Состав монтажной пены: Монтажная пена – свойства, виды, применение, рекомендации по использованию

Содержание

ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ПРИМЕНЕНИЯ МОНТАЖНОЙ ПЕНЫ

Реализуя монтажную пену, мы столкнулись с реальностью, что не только конечный потребитель, который раз в десять лет покупает баллон пены в процессе очередного ремонта, но и монтажники, которые ежедневно устанавливают десятки окон, дверей и т.д. не знают или просто игнорируют правила монтажа с применением данного продукта.
Именно этой, простой на первый взгляд, теме мы и хотели бы посвятить статью.

Итак, берем в руки баллон пены и внимательно читаем рекомендации производителя.
«Перед применением температура баллона должна быть не менее +5оС»
Одним из преимуществ полиуретановой пены является ее термостойкость – после застывания
-40о…+90оС. Оптимальные условия эксплуатации монтажной пены – +5о…+25оС. За счет добавления специальных компонентов стало возможным ее применение в условиях отрицательных температур – до -20оС (так называемая, зимняя пена). Но при этом температура баллона должна быть положительной! Это необходимое условие для равномерного и полного выхода пены.

Поэтому сохранять ящики с монтажной пеной необходимо в помещениях с температурой не менее +5оС. После транспортировки на объект баллоны с пеной можно подогреть вблизи с горячей батареей или использовать для этой цели ведро с теплой водой.

«Встряхните баллон перед применением»
Для равномерного смешивания всех компонент, которые входят в состав монтажной пены, баллон перед применением тщательно раструшивают.
Это правило легко объяснить с точки зрения физики: более легкие вещества (в нашем случае газ) в процессе стационарного хранения вытесняются наверх; более тяжелые по своей молярной массе компоненты оседают на дне баллона. Если пренебречь этим правилом, то в результате весь вытесняющий газ выйдет из баллона при этом предполимер останется внутри.
Поэтому все аэрозольные герметики, краски, лаки и т.д. необходимо встряхивать перед началом работы и после каждого перерыва.

«Перед нанесением увлажнить поверхность монтажа»
Это правило игнорирует каждый второй монтажник нашей страны.

Углубившись в суть процесса полимеризации, химическая реакция происходит за счет влаги окружающей среды.
Говоря простым языком, пена расширяется и затвердевает, вбирая в себя влагу, которая находится в воздухе, а также в основе, на которую она наносится. Достаточное количество влаги – залог быстрого монтажа с применением полиуретановой пены.
Кроме того, предварительное смачивание поверхности улучшает адгезию пены, так как при этом основа очищается от пыли и других загрязнений.
Украина относится к странам с умеренно-континентальным климатическим режимом. Для наших широт характерна высокая влажность воздуха и высокие показатели среднегодичных осадков. Именно удачное территориальное расположение нашей страны выручает «ленивых» потребителей монтажной пены. «И так сойдет! Застынет, никуда не денется…». Но что делать в жаркое время года, когда влаги не достаточно?!

Полиуретановая пена ТМ ASMACO, как уже известно читателям, производится в ОАЭ. Там, в условиях круглогодичных высоких температур и низкой влажности воздуха, строители, монтажники и простые потребители этого продукта никогда не осуществляют задувку монтажного проема, предварительно его не увлажнив.
Каждая коробка пены ТМ ASMACO комплектуется ручным распылителем, в отличие от пен других производителей. Поэтому монтажникам, которые монтируют на нашу пену, как говорилось в известной в 90-х годах рекламе, остается «просто добавить воды».

Стоит заметить, при монтаже в условиях отрицательных температур смачивание монтажной поверхности будет не желательным за счет возможного образования кристалликов льда, что ухудшит адгезию пены с поверхностью основы.

«Придерживайтесь технологической карты монтажа»
И напоследок, уважаемые монтажники оконных и дверных проемов, полиуретановая пена является прекрасным герметизационным и изоляционным материалом. Ее клеящие свойства также позволяют применение пены для многих других целей. Но пена – это лишь наполнитель монтажного шва. По технологическим картам монтажа тех или иных конструкций предусмотрено использование распорок, анкеров, закладных и других крепежных элементов из расчета веса конструкции. Не пренебрегайте этим правилом! Так как в процессе эксплуатации конструкция, смонтированная ненадлежащим образом, может стать причиной травмирования или создания куда худшей ситуации с потребителями Ваших услуг.

Выбираем лучшие монтажные пены в Gebert

Изготовителей полипропиленовых герметиков в наше время предостаточно, ввиду этого, купить данный строительный материал не столь хлопотно.

Купить лучшую монтажную пену которая отлично подходит как в бытовых, так и на профессиональных производственных объектах. Вязкая жидкость, которая выдувается на определенную зону, стремительно застывает в два этапа, превращаясь в плотный материал. Монтажная пена обретает подобную форму благодаря ряду физико-химических реакций при контакте с насыщенным, неким процентом влаги, воздухом.

Предлагаем рассмотреть каталог монтажных пен по сезонам

Отвердевшие остатки после нанесения легко удаляются канцелярским ножом или другим режущим инструментом.

Чаще всего мы встречаем данную пену для задува образованных трещин или пролетов, отверстий, появляющийся в результате монтажно-строительных работ. Почему же так часто прибегают к использованию герметичных пен? Суть в том, что полиуретан, являющийся основой монтажной пены, имеет ряд полезных свойств.

Так, используя подобный материал:

Мы обеспечиваем звукоизоляцию и утечек тепла изнутри. Более того, при застывании, нанесенная пена послужит отличным скрепляющим материалом, заменяя растворы и прочие аналоги.
Пользоваться пеной легко и просто. Прибегая к специальному пистолету, в который помещается баллон, наноситься она легко, и, самое главное – задувает труднодоступные места.
У нас вы всегда сможете купить большое разнообразие монтажной пены и найти выгодные цены, как для розничных покупателей, так и для оптовых закупок.

В последнее время актуальными стали работы по внутреннему и внешнему утеплению жилых, производственных, а также других объектов.

Ведущими теплоизоляционными материалами ныне являются: минеральная вата, сэндвич панели ПВХ, листовой пенопласт и другие. При утеплении образуются небольшие щели в труднодоступных зонах у кровли, цоколей сооружений. Разумеется, лучшим помощником в данном случае выступает монтажная пена зимняя или летняя.

Цена на баллоны с пеной варьируются в зависимости от объема, качества, производителя. Для крупных объектов на сегодня данный продукт можно приобретать по сдельным оптовым расценкам, предлагаемые многими торговыми точками.

Необходимо помнить несколько дельных правил. При монтаже, установленный объект или деталь должна иметь отдельные крепежи, так после нанесения, пене свойственно уменьшат в объемах, что может привести к порче и деформации. Качественная пена сразу схватывается с рабочей поверхностью, имеет вязкую консистенцию. При застывании она не крошиться и на ощупь должна быть эластичной. Если высохший материал крошиться, значит заделанная область вскоре будет пропускать воздух. Работы с монтажной пеной рекомендуется выполнять при температурах от +5 до +30 по Цельсию.

Где и как используется монтажная пена

Монтажная пена появилась на рынке достаточно недавно. Однако она сразу завоевала всеобщую любовь, благодаря удобству применения, своей универсальности и многофункциональности. Область применения монтажной пены – это заполнение отверстий, стыков и трещин. Причем она одинаково хорошо крепится к разным материалам. Помимо этой способности, пена имеет разные характеристики, такие как звуко- и теплоизоляция. Благодаря этому её активно используют при установке окон и дверей, для заполнения щелей в кровле, для заделки отверстий в трубопроводных системах отопления, водоотведения или канализации, а также для склеивания изоляционных материалов со стенами в помещениях.

Как правильно пользоваться монтажной пеной

Многие проблемы в работе с монтажной пеной кроются именно в неправильном её использовании. Многие игнорируют инструкцию по применению, чего делать категорически нельзя, а впоследствии жалуются на некачественную пену или недобросовестного производителя. Чтобы этого не произошло, заранее ознакомьтесь с инструкцией на баллоне и соблюдайте правила применения.

Основные из них:

Лучше всего применять пену в теплое время года. Именно тогда пена застывает быстрей и проще.
Используйте при работе перчатки.
Для маленьких щелей, размером в сантиметр пена не подойдет. Она сильно расширяется и создаст тем самым вам больше проблем, чем пользы. Слишком большие щели, около 9 сантиметров, требуют наоборот суживания, которое можно произвести пенопластом, вставками или простыми кирпичами.
Очищение отверстия от грязи и мусора – необходимый этап при работе с пеной. После этого поверхность нужно увлажнить.
Производя работу, нужно держать баллон вверх дном. В таком положении происходит лучшее смешения компонентов и пена выходит из баллона быстрей и проще.

Высохшую и срезанную пену следует покрывать слоем защиты от солнца и дождя. Для этого используют краску, шпатлевку, цемент или другие подобные материалы.
Следует помнить, что монтажная пена – это не влагоустойчивый материал. Также на нее негативно влияют солнечные лучи.
Работайте пеной аккуратно. С некоторых поверхностей удалить пену достаточно сложно.
Помните, что пена способна увеличиться в два-три раза. Этот факт нужно учитывать особенно при работе с не слишком крепкими конструкциями.

как правильно использовать, виды и особенности

Пенополиуретановый герметик, именуемый монтажной пеной, предназначен для соединения между собой отдельных элементов, изготовленных из разных материалов. С его помощью создают конструкции, которые используются внутри помещений и снаружи.

Также применение материала позволяет герметизировать швы и заполнять имеющиеся полости. Чаще всего его использование можно встретить при монтаже оконных рам и дверных коробок. Его использование гарантирует долговечность конструкций.

Пена не разрушается и не теряет прочность на протяжении длительного времени. Важно только защитить ее верхнюю поверхность от воздействия разнообразных внешних факторов.

При затвердении состав расширяется благодаря наличию полимера. Реакция полимеризации запускается в момент соприкосновения с воздухом или влагой. Коэффициент расширения у продукции разных брендов отличается. Поэтому эту особенность важно учитывать при подборе состава для выполнения каждого конкретного вида работ.

