости

Где полиуретан особенно хорош

• Мобильная гидравлика
• Прессы
• Скребки штоков
• Рукава высокого давления

Где лучше альтернативы

• Фосфатные эфиры - EPDM, FKM, PTFE
• Температура >120 °C - PTFE/PEEK
• Сухое трение - композитные материалы

Итоги

Полиуретан - один из наиболее универсальных материалов для гидравлики. Его выбирают за сочетание износостойкости, стойкости к давлению и совместимости с минеральными маслами. Правильный выбор типа PU, твердости и профиля уплотнений - ключ к долговечной работе оборудования.