Виды монтажной пены и ее особенности

Первоначально монтажную пену классифицируют по способу выхода из баллона. Она бывает с трубкой-адаптером, т.е. любительской, предназначенной для использования с пистолетом – профессиональной. По температуре нанесения различают такие типы:

летняя от +5 ^оС до+35 ^оС,
всесезонная от -10 ^оС до +30 ^оС,
зимняя от -18 ^оС до +30 ^оС.

Важно строго соблюдать температурный режим использования монтажного материала. Только в этом случае получится обеспечить прочность и долговечность соединений.

Подготовка монтажной пены к работе

Материал является готовым к использованию. Если куплен баллон с трубкой, его необходимо встряхнуться в течение 30 секунд или немного больше. Далее присоединить переходник и вскрыть. После таких простых манипуляций можно приступать к работе.

При выборе в пользу профессионального материала, понадобится дополнительно приобрести монтажный пистолет для его укладки. Такое оборудование гарантирует скорость и простоту нанесения.

Рекомендовано перед началом работ одеть спецодежду и перчатки, т.к. состав после застывания очень сложно удаляется с человеческой кожи и ткани. Подготовка простая и не требует много времени. Работать с пеной несложно, а создаваемые таким образом конструкции служат на протяжении длительного времени.

Нанесение пены

Поверхность, которую планируется запенить, необходимо очистить от загрязнений. Чтобы материал быстрее схватывался, лучше немного смочить водой. Тогда отвердение произойдет быстрее и получится готовая конструкция. Чтобы газ, находящийся в баллоне, быстрее выдавливал материал, рекомендуется при выполнении запенивания держать баллон днищем вверх. Это также поспособствует процессу ускорения работ. Что гарантирует возможность получить всю пену, находящуюся в упаковке.

Предпочтительнее запенивать щели, ширина которых не превышает пяти сантиметров. Если она больше, рекомендовано использовать полистирол. Выбор в его пользу поможет снизить стоимость работ. Если пены в щели будет слишком много, может произойти чрезмерное расширение, вследствие которого конструкция после застывания деформируется.

Работы выполняют, как правило, снизу-вверх. Заполнение щели рекомендуется делать на 1/3. Если работы будут проводиться в зимнее время, то баллон предварительно держат в ведре с теплой водой. Материал полезно немного подогреть, чтобы ему ничего не мешало выходить из упаковки. Рекомендованная рабочая температура составляет 30-40 ^оС. Читайте рекомендации производителя, которые зависят от состава.

После запенивания поверхность также можно взбрызнуть водой. Это ускорит отвердение. Если работы выполняются при минусовых температурах, от использования воды лучше отказаться, т.к. она замерзнет и не окажет желаемого эффекта.

Бывает, что случайно монтажный материал попадает на поверхность двери или окна, мебели, падает на пол и пр. Важно незамедлительно взять тряпку, смочить ее в специализированном растворителе и отмыть состав. Ни в коем случае нельзя давать ей застыть, т.к. после отвердения устранить его будет совсем непросто. Если же работать аккуратно, то таких проблем не возникнет.

Всего через тридцать минут монтажный материал готов к удалению излишков. Как только эти работы будут выполнены, можно переходить к оштукатуриванию. Для удаления излишков удобно использовать строительный нож или ножовку по дереву. Такой простой инструмент поможет быстро выполнить необходимые работы. Полное схватывание монтажного материала происходит примерно через восемь часов.

Особенности использования в зимнее время

Температурный режим использования имеет непосредственное влияние на прочность соединения при помощи пены. Летние марки слишком долго застывают при морозе. Также минусовая температура существенно замедляет выход материала из баллона. Вторым важным фактором является количество влажности в воздухе. Чем она ниже, тем дольше будет происходить отвердение. Зимние составы отличаются от летних наличием дополнительных компонентов. Они предотвращают все вышеописанные проблемы и помогают материалу быстро застыть и обрести необходимую прочность.

Летний монтажный материал рекомендовано использовать при температурном диапазоне окружающего пространства от +5^оС до +35^оС. В таком случае состав демонстрирует все лучшие качества, заложенные производителем. Им легко работать, а процесс застывания занимает минимум времени. Существуют температурные показатели для использования всесезонного материала, а зимний стоит применять до -18^оС. Зимнему составу присущи следующие важные качества:

быстрое отвердевание;
не крошится на морозе;
быстрый выход из баллона;
эффективное заполнение швов и полостей;
имеет оптимальный коэффициент расширения.

Летние составы в отличие от зимних практически не расширяются при отрицательных температурах. Если говорить о монтаже оконных рам, зимнюю пену можно использовать вне зависимости от сезона. Эта важная особенность ценится профессионалами и покупается чаще.

Если при морозе применять летний или всесезонный материал, важно учитывать, что первым рекомендуется работать при температуре до -10^оС. При большем морозе рекомендовано отдавать предпочтение морозостойким составам. Применение летней при морозе является недопустимым.

Перед тем, как работать с зимним материалом, следует ознакомиться с рекомендациями производителя. Основными правилами использования являются следующие:

если материал с мороза, лучше дать ему постоять в помещении или, как уже говорилось, нагреть в ведре с водой;
перед использованием необходимо встряхнуть;
полы и подоконники лучше накрыть, чтобы не пришлось очищать состав;
важно удалить пыль, строительный мусор и наледь;
если работа происходит послойно, между временем нанесения понадобится выждать 3-8 часов;
избавиться от излишков получится уже через 24 часа.

Защитить застывший состав от разрушения можно при помощи герметика, шпатлевки или же откоса. Этот этап является обязательным. В противном случае не избежать преждевременного разрушения вследствие негативного влияния окружающей среды.

Не храните материал на морозе. Также важно не разогревать баллоны, используя электроплиту или открытый огонь. В зимнее время основной проблемой является слишком медленный выход материала. Следовательно, рекомендуется разогревать упаковки.

Как очистить инструмент и одежду от монтажной пены

Любая монтажная пена независимо от сезонности очень плохо очищается с любой поверхности и одежды. Поэтому рекомендуется работать в перчатках, спецодежде, а все поверхности, которые теоретически можно запачкать, закрывать клеенкой или газетами. Такие простые действия помогут не запачкать себя или рабочую зону, а это избавит от дополнительного объема работ.

Если так произошло, что состав попал на работника или какую-либо поверхность, важно не медлить. Продаются специализированные очистители монтажной пены. Понадобится намочить ими ткань, чтобы удалить загрязнение. Важно не медлить, чтобы не позволить составу застыть. В противном случае удаление станет затруднительным. Поэтому профессионалы при покупке монтажного материала сразу приобретать и растворитель, чтобы он всегда был под рукой. Такой подход к организации работ позволит создать условия для быстрого устранения загрязнений.

Выбор надежной монтажной пены

Данная информация взята с сайта компании «РДС Строй» https://rdstroy.ru
Со страницы https://rdstroy.ru/akademia-rds/kafedra-ustanovki-okon/vybor-nadezhnoy-montazhnoy-peny/

Во время проведения ремонта, будь то жилое здание или производственное помещение, практически всегда используется монтажная пена. Данный материал является универсальным средством, которое поможет при монтаже окон и дверей, заполнить щели и пустоты, а так же выступит в роли дополнительного утеплителя.

Виды монтажной пены

В зависимости от состава монтажная пена бывает двух видов:

однокомпонентная – действующим веществом выступает форполимер, который по сути является полиуретановым герметиком. Функцию пенообразователя выполняет смесь сжиженных газов;
двухкомпонентная – действующим веществом выступает преполимер, в котором растворен пропеллен, роль вспомогательных средств выполняют катализаторы и стабилизаторы. Отличие этих составов в том, что их нужно смешивать непосредственно перед применением в строго определенной пропорции.

По способу применения монтажные пены делятся на:

бытовую, которая поставляется с пластиковым аппликатором;
профессиональную, для которой необходимо дополнительно приобрести специальный монтажный пистолет.

Монтажная пена имеет высокую адгезию с бетоном, кирпичом, деревом, пластиком и другими строительными материалами. Практически отсутствует сцепление с изделиями с тефлоновым покрытием и схожими по свойствам материалами.

На что обратить внимание при выборе монтажной пены?

Состав. В зависимости от предназначения выбирают одно- или двухкомпонентные смеси.
Расход. Он измеряется в литрах. Максимально возможный выход пены во многом зависит от влажности воздуха, температуры окружающей среды, способа нанесения (аппликатор/пистолет).
Плотность. После расширения и затвердевания материал должен иметь мелкоячеистую однородную структуру.
Адгезия. Качественная пена при нанесении не должна растекаться по поверхности, а прочно зафиксироваться на ней.

Температурные условия окружающей среды.

В зависимости от времен года монтажные пены могут иметь несколько формул:

Летняя.
Зимняя.
Всесезонная.

Если на улице температура воздуха не ниже +5°С, то оптимальным вариантом станет летняя монтажная пена. Она прекрасно справляется со своими задачами при температуре от +5 до +25°С.

В зимний период отличным выбором будет монтажная пена для применения при низких температурах. Рекомендованная температура применения зимней монтажной пены до -10°С. Так же, у некоторых производителей, есть монтажная пена с особой формулой, которая позволяет применять продукт в более суровых условия и ее можно применять до -25°С.

Так же большим спросом пользуются всесезонные монтажные пены. Они подходят для работы при температуре до -5 °С.

КАТАЛОГ МОНТАЖНОЙ ПЕНЫ

С уважением,

Команда Факультета Внешней отделки

#РДС-Академия

Пенополиуретан

– Определение, структура, свойства и применение

Полимер, который представляет собой композицию органических элементов, соединенных карбаматными звеньями, называется пенополиуретаном. Большинство полиуретанов не плавятся при нагревании и, следовательно, являются термореактивными полимерами, но также существуют термопластичные полиуретаны.

Эти полимеры обычно и традиционно создаются реакцией ди- или триизоцианата с одним полиолом. Некоторые другие материалы также добавляются для поддержки, чтобы изменить свойства полимера или обработку полимера.

Поскольку пенополиуретаны состоят из двух видов мономеров, которые полимеризуются один за другим, они классифицируются как чередующиеся сополимеры. И полиолы, и изоцианаты, используемые для получения полиуретанов, в среднем содержат две или более двух функциональных групп на каждую молекулу.

На следующем изображении показан синтез полиуретана и полиуретановой структуры:

Изображение будет скоро загружено

Сырье для производства полиуретана

Изоцианаты, широко используемые для производства полиуретана, – это ароматические диизоцианаты, метилендифенилдиизоцианат (МДИ) и толуолдиизоцианат. (TDI).

MDI и TDI дешевле по сравнению с другими изоцианатами и гораздо более реакционноспособны. Промышленные MDI и TDI представляют собой просто смеси изомеров, и первые содержат полимерные материалы. Эти соединения можно модифицировать путем их частичной реакции с полиолами или другими материалами, чтобы уменьшить их летучесть (и, следовательно, токсичность), снизить их точки замерзания для облегчения обращения с ними и улучшить характеристики получаемых полимеров.

Полиолы могут быть полиэфирполиолами или полиэфирполиолами.Первый образуется в результате реакции эпоксидов с соединениями, содержащими активный водород, а второй – в результате поликонденсации многофункциональных полигидроксисоединений и карбоновых кислот. Эти соединения можно разделить на категории в зависимости от их конечного использования. Полиолы с высокой массой (молекулярная масса от 2000 до 10000) используются для создания гибких пенополиуретанов, а полиолы с низким весом используются для изготовления жестких изделий.

Кроме того, из-за интереса к «зеленым» продуктам существует спрос на полиолы, изготовленные из растительных масел. Для получения полиолов используются различные виды масел, таких как семена хлопка, клещевины, сои и семян нима. Эти растительные масла созданы для работы по-разному и модифицированы до простых полиэфиров, полиэфиримидов, алкидов и т. Д. Жирные кислоты или димеры жирных кислот являются немногими возобновляемыми источниками для производства полиолов.

Удлинители цепи (f = 2) и сшивающие агенты (f> = 3) представляют собой гидроксильные соединения с концевыми аминогруппами, которые играют важную роль в морфологии полимеров эластомеров, полиуретановых волокон, адгезивов и специфических микропористых пен и пен для кожи.Природные свойства этих веществ достигаются в результате разделения фаз мягких и твердых сегментов сополимера таким образом, что домен твердой части уретана обеспечивает поперечные связи между доменом мягкой части аморфного сложного полиэфира или простого полиэфира.

Катализаторы полиуретана можно разделить на две большие категории – кислотные амины и основные амины. Катализаторы на основе третичного амина работают за счет улучшения нуклеофильности диольного компонента. Оксиды, карбоксилаты алкилолова и оксиды меркаптидов действуют как мягкие кислоты Льюиса, ускоряя образование полиуретана.

Традиционными катализаторами на основе основных аминов являются триэтилендиамин, диметилциклогексиламин, диметилэтаноламин и т. Д., А дилаурат дибутилолова является классическим кислотным катализатором Льюиса.

Эти составы используются для характерной модификации непененных и пенополиуретановых полимеров. В пенополиуретане поверхностно-активные вещества регулируют размер ячейки, эмульгируют жидкие элементы, стабилизируют структуру ячейки для предотвращения подповерхностных пустот и разрушения.

Изучив сырье, перейдем к свойствам полиуретана.

Свойства полиуретана

Свойства полиуретана можно разделить на физические и химические, и они следующие:

Физические свойства пенополиуретана

Между полиэфирными и полиэфирными пенами последние обладают высокой прочностью на разрыв. прочность, твердость и удлинение при разрыве. Следовательно, они обладают значительной стойкостью к истиранию. Низкая упругость пен полиэфира также полезна для упаковочных целей.

Эти пены обладают высокой устойчивостью к растворителям, а пены из полиэфира особенно устойчивы к растворителям для химической чистки.

Под воздействием УФ-излучения пенополиуретан может обесцветиться. Степень пожелтения зависит от интенсивности излучения. Но пожелтение полимера не оказывает заметного влияния на физические свойства пенополиуретана.

Кроме того, не желтеющие пены также могут быть изготовлены с использованием алифатических изоцианатов, но они более дорогостоящие, чем обычные.

Химические свойства пенополиуретана

При окислении пенополиуретан образует азотную кислоту, диоксид углерода и воду.Взгляните на химическую реакцию ниже:

6C27h46N2O10 + 185O2 🡪 162CO2 + 106h3O + 4HN3

Производство полиуретанов

Эти полимеры получают путем смешивания двух или более чем двух потоков жидкости. Поток полиола включает поверхностно-активные вещества, катализаторы, вспениватели и другие. Вся смесь называется «смесью смол» или «смолой». Добавки к смеси смол могут состоять из сшивающих агентов, удлинителей цепи, поверхностно-активных веществ, вспенивающих агентов, антипиренов, наполнителей и пигментов.Полиуретаны могут иметь различную твердость и плотность, варьируя изоцианаты, добавки или полиолы.

Области применения пенополиуретана

Полиуретан используется в различных сферах, в которых три четверти всего мирового потребления приходится на пенополиуретан.

На рынках доступны как гибкие, так и жесткие пеноматериалы. Пенопласт размещается на обратной стороне других материалов, например, гибкие материалы размещаются за обивочной тканью в бытовой и коммерческой мебели.

Гибкие пены создаются путем смешивания диизоцианатов, полиолов, вспомогательных вспенивающих агентов, катализаторов и других добавок, а затем позволяют пене свободно расти. Помимо мебели, они используются для изготовления ковровых подушек, автомобильных сидений, набивки матрасов и т. Д.

С другой стороны, жесткие пенопласты помещают между пластиковыми листами, металлами, морозильниками и холодильниками.

Использование полиуретанов также увеличивается в швейном секторе. Например, его используют для облицовки чашек пивного бара.Еще одно применение пенополиуретана – это изготовление различных губок для ванной и кухни.

Некоторые другие области применения пенополиуретана:

Высокоэластичное седло из гибкого пенопласта.
Жесткий пенопласт для изоляционных панелей.
Прокладки и уплотнения из микропористой пены.
Долговечные эластомерные шины и диски.
Резиновые втулки автомобильной подвески.
Ковровое покрытие.

Примечание. Гибкий пенополиуретан подлежит вторичной переработке.

Меры безопасности и здоровье

Полностью прореагировавшие полиуретановые полимеры химически инертны. Управление по безопасности и гигиене труда (OSHA) или Американская конференция государственных промышленных гигиенистов (ACGIH) не установили каких-либо пределов воздействия полимера; OSHA также не регулирует канцерогенность.

Полиуретаны представляют собой горючие твердые вещества и могут воспламениться при воздействии открытого пламени.При разложении в огне он может выделять значительные количества цианистого водорода, монооксида углерода, оксидов азота, изоцианатов и других токсичных продуктов. Поскольку материал легковоспламеняющийся, его необходимо обрабатывать антипиренами (особенно для мебели), потому что все они вредны.

Знаете ли вы?

В Калифорнии был выпущен Технический бюллетень 117 2013, разрешающий максимальное количество пенополиуретана для успешных испытаний на воспламеняемость без использования антипиренов.

Тем не менее, Институт политики экологических наук заявил, что не запрещает их использование, хотя новый стандарт может быть соблюден без антипиренов.Потребители могут поискать бирку TB117-2013 на мебели и уточнить у продавцов, не содержат ли продукты антипиренов, если они хотят уменьшить их воздействие в домашних условиях.

Изоцианаты и смеси жидких смол могут содержать регулируемые или опасные компоненты. Известно, что первый вызывает кожные и респираторные аллергические реакции. Кроме того, гликоли, фосфаты и амины, доступные в распыляемой полиуретановой пене, также опасны.

Биоразложение и гидролиз

Полиуретаны могут рассыпаться в результате гидролиза.Пример такой проблемы – обувь, оставленная в шкафу, вступает в реакцию с влагой воздуха.

Песталотиопсис – эквадорский гриб, два вида которого могут биоразлагать полиуретан в аэробной и анаэробной среде, обнаруженной у основания свалок. Также есть сообщения о деградации предметов из полиуретана в музеях. Полиуретаны на основе сложного полиэфира более склонны к биоразложению под действием грибков, чем полиуретаны на основе простого полиэфира.

Сделай сам

Выберите правильный вариант относительно следующих предложений –

i) Полиуретан химически инертен.

ii) Полиуретановые полимеры не поддерживают горение.

а) верно и неверно б) оба верны в) оба неверны г) ложно и верно

Пенополиуретан – важный полимер, который имеет множество применений в повседневной жизни. Но вы также должны иметь в виду, что это химическое вещество, которое поддерживает горение и может выделять токсичные газы. Если вы хотите узнать больше о других темах химии, загрузите приложение Vedantu сегодня и получите доступ к учебным материалам и онлайн-руководствам.

Типичный состав пенополиуретана | Скачать таблицу

Переработка любого вида пластика для превращения его в ценные продукты – одна из основных проблем современного общества. Кроме того, если бы сам процесс переработки был экологически чистым, это было бы большим достижением. В этой статье рассматривается пройденный путь от первых попыток повторного использования обрезков полиуретана (ПУ) в качестве наполнителя для подушек до последних химических маршрутов с использованием экологически чистых средств вторичной переработки. Полиуретан является 6-м наиболее часто используемым полимером в мире с объемом производства 18 миллионов тонн в год, что означает ежедневное производство полиуретановых изделий объемом более 1 миллиона кубических метров, что эквивалентно объему Эмпайр-стейт-билдинг.Термостабильная природа большинства полиуретановых материалов сделала их предпочтительным решением для их вторичной переработки. Среди них гликолиз – тот, которому уделяется больше внимания с промышленной точки зрения, поэтому в данном обзоре он рассматривается. Однако имеющиеся в литературе обзоры не уделяют особого внимания гликолизу, а лишь дают поверхностное описание процесса. Тем не менее, в настоящем обзоре научная литература по гликолизу полностью рассмотрена, обновлена и упорядочена в соответствии с типом переработанного полиуретана.Кроме того, другие основные процессы рециркуляции химических веществ также пересматриваются в более широком и глубоком смысле, чем в предыдущих подходах к этой теме. Более того, очень важно учитывать, что некоторые из этих технологий, которые были описаны в литературе как многообещающие технологии в лабораторном масштабе, в настоящее время являются коммерческими процессами, выполняемыми в промышленном масштабе. По этой причине важно отметить, что настоящий обзор включает в себя не только подробное описание современной научной литературы по этому вопросу, но также включает подробный обзор прошлого и опыта работы на пилотных установках и промышленных объектах, включая несколько патентов, который никогда не освещался в современной литературе.Более того, в этом обзоре также описаны самые последние исследования, в которых неочищенный глицерин (субпродукт биодизеля) был использован в качестве экономичного, устойчивого и экологически чистого расщепляющего агента, что должно привести к промышленной имплантации расщепленного гликолиза в ближайшем будущем, обеспечивая высокое качество. восстановленные продукты, которые могут быть заменены на сырье при синтезе новых специальностей полиуретана. Более того, этот обзор предназначен для того, чтобы любой читатель мог знать и понимать реакции, участвующие в химии полиуретана и рециркуляции, основные типы полиуретанов и основы стратегий рециркуляции, чтобы понять, каковы преимущества и недостатки каждого процесса рециркуляции. отправная точка для поиска новых выгодных альтернатив с экологической, технической и экономической точек зрения.Более широкий контекст. В этой статье рассматриваются основные достижения в области рециклинга полиуретана (ПУ), от лабораторных и академических процессов до пилотных заводов и промышленных масштабов, включая наиболее важные патенты в этой области. В отличие от других широко используемых пластмасс, полиуретаны представляют собой не полимеризационные, а конденсационные полимеры, синтезированные из полиолов и изоцианатов. Широкое разнообразие полиолов и изоцианатов позволяет синтезировать множество различных соединений, охватывающих широкий спектр применений. Как прямое следствие их коммерческого успеха, в последние десятилетия все большее количество отходов полиуретана утилизируется путем захоронения. К таким отходам относятся не только изделия после потребления, но и отходы производства плит, которые могут достигать 10% от общего объема производства пенопласта. Тем не менее, массовое соблюдение законов об окружающей среде указывает на новый путь в секторе удаления полимерных отходов, основанный на переработке полимеров, и этот факт сделал исследования в области обращения с отходами одной из самых плодотворных тем в настоящее время.Фактически, процессы рециркуляции полимеров привлекают все большее внимание исследователей и промышленных кругов как прямой результат соблюдения законодательства об охране окружающей среды. Следовательно, важно разработать новые экологически устойчивые процессы переработки с целью сохранения природных ресурсов, сокращения количества отходов, размещаемых на свалках, и повышения устойчивости для будущего поколения.

Контроль воспламеняемости и механических свойств пенополиуретана путем изменения состава многослойных нанопокрытий на основе глины

Это исследование представляет собой тщательную оценку послойных (LbL) покрытий на основе глины, предназначенных для снижения воспламеняемости полимерных материалов.Путем систематического изменения рецептуры базового покрытия была выявлена идеальная комбинация свойств покрытия, которая обеспечивает быстро развивающееся покрытие с оптимальным балансом воспламеняемости, механических и физических характеристик на сложной трехмерной пористой основе, пенополиуретане (ППУ). Используя уникальный подход трехслойной сборки (TL), рост покрытия был значительно ускорен концентрацией полимера (поли (акриловая кислота) (PAA) / разветвленный полиэтиленимин (BPEI)) в составе.Однако для значительного снижения воспламеняемости без ущерба для других эксплуатационных характеристик критически важной была концентрация суспензии антипирена в виде наночастиц (nanoFR, глина). Это исследование привело к наиболее значительному снижению воспламеняемости ППУ с использованием технологии LbL без ущерба для каких-либо механических или физических свойств ППУ. Более конкретно, было достигнуто снижение максимальной скорости тепловыделения (pHRR) и средней скорости тепловыделения (aHRR) на 33% и 78% соответственно.Это снижение воспламеняемости по крайней мере в два раза более эффективно, чем коммерческие антипирены и другие покрытия LbL FR для PUF. Ожидается, что выводы, полученные в результате этого исследования, ускорят разработку других покрытий LbL независимо от предполагаемого применения.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент.

.. Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

Пенополиуретан (ППУ) Техническая информация

Пенополиуретан

– один из основных компонентов предизолированных опор для труб, производимых компанией Piping Technology & Products.Полиуретан отличается от большинства пластиковых материалов тем, что его можно адаптировать для удовлетворения различных требований к нагрузке в различных областях применения. Пенополиуретан получают путем взаимодействия ди- или полиизоциануратов в равном соотношении с полиолами в присутствии воды, которая действует как вспениватель. Полиизоцианураты образуются при смешивании с полиолом более высокого соотношения ди- или полиизоцианата. Все жесткие пенопласты, изготовленные из полиизоциануратных систем, содержат какую-либо форму полиуретана, и их можно назвать пенополиуретаном. Физические свойства очень мало различаются при высоких плотностях. Пенополиизоцианураты используются там, где требуется стабильность размеров более 200 ° F. Однако для криогенных применений, где изоляция вашего трубопровода не подвергается воздействию высоких температур, PUF является приемлемой заменой.

Обычный метод, используемый для изменения грузоподъемности, – это изменение плотности. В компании Piping Technology and Products мы предлагаем 10 фунтов. / фут3, 14 фунтов / фут3 и 20 фунтов./ фут3 плотности.

Плотность изменяется при изменении количества вспенивателя (содержания воды). Плотность полиуретана уменьшается с увеличением содержания воды (см. Рис. 1). Это соотношение можно представить следующим образом:

W = 3,706 / D ^1,126

Где: W =% содержания воды
D = плотность пены (фунты / фут3)

Помимо плотности, на прочность жесткого пенополиуретана также влияют многие факторы, такие как катализатор, поверхностно-активное вещество, тип смешивания, тип вспенивающей системы: базовый полиол и изоцианат, а также влияние каждого из них на пену. клеточная структура.
Жесткие пенополиуретаны обычно имеют упругую область, в которой напряжение почти пропорционально деформации. Они не совсем следуют закону Гука (напряжение пропорционально деформации), потому что кривая имеет очень слегка S-образную форму. На рис. 2 это подробно показано.

Полиуретан анизотропен, или полиуретан прочнее в направлении подъема пены. В компании Piping Technology and Products анизотропный характер или направленные свойства нашего полиуретана уменьшаются за счет перегрузки формы, используемой для изготовления полиуретана.Перегружая пресс-форму, мы можем контролировать структуру ячеек и обеспечивать однородные физические свойства. Зависимость между прочностью на сжатие и плотностью пены представлена на рис. 3.

Полиуретан – термореактивный материал; однако он немного размягчается при повышении температуры и несколько затвердевает при очень низких температурах. Размягчение при высоких температурах влияет на полиуретан двумя способами: (а) потеря прочностных свойств и (б) изменение размеров пены (особенно пены низкой плотности). Низкие температуры, как правило, очень мало влияют на свойства полиуретана, кроме того, что они делают его немного более твердым и хрупким. См. Рис. 4 для этих эффектов.

Жесткие пенополиуретаны имеют относительно большое количество поперечных связей при расширении пены. Наши поставщики неочищенных химикатов контролируют степень сшивки по функциональности (более высокая функциональность дает больше сшивок) и молекулярной массе компонентов в смеси. Жесткие ячейки обеспечивают прочность налитой пены, а внутреннее пространство обеспечивает низкую теплопроводность.Вода используется в качестве вспенивающего агента для пены в этом диапазоне плотности от 10 до 40 фунтов.

Взаимосвязь между температурой, теплопроводностью и плотностью пенополиуретана показана на рис. 5.

Зависимости плотности пены от ее упругих модулей при сжатии, прочности на разрыв, упругих модулей при растяжении и прочности на сдвиг приведены на рис. С 6 по 9 соответственно. Пожалуйста, смотрите следующие кривые. 2) СДВИГ (плоский 1/8 ″ thk.3) ПОГЛОЩЕНИЕ ВОДЫ (%) PUF (10 фунтов / куб. Фут) 200,00 400,00 300,00 6 000,00 95,00 -300,00 0,08 0,1600 180,00 0,1157 0,22 PUF (14 фунтов / куб. Фут) 300,00 600,00 500,00 11 000,00 95,00 -300,00 0,12 0.2000 200,00 0,1736 0,18 PUF (20 фунтов / куб. Фут) 500,00 1,100,00 600,00 20 000,00 95,00 -300,00 0,14 0,2500 400,00 0,2893 0,13

% PDF-1.5 % 1 0 объект > эндобдж 2 0 obj > поток конечный поток эндобдж 3 0 obj > / Шрифт >>> / MediaBox [0.z4: vW “, ŇX – #) ~ u / kBѭx3 _] \ ǋ4jb

Последние достижения в области материалов | Влияние старения, стерилизации и состава на деградацию пенополиуретана

Открытый доступ Оригинальное исследование

Сэм Т. Бриггс ¹, Мэри Бет Б. Монро ³, Марк А. Вежбицки ¹, Сайеда Марзия Хасан ², Дункан Дж. Мейтленд ^{1,2, *}

Биомедицинская инженерия, Техасский университет A&M, Колледж-Стейшн, Техас 77843, США
Shape Memory Medical, Inc., Санта-Клара, Калифорния 95054, США
Биомедицинская и химическая инженерия, Сиракузский университет, Сиракус, Нью-Йорк 13244, США

* Для корреспонденции: Дункан Мейтленд

Академический редактор: Хоссейн Хоссейнхани

Поступила: 05.04.2021 | Принята к печати: 4 июня 2021 г. | Опубликован: 25 июня 2021 г.

Последние достижения в материалах 2021 , том 3, выпуск 2, DOI: 10,21926 / об / мин.2102025

Рекомендуемое цитирование: Briggs ST, Monroe MBB, Wierzbicki MA, Hasan SM, Maitland DJ. Влияние старения, стерилизации и состава на деградацию пенополиуретана. Последние достижения в области материаловедения 2021 ; 3 (2): 15; DOI: 10.21926 / об / мин.2102025.

© 2021 Авторы. Это статья в открытом доступе, распространяемая на условиях лицензии Creative Commons by Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе или любом формате при условии правильного цитирования оригинальной работы.

Абстракция

Полимеры с памятью формы (SMP) – очень привлекательные материалы для медицинских устройств. В частности, пены SMP в настоящее время используются в качестве эмболических устройств для периферических и церебральных сосудов. Чтобы гарантировать надлежащее функционирование и безопасность этих материалов в их предполагаемых применениях, важно понимать, как технологические обработки, такие как старение, стерилизация и состав пены, могут влиять на их разложение.Здесь пенопласты SMP обрабатывались с соответствующими технологическими параметрами, а влияние на разложение наблюдали с помощью гравиметрических, химических и морфологических исследований. Было показано, что ускоренное термическое старение влияет на скорость разложения материала в окислительных исследованиях в реальном времени. Стерилизация проводилась с помощью облучения электронным пучком (Е-пучок) с высокими и низкими дозами, обычно используемыми в промышленности, и не оказала значительного влияния на профили разложения пены. Эти результаты помогают обосновать надлежащее лечение устройств для эмболизации пеной SMP, чтобы гарантировать их безопасность и эффективность.

Ключевые слова

Деградация; старение; стерилизация; память формы

1. Введение

Деградация – жизненно важный фактор при разработке любого имплантируемого медицинского устройства. Если материал разлагается слишком быстро, он может не обеспечивать необходимую механическую поддержку или производить высокие концентрации цитотоксических побочных продуктов [ 1 , 2 ]. Если он разлагается слишком медленно, он может препятствовать замещению или врастанию нативными тканями.По этой причине большая работа проводится для понимания профиля разложения биоматериалов, используемых в медицинских устройствах. Многие факторы могут влиять на профиль разложения материала способами, которые могут изменить характеристики in vivo , включая условия обработки, стерилизацию, обращение и хранение. Понимание влияния этих факторов на профиль деградации необходимо для достижения клинического успеха имплантированных материалов [ 3 ].

Полиуретаны обладают рядом полезных характеристик для биомедицинских применений, таких как биосовместимость, прочность и технологичность [ 4 ].Они использовались в различных устройствах, от катетеров до электродов кардиостимуляторов, и продолжают изучаться для использования в новых устройствах. Кроме того, некоторые полиуретаны могут проявлять эффект памяти формы [ 5 ]. Полимеры с памятью формы (SMP) могут быть изготовлены в первичной форме, которую можно деформировать во вторичную форму, обычно при нагревании выше температуры перехода. При охлаждении во время деформации материал будет сохранять эту вторичную форму до тех пор, пока он снова не нагреется выше температуры перехода, когда происходит восстановление формы, вызванное термическим воздействием [ 6 ].Эта способность памяти формы может быть полезной для ряда приложений, от биоматериалов [ 7 ] до авиакосмической промышленности [ 8 ]. Недавно были достигнуты успехи в увеличении Tg SMP с высоким напряжением восстановления [ 9 ] и использовании композитов с памятью формы для электромагнитного экранирования [ 10 ].

Среди каркасов из SMP пены представляют особый интерес из-за высокого уровня сжимаемости и восстановления объема. А именно, пены SMP особенно полезны для минимально инвазивных процедур, при которых их можно сжать до низкопрофильной формы доставки, направить в желаемую область тела, а затем разложить до своей первичной, клинически значимой формы.Недавно пены SMP были одобрены для использования в качестве эмболических устройств в медицине (IMPEDE Embolization Plug, Shape Memory Medical, Inc.). Эти пористые пенополиаминоуретаны образуют извилистый путь для крови, инициируя каскад свертывания и служа каркасом для стабильного образования сгустка [ 11 ]. В предыдущих исследованиях изучались профили разложения in vitro, и in vivo, пен SMP. Эти исследования показали, что материалы устойчивы к гидролитической деградации (хотя были созданы вариации, учитывающие гидролиз), но подвержены окислительной деградации [ 11 , 12 , 13 ].Считается, что это разложение происходит за счет окисления третичных аминов во вспенивающихся мономерах. Ни в одном из этих предыдущих исследований не изучалось влияние общих параметров обработки, таких как стерилизация электронным лучом (E-луч) или старение, на пену SMP, оба из которых являются важными факторами для коммерциализации биоматериалов.

При стерилизации пен SMP следует учитывать их чувствительность к теплу и влаге. Для эмболических применений необходимо, чтобы материалы были стерилизованы в гофрированном, вторичном состоянии и чтобы они не были задействованы в процессе стерилизации.Таким образом, методы, использующие высокую температуру или влажность, такие как автоклавирование и традиционный оксид этилена, нежизнеспособны. Предыдущие исследования пен SMP сравнивали влияние обработки газа модифицированным оксидом этилена (EtO) и стерилизации электронным пучком на термомеханические свойства [ 14 ]. Они показали, что даже более низкие температуры и влажность при обработке модифицированного газа EtO по сравнению с традиционным EtO влияют на температуру стеклования материалов и вызывают преждевременное расширение упаковки.Стерилизация электронным пучком оказала минимальное влияние на термомеханические свойства. Гамма-излучение не использовалось в этом исследовании из-за опасений по поводу окислительного разложения [ 15 ].

Облучение электронным пучком является популярным методом стерилизации медицинских устройств и идеально подходит для пен SMP, поскольку его можно проводить при температуре окружающей среды и не добавляются потенциально цитотоксические химические вещества. Стерилизация электронным пучком работает путем создания концентрированного пучка электронов, который разрушает химические связи и ДНК, блокируя репликацию в клетках и микробах [ 16 ].Этот метод имеет небольшую глубину проникновения, но идеально подходит для материалов с низкой плотностью, таких как пена SMP. Дозировка, используемая для стерилизации, обычно составляет от 20 до 30 кГр с отраслевым стандартом, установленным на уровне 25 кГр (ISO 11137). Электронный пучок также обычно используется для образования поперечных связей в различных полимерах, поскольку он может изменять химические связи в основной цепи полимера, хотя требуемые дозировки обычно намного выше, чем те, которые используются для стерилизации [ 17 ]. Даже при низких дозах облучение электронным пучком может повлиять на структуру основной цепи полимера [ 18 ].Мюррей и др. исследовали влияние облучения электронным пучком в диапазоне от 5 кГр до 200 кГр на коммерческий полиуретан (Pellethane 2363 90A) и обнаружили, что даже при таких низких дозах, как 25 кГр, наблюдаемые изменения происходят в химической структуре, как измерено с помощью инфракрасного преобразования Фурье (FTIR). ) спектроскопия [ 19 ]. Канг и др. исследовали влияние стерилизации электронным пучком на деградацию in vivo β-трикальцийфосфата / поликапролактона, используя измерения объемной микрокомпьютерной томографии, и обнаружили, что стерилизованные образцы разлагаются быстрее, чем нестерилизованные образцы [ 20 ].Однако никаких исследований с пенопластом SMP не проводилось, чтобы определить, изменяет ли стерилизация электронным пучком материал таким образом, чтобы это влияло на профиль деградации.

Ускоренное старение – это широко используемый метод определения надлежащего срока хранения материала. Часто физические изменения материала измеряются в процессе старения, такие как колориметрические изменения [ 21 , 22 , 23 , 24 ], изменения механической прочности или целостности [ 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30 , 31 , 32 ], или термомеханические изменения температуры стеклования или плавления [ 27 , 33 ].Кроме того, химические изменения можно измерить с помощью FTIR и / или масс-спектроскопии. Ускоренное старение обычно достигается хранением материала при повышенной температуре. Этот процесс можно соотнести со старением в реальном времени на основе уравнения Аррениуса, которое гласит, что скорость химической реакции увеличивается с температурой [ 34 ]. Многие отраслевые стандарты основаны на этом уравнении, включая AAMI TIR 17 и ASTM F1980, в которых используется коэффициент скорости реакции Q10. Предыдущие исследования пен SMP изучали влияние старения на свойства памяти формы (фиксация деформации и восстановление) [ 35 ].Однако гравиметрические исследования деградации не проводились, чтобы гарантировать надлежащее функционирование устройства после старения.

В этом исследовании мы исследуем влияние стерилизации электронным пучком и старения на профиль деградации пен SMP, предназначенных для окклюзионных применений. Эти исследования направлены на обеспечение успеха и безопасности этих устройств после стерилизации и хранения.

2. Материалы и методы

2.1 Материалы

N, N, N ’, N’-тетракис (2-гидроксипропил) этилендиамин (HPED, 99%; Sigma-Aldrich Inc., Сент-Луис, Миссури, США), триэтаноламин (TEA, 98%; Sigma-Aldrich Inc., Сент-Луис, Миссури, США), триметил-1,6-гексаметилендиизоцианат, 2,2,4- и 2, 4,4-смесь (TMHDI, TCI America Inc., Портленд, Орегон, США), Vorasurf DC 198 (Dow Corning, Мидленд, Мичиган, США), Vorasurf DC 5943 (Dow Corning, Мидленд, Мичиган, США), DABCO T -131 (Evonik Industries AG, Эссен, Германия), DABCO BL-22 (Evonik Industries AG, Эссен, Германия), Ortegol 500 (Evonik Industries AG, Эссен, Германия) и деионизированная вода (DI) (ASTM Type II; LabChem , <1 мкСм / см) были использованы для изготовления пены в исходном состоянии.2-пропанол 99% (IPA) (VWR, Radnor, PA, USA) использовали для очистки пеной перед стерилизацией и старением. Для исследований гидролитического разложения использовали фосфатно-солевой буфер (PBS), порошок UPG (Amresco Inc., Солон, ОН) и гидроксид натрия (Sigma-Aldrich Inc., Сент-Лоус, Миссури). Раствор перекиси водорода, 50 мас.% В H ₂ O, стабилизированный (Sigma-Aldrich Inc., Сент-Луис, Миссури) разбавляли до желаемой концентрации (3% или 20%) в воде обратного осмоса и хранили при -4. ° C.

2.2 Синтез и обработка пены Пены

SMP были синтезированы с использованием многоступенчатого протокола, ранее описанного Hasan et al. [ 36 ]. Вкратце, преполимер изоцианата (NCO) был синтезирован с использованием молярных соотношений 60% HPED, 40% TEA и 100% TMHDI (H60) или 70% HPED, 30% TEA и 100% TMHDI (H70), с 43 мас.% гидроксильного (ОН) компонента. Смесь ОН была приготовлена с оставшимся массовым процентом HPED и TEA, вместе с катализаторами (DABCO T-131 и DABCO BL-22), поверхностно-активными веществами (Vorasurf DC198 и Vorasurf DC5943), открывателем ячеек (Ortegol 500) и деионизированной водой.Деионизированная вода использовалась в качестве химического вспенивающего агента для образования пузырьков диоксида углерода в результате реакции со свободными изоцианатами. Премикс NCO и компонент ОН смешивали с использованием скоростного смесителя (FlakTek Inc., Ландрам, Южная Каролина, США), и пенную смесь выливали в поддон. Полученную пену отверждали в вакуумной печи (Cascade Tek, Хиллсборо, Орегон) при 90 ° C в течение 10 минут. Пену SMP охлаждали до комнатной температуры (21 ± 1 ° C) с последующим 24-часовым холодным отверждением (21 ± 1 ° C) перед дальнейшей обработкой. В таблице 1 показаны массовые проценты каждого компонента, используемого для синтеза пены, а на рисунке 1 показана химическая структура мономеров, используемых для изготовления сетки SMP, и гипотетическая схема аморфной сетки.

Таблица 1 Массовая доля мономеров, использованных в процессе вспенивания.

Пенный состав	Массовый процент (мас.%)
Пенный состав	TMHDI	Ортегол 500	Т-131	БЛ-22	постоянного тока 198	постоянного тока 5943	HPED	ЧАЙ	Вода
100TMHDI HPED60 TEA40	63.07	0,51	1,26	1,89	2,48	4,47	16,58	7,53	2,21
100TMHDI HPED70 TEA30	63,73	0.53	0,51	0,64	2,52	4,55	19,55	5,71	2,25

Рис. 1 Молекулярная структура мономеров, используемых для создания основной цепи SMP и схемы полимерной сети.

Кубики пены (1 см x 1 см x 1 см) были вырезаны из основной массы пены и очищены в 1-литровых стеклянных сосудах с использованием одной 30-минутной промывки ультразвуком в деионизированной воде, двух 30-минутных промывок ультразвуком в 70% изопропиловом спирте (IPA). ) и четыре 30-минутных промывки ультразвуком в IPA. После каждой промывки растворитель удаляли, и сосуды наполняли свежим растворителем. Перед испытанием баллоны из пенопласта сушили при 100 ° C под вакуумом в течение не менее 12 часов, после чего их хранили в пластиковом контейнере для хранения с осушителем.

После очистки все кубики пены были упакованы и отправлены в SteriTek (Фремонт, Калифорния, США) и стерилизованы электронным лучом при 21, 25 или 31 кГр. Затем подлежащие старению пены были отправлены в Westpak Inc. (Сан-Хосе, Калифорния, США) для ускоренного выдерживания в течение 1 года. Этот ускоренный процесс старения соответствовал стандарту ASTM F 1980-07 с температурой старения 55 ° C в течение 40 дней. Время ускоренного старения (AAT) было рассчитано по следующей формуле, полученной из уравнения Аррениуса:

Ускоренное время старения $ (AAT) = \ frac {\ text {Желаемое реальное время} (RT)} {Q_ {10} \ left [\ left (T_ {AA} -T_ {RT} \ right) / 10 \ right ]}

долл. США

, где RT – желаемое реальное время, – температура ускоренного старения в ° C, – температура окружающей среды в ° C и – коэффициент старения.Была выбрана температура старения 55 ° C, поскольку это самая высокая температура, которой могут подвергаться пены перед началом перехода материала из стеклообразного состояния в каучуковое.

2.3 Деградация и гравиметрический анализ

Растворы окислительного разложения получали путем разбавления 50% H ₂ O ₂ в воде обратного осмоса до желаемой концентрации (20% H ₂ O ₂ для ускоренного анализа и 3% H ₂ O ₂ для анализа в реальном времени).Для растворов гидролитического разложения в реальном времени PBS готовили в воде обратного осмоса в соответствии с инструкциями производителя. Ускоренные гидролитические растворы (0,1 М NaOH) получали растворением гранул NaOH в воде обратного осмоса.

Все стерилизованные кубики пены (для пожилых и не-возрастных групп) были взвешены по прибытии для получения начального веса. Затем их поместили в маркированный стеклянный флакон, погрузили в 20 мл соответствующего раствора для разложения и инкубировали при 37 ° C. Уровни раствора проверяли ежедневно, а растворы меняли каждые три дня.Измерения массы проводились каждые 6 дней для ускоренных окислительных растворов, каждые 20 дней для окислительных растворов в реальном времени и каждые 14 дней (28 дней после 70-го дня) для всех гидролитических образцов. При измерении массы раствор для разложения декантировали, оставляя образец во флаконе. В каждую пробирку добавляли 20 мл этанола, и образцы оставляли на 3 минуты в этаноле перед декантированием этанола. Флаконы с образцами покрывали лабораторной салфеткой и сушили в вакуумной печи при 50 ° C в течение минимум 12 часов.После высыхания образцы вынимали из печи и измеряли массу на прецизионной шкале (разрешение 1 мг). Затем их возвращали в соответствующие флаконы и снова погружали в раствор для разложения.

Для образцов окислительного разложения взвешивание было остановлено, когда образцы развалились и их нельзя было больше вынуть из флакона, не вызывая значительного механического разложения или потери материала.

2.4 Морфологические и химические характеристики

Морфологические изменения наблюдались с использованием изображений сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), полученных в процессе разложения.Для изображений SEM тонкий срез (~ 1 мм) был взят из жертвенного образца и высушен в печи при 50 ° C. Затем его поместили на металлический стержень с помощью углеродной сажи и покрыли распылением в течение 60 секунд с использованием устройства для нанесения покрытий золотом Ted Pella Cressington 108 (Ted Pella Inc., Реддинг, Калифорния). Изображения были получены с использованием настольного сканирующего электронного микроскопа JEOL JCM-5000 Neoscope (JEOL USA Inc., Пибоди, Массачусетс) для наблюдения за любой структурной деградацией материалов.

Химические изменения в материале наблюдали с помощью инфракрасной спектрометрии с преобразованием Фурье с ослабленным полным отражением (ATR-FTIR).В день 0 и день 30 от жертвенного образца брали тонкий срез (2-3 мм), и спектры собирали с использованием инфракрасного спектрометра Bruker ALPHA (Bruker, Billerica, MA). Для каждого образца было выполнено 64 сканирования фона, а затем 32 сканирования образца. Спектры собирали в режиме поглощения с разрешением 1 см ^-1. Программное обеспечение OPUS использовалось для выполнения поправок к базовой линии и атмосферным условиям. Интенсивности пиков образцов во времени сравнивали с использованием пика углеродного скелета при 1243 см ^-1 в качестве базовой линии.

2.5 Статистический анализ

Все данные выражены как среднее ± стандартное отклонение среднего. Статистический анализ проводился в JMP с использованием непарных t-критериев Стьюдента с p <0,05, принятым в качестве статистической значимости. Для гравиметрических исследований влияния старения на деградацию N = 8 во всех временных точках, потому что жертвенные образцы для SEM и FTIR не были включены во взвешивание. Для гравиметрических исследований влияния стерилизации и состава на разложение жертвенные образцы включали во взвешивание до умерщвления на 30-й и 60-й день.Таким образом, для этих исследований N = 8 до 30-го дня, N = 7 с 36-60-го дня и N = 6 с 66-го дня до завершения.

3. Результаты

3.1 Характеристики пены

Перед обработкой старением или стерилизацией были собраны данные о размере пор и плотности для всех пен. Для пен H60 средний размер пор составлял 217,7 ± 99,8 мкм в осевом направлении и 221,4 ± 95,9 мкм в поперечном направлении при средней плотности 0,0378 ± 0,0047 г / см ^-3.Для пен H70 средний размер пор составлял 207,7 ± 86,3 мкм в осевом направлении и 187,5 ± 73,7 мкм в поперечном направлении при средней плотности 0,0447 ± 0,0067 г / см ^-3.

3.2 Влияние старения на деградацию

Мы впервые исследовали влияние старения материала на профиль разложения пен H60, стерилизованных при 25 кГр, при разложении в окислительных и гидролитических условиях. На рис. 2 показан профиль гравиметрического разложения состаренных и несостаренных пен в реальном времени и в ускоренных окислительных и гидролитических средах.Эти профили совпадают с ранее полученными результатами [ 11 ], показывая значительную деградацию в окислительной среде (Рисунок 2a) и незначительную деградацию в гидролитических условиях (Рисунок 2b). Кроме того, значительное изменение профиля деградации наблюдается между состаренными и не состаренными образцами при разложении в окислительном растворе в реальном времени (3% H ₂ O ₂), но не тогда, когда образцы разлагались в ускоренном (20 % H ₂ O ₂) раствор.

Рис. 2 (a) Гравиметрический анализ разложения пен H60 в 3% (в реальном времени) и 20% (ускоренном) растворах H ₂ O ₂.Планки погрешностей показывают одно стандартное отклонение от среднего. * указывают на статистическую разницу (p <0,05) между состаренными и не состаренными образцами в 3% H ₂ O ₂ в указанный момент времени. (b) Гравиметрический анализ разложения пен H60 в растворах гидролиза PBS (в реальном времени) и 0,1 М NaOH (ускоренный). Планки погрешностей показывают одно стандартное отклонение от среднего.

Спектры

FTIR пен были собраны на протяжении всего процесса разложения для исследования химических изменений.На рис. 3 показаны ИК-Фурье-спектры состаренных и несостаренных пен при окислительном и гидролитическом разложении. На рис. 3а показан сдвиг пика уретана при 1692 см ^-1 и потеря пика третичного амина при 1052 см ^-1, когда образцы разлагаются в окислительных растворах. Эти изменения в спектрах FTIR соответствуют ранее наблюдаемым явлениям [ 11 ], указывающим на разрыв связи C-N в третичных аминах. Рисунок 3b демонстрирует отсутствие химического разложения в гидролитических условиях без заметных изменений в спектрах FTIR между 0 и 30 днями.Не было заметных различий в спектрах FTIR между состаренными и несостаренными образцами ни по окислительной, ни по гидролитической деструкции.

Рисунок 3 (a) FTIR-анализ окислительно разложенных пен H60 на 0 и 30 день в 3% H ₂ O ₂. Пунктирная линия при 1692 см ^-1 указывает пик уретана пены дня 0 и показывает сдвиг влево пика уретана во время разложения. Пунктирная линия при 1052 см ^-1 указывает на третичный амин в пенах нулевого дня, который подвергается окислительной деструкции.(b) FTIR-анализ гидролитически разложенных пен в день 0 и день 30 в 0,1 М NaOH.

SEM-изображения пен были также собраны во время процесса разложения, чтобы показать морфологические изменения. На рис. 4 представлены СЭМ-изображения пен на 0 и 30 дни процесса разложения. В образцах, подвергшихся окислительной деградации, разрушение пористой структуры можно наблюдать на 30-й день, в то время как в образцах, подвергшихся гидролитическому разложению, не наблюдается заметной потери структуры, что дополнительно подтверждает отсутствие разложения, указанное гравиметрическими и химическими исследованиями.Аналогичные морфологические изменения наблюдались у старых и старых образцов.

Рис. 4 СЭМ-изображения окислительно (3% H ₂ O ₂) и гидролитически (0,1 М NaOH) разложенных пен H60 в день 0 и день 30. Потеря целостности стойки наблюдается как для старых, так и для нестандартных состаренные пены после окислительной деструкции, в то время как целостность стойки сохраняется в гидролитически разложенных пенах.

3.3 Влияние стерилизации и состава на разложение

В следующем исследовании изучалось влияние высоких и низких уровней доз облучения электронным пучком на профиль разложения двух композиций пены (H60 и H70).Все разложение проводили в растворе ускоренного окисления (20% H ₂ O ₂). На Фигуре 5 показан гравиметрический профиль разложения пен, где не наблюдали значительных различий между дозировкой электронного пучка или группами состава пен.

Рис. 5 Гравиметрический анализ разложения пен H60 и H70, стерилизованных при 21 или 30 кГр в 20% растворах H ₂ O ₂. Планки погрешностей показывают одно стандартное отклонение от среднего.

На фиг. 6 показаны спектры FTIR для этих пен, демонстрирующие такой же сдвиг влево пика уретана и потерю пика третичного амина при окислительном разложении. Однако нет заметных различий между образцами, обработанными разными дозами электронного пучка, что подтверждает наблюдения гравиметрической деградации.

Рисунок 6 FTIR-анализ стерилизованных (21 или 30 кГр) окислительно разложенных пен в день 0 и день 30 в 3% H ₂ O ₂.Сдвиг пика уретана при 1692 см ^-1 и потеря третичного амина при 1052 см ^-1 наблюдается для всех композиций и стерилизаций.

СЭМ-изображения этих пен (Фиг.7) были собраны на 50-й день процесса разложения. Коллапс пористых структур наблюдался для всех образцов, что указывало на значительную потерю массы без заметных различий между группами стерилизационных дозировок.

Рис. 7 СЭМ-изображения окислительно разложенных пен на 50-й день.Аналогичная потеря стойкости наблюдается для пен с разным составом и обработанных с разной стерилизацией.

4. Обсуждение

Целью этого исследования было изучить, как старение, стерилизация и химический состав могут влиять на деградацию пен SMP. Гравиметрические исследования показали общую потерю массы материалов в различных растворах, в то время как показания ATR-FTIR показали химические изменения в основной цепи материала при окислительном разложении. Наконец, изображения SEM зафиксировали морфологические изменения материала на различных стадиях деградации.Вместе эти исследования дают дополнительную информацию о соответствующих биомедицинских применениях пен SMP, учитывая при этом срок годности и параметры стерилизации.

Исследования старения показали, что окислительная деструкция действительно происходит быстрее в растворах в реальном времени, когда материалы состариваются. Предыдущие исследования показали, что термическое старение может уменьшить количество водородных связей в пенополиуретане, что приводит к повышенной восприимчивости к проникновению воды [ 37 ]. Эти данные могут объяснить, почему состаренные образцы деградировали быстрее, чем неостаренные образцы в окислительных исследованиях в реальном времени.Примечательно, что это не было замечено в ускоренных исследованиях, где скорость разложения, вероятно, меньше зависела от проникновения воды в полимерную систему, что указывает на важность исследований разложения в реальном времени для характеристики биоматериала. Более глубокое понимание причины этого изменения скорости деградации будет важным для будущих испытаний устройств, и оно может дать информацию о том, какие тесты требуют старения для получения точных и надежных результатов.

В исследованиях стерилизации изучались высокие и низкие диапазоны обычно используемых доз облучения электронным пучком и не было обнаружено значительного влияния на профиль ускоренного окислительного разложения для любого из протестированных составов пены.Это говорит о том, что эти дозировки не инициируют химические изменения или не изменяют скорость разложения этих материалов. Вероятно, что при использовании значительно более высоких доз такие изменения могут произойти [ 19 ], но такие дозировки будут выходить за рамки тех, которые обычно используются для стерилизация медицинских изделий. Это важный вывод для коммерческого применения пен SMP, поскольку он обеспечивает гибкость в процессе стерилизации без учета потенциальных влияний на профиль разложения.Это также показывает, что стерилизация не влияет по-разному на различные составы пены, указывая на то, что они могут быть безопасно настроены для обеспечения соответствующего рабочего времени или жесткости. Было замечено, что пена H70 разлагается немного быстрее, чем пена H60. Предыдущая работа с этими пенами показала, что третичные амины в TEA и HPED восприимчивы к окислительной деградации, и изложила предлагаемый путь разложения для этих соединений [ 11 ]. Поскольку пены H70 имеют более высокую молярную концентрацию HPDE, который имеет два восприимчивых третичных амина, ожидается, что они будут претерпевать окислительную деструкцию несколько быстрее.Дальнейшие исследования будут сосредоточены на анализе деградации в реальном времени, чтобы расширить эти данные. Однако исследования деградации коррелируют с нашей предыдущей работой, которая показывает, что высокие дозы облучения электронным пучком (40 кГр) не оказывают существенного влияния на расширение пены SMP, тепловые или механические свойства [ 14 ].

Следует отметить, что во всех гравиметрических исследованиях пены имели зарегистрированный вес выше 100% в ранние моменты времени. Это связано с тем, что остаточный растворитель (вода) не удаляется полностью в процессе сушки.Было замечено, что весь растворитель может быть удален путем сушки пен при 100 ° C, однако это выше Tg этих материалов и, таким образом, не проводилось, потому что это могло бы вызвать дополнительное термическое разложение. Кроме того, скорость разложения пен H60 действительно значительно различалась между исследованиями, представленными на рисунках 2 и 5. Хотя для обоих использовались одни и те же протоколы, другая работа с этими пенами показала, что небольшие различия в обращении (сбор частиц во время сушки, удаление пены из флакона, сжатие пены), синтез пены (сетка пены, исходная масса пены), температура печи и H ₂ O ₂ Концентрация может накапливаться при различных скоростях разложения.Однако цель этих исследований состояла в том, чтобы определить относительное влияние различных обработок (старение, стерилизация, состав) на скорость разложения, а не определить скорость разложения in vivo этого материала, как это было ранее изучено [ 11 ]. По этой причине выводы для этой статьи были сделаны только на основе данных в рамках каждого исследования, и мы предостерегаем от каких-либо выводов между исследованиями.

В дополнение к пониманию, полученному в результате этих исследований, дополнительные исследования по изучению механических свойств пен после старения или стерилизации и во время разложения могут быть информативными.Предыдущая работа, посвященная изучению механических свойств подобных пен [ 38 ], показала, что, хотя прочность на разрыв со временем снижается, образцы были достаточно прочными для испытаний после 2,5 месяцев ускоренной деградации.

5. Выводы

Таким образом, эти исследования продемонстрировали влияние или отсутствие такового старения, стерилизации и состава пены на профиль разложения полимеров с памятью формы, предназначенных для биомедицинских применений. Следует отметить, что мы продемонстрировали, что дозы стерилизации электронным пучком от 21 до 30 кГр не влияют на профиль разложения этих пенополиуретанов.Влияние ускоренного старения не наблюдалось в исследованиях ускоренного окислительного разложения, но его можно было увидеть в окислительных исследованиях в реальном времени. Незначительные различия в скорости разложения пен H60 и H70 наблюдались, как и ожидалось, но стерилизация электронным пучком не повлияла ни на одну из них. Эти исследования будут способствовать обработке и применению этих материалов в медицинских устройствах.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить доктора Лэндона Нэша и доктора Линди Джанг за их помощь в создании репрезентативной схемы химической структуры этих материалов.

Вклад авторов

Сэм Бриггс: гравиметрические, FTIR и SEM исследования, анализ данных, подготовка рукописи. Мэри Бет Б. Монро: гравиметрические, FTIR и SEM исследования, редактирование рукописей. Mark Wierzbicki: гравиметрические, FTIR и SEM исследования, редакция рукописей. : Синтез пены, стерилизация и старение, редактирование рукописей. Дункан Дж. Мейтленд: экспериментальная концепция, наблюдение, финансирование, подготовка рукописи.

Финансирование

Эта работа была поддержана грантом U01-NS089692 Национального института неврологических расстройств и инсульта NIH.Этот проект также частично поддерживался финансированием компании Shape Memory Medical, Inc.

Конкурирующие интересы

Д-р Марзия Хасан, д-р Марк Вежбицки и д-р Дункан Мейтланд владеют акциями компании Shape Memory Medical, Inc. (SMM) (Санта-Клара, Калифорния, shapemem.com), которая занимается коммерциализацией полимерной пены с памятью формы. технологии, представленные в этой рукописи. Кроме того, доктор Марзия Хасан в настоящее время работает в SMM, а доктор Мейтленд является соучредителем, техническим директором и членом совета директоров.

Список литературы

Чанг Дж.К., Эмон М.А., Ли С.С., Ян К.С., Чанг Х.П., Ян З.Дж. и др. Цитотоксичность и кинетика разложения in vitro совместимых с литейным производством полупроводниковых наномембран и электронных микрокомпонентов. САУ Нано. 2018; 12: 9721-9732. [CrossRef]
Коста А., Наранхо Д.Д., Тернер Н.Дж., Свайнхарт ИТ, Колич Б.Д., Шаффи С.А. и др.Механическая прочность против деградации биологически полученной хирургической сетки с течением времени в дефекте брюшной стенки на всю толщину грызуна. Биоматериалы. 2016; 108: 81-90. [CrossRef]
Сантерре JP, Вудхаус К., Ларош Г., Лабов Р.С. Понимание биодеградации полиуретанов: от классических имплантатов до материалов для тканевой инженерии. Биоматериалы. 2005; 26: 7457-7470. [CrossRef]
Кури А.Дж., Слайкеу П.К., Кахалан П.Т., Стокс К.Б., Хобот К.М.Факторы и взаимодействия, влияющие на характеристики полиуретановых эластомеров в медицинских устройствах. J Biomater Appl. 1988; 3: 130-179. [CrossRef]
Ахмед Н., Каусар А., Мухаммад Б. Достижения в области полиуретанов и композитов с памятью формы: обзор. Polym-Plast Technol Eng. 2015; 54: 1410-1423. [CrossRef]
Мэн Цюй, Ху Дж.Обзор полимерных композитов и смесей с памятью формы. Compos Part Appl Sci Manuf. 2009; 40: 1661-1672. [CrossRef]
Петерсон Г.И., Добрынин А.В., Беккер М.Л. Биоразлагаемые полимеры с памятью формы в медицине. Adv Healthc Mater. 2017; 6: 1700694. [CrossRef]
Ся Й.Л., Хе И., Чжан Ф.Х., Лю Ю.Дж., Ленг Дж.С.Обзор полимеров и композитов с памятью формы: механизмы, материалы и приложения. Adv Mater. 2021; 33: 2000713. [CrossRef]
Kong DY, Li J, Guo A, Yu JX, Xiao XL. Умный полиимид с восстановительным напряжением на уровне жаропрочных сплавов с памятью формы. Smart Mater Struct. 2021; 30: 035027. [CrossRef]
Конг Д.Й., Ли Дж., Го А, Сяо XL.Высокотемпературный полимерный композит с памятью формы для защиты от электромагнитных полей. Chem Eng J. 2021; 408: 127365. [CrossRef]
Weems AC, Wacker KT, Carrow JK, Boyle AJ, Maitland DJ. Полиуретаны с памятью формы с деградацией, вызванной окислением: корреляции in vivo и in vitro для эндоваскулярных материалов. Acta Biomater. 2017; 59: 33-44. [CrossRef]
Хасан С.М., Флетчер Г.К., Монро МБ, Вежбицки М.А., Нэш Л.Д., Мейтленд Д.Д.Полимерные пены с памятью формы, синтезированные с использованием глицерина и гексантриола для повышения устойчивости к разрушению. Полимеры. 2020; 12: 2290. [CrossRef]
Джанг Л.К., Флетчер Г.К., Монро МБ, Мейтленд диджей. Биоразлагаемые полимерные пены с памятью формы с подходящими термическими свойствами для гемостатических применений. Журнал J Biomed Mater Res A. 2020; 108: 1281-1294. [CrossRef]
Мушалек Р., Нэш Л., Джонс Р., Хасан С.М., Келлер Б.К., Монро МБ и др.Влияние стерилизации на устройства из пенополиуретана с памятью формы. J Med Devices. 2017; 11: 031011-031019. [CrossRef]
Премнат V, Харрис WH, Jasty M, Merrill EW. Гамма-стерилизация суставных имплантатов из СВМПЭ: анализ проблемы окисления. Биоматериалы. 1996; 17: 1741-1753. [CrossRef]
Benson RS.Использование радиации в биоматериаловедении. Nucl Instrum методы Phys Res Sect B. 2002; 191: 752-757. [CrossRef]
Адем Э., Ангуло-Сервера Э., Гонсалес-Хименес А., Валентин Дж. Л., Маркос-Фернандес А. Влияние дозы и температуры на физические свойства алифатического термопластичного полиуретана, облученного электронным пучком. Radiat Phys Chem. 2015; 112: 61-70. [CrossRef]
Bruyas A, Moeinzadeh S, Kim S, Lowenberg DW, Yang YP.Влияние стерилизации электронным пучком на каркасы из поликапролактон / бета-трикальцийфосфат с трехмерной печатью для инженерии костной ткани. Tissue Eng Часть A. 2018; 25: 248-256. [CrossRef]
Мюррей К.А., Кеннеди Дж. Э., МакЭвой Б., Врейн О., Райан Д., Коуман Р. и др. Влияние облучения электронным пучком, проводимого на воздухе, на термические, химические, структурные и поверхностные свойства полиуретана медицинского назначения.Eur Polym J. 2013; 49: 1782-1795. [CrossRef]
Кан Дж. Х., Канеда Дж., Джанг Дж. Г., Сактиабирами К., Луи Э, Ким С. и др. Влияние стерилизации электронным пучком на деградацию in vivo β-TCP / PCL различных соотношений композитов для инженерии костной ткани. Микромашины. 2020; 11: 273. [CrossRef]
Килиарис П., Папаспиридс К.Д., Пфенднер Р.Влияние ускоренного старения на полиамид, армированный глиной 6. Polym Degrad Stab. 2009; 94: 389-396. [CrossRef]
Lesaffre N, Bellayer S, Fontaine G, Jimenez M, Bourbigot S. Выявление влияния старения на огнестойкий PLA. Polym Degrad Stab. 2016; 127: 88-97. [CrossRef]
Liszkowska J, Moraczewski K, Borowicz M, Paciorek-Sadowska J, Czupryński B, Isbrandt M.Влияние условий ускоренного старения на свойства жестких пенополиуретан-полиизоцианурат, модифицированных экстрактом корицы. Appl Sci. 2019; 9: 2663. [CrossRef]
Олиани В.Л., Комацу Л.Г., Лугао А.Б., Парра Д.Ф. Термическое старение и ускоренное выветривание HMSPP: структурные и морфологические исследования. Macromol Symp. 2016; 367: 18-23. [CrossRef]
Panaitescu I, Koch T, Archodoulaki VM.Ускоренное старение композита стекловолокно / полиуретан для автомобильной промышленности. Полим-тест. 2019; 74: 245-256. [CrossRef]
Madej-Kiełbik L, Kośla K, Zielińska D, Chmal-Fudali E, Maciejewska M. Влияние ускоренного старения на механические и структурные свойства системы материалов, используемых в протекторах. Полимеры. 2019; 11: 1263. [CrossRef]
Магомед А., Хукинс Д.В., Кукурека С.Н.Влияние ускоренного старения на вязкоупругие свойства силикона медицинского назначения. Biomed Mater Eng. 2015; 25: 415-423. [CrossRef]
де Соуза Риос А, де Аморим В.Ф., де Моура EP, де Деус EP, де Андраде Фейтоса JP. Влияние ускоренного старения на механическое, термическое и морфологическое поведение композитов полиуретан / эпоксидная смола / стекловолокно. Полим-тест. 2016; 50: 152-163. [CrossRef]
Бубакри А., Хаддар Н., Эллеух К., Бьенвеню Ю.Влияние условий старения на механические свойства термопластичного полиуретана. Mater Des. 2010; 31: 4194-4201. [CrossRef]
Бубакри А., Хаддар Н., Эллеуч К., Бьенвену Ю. Влияние термического старения на свойства термопластичного полиуретана при растяжении и ползучести. Comptes Rendus Mécanique. 2011; 339: 666-673. [CrossRef]
Хан А.А., Аль-Хераиф А.А., Аль-Шехри А.М., Сэйлиноя Э., Валлитту П.К.Полимерная матрица армированных волокном композитов: изменения в полупроникающей полимерной сети в течение срока хранения. J Mech Behav Biomed Mater. 2018; 78: 414-419. [CrossRef]
Xin H, Shepherd DE, Dearn KD. Прочность полиэфир-эфир-кетона: эффекты стерилизации и термического старения. Полим-тест. 2013; 32: 1001-1005. [CrossRef]
Ярахмади Н., Вега А., Якубович И.Характеристики ускоренного старения и разрушения жесткого пенополиуретана. Polym Degrad Stab. 2017; 138: 192-200. [CrossRef]
Ламберт Б.Дж., Тан Ф.В. Обоснование практических программ ускоренного старения медицинских устройств в AAMI TIR 17. Radiat Phys Chem. 2000; 57: 349-353. [CrossRef]
Weems AC, Boyle AJ, Maitland DJ.Двухлетнее исследование характеристик пористых термореактивных полиуретанов с памятью формы, предназначенных для сосудистых медицинских устройств. Smart Mater Struct. 2017; 26: 035054. [CrossRef]
Хасан С.М., Раймонд Дж. Э., Уилсон Т.С., Келлер Б.К., Мейтленд диджей. Влияние изофорондиизоцианата на термические и механические свойства пенополиуретана с памятью формы. Macromol Chem Phys. 2014; 215: 2420-2429.[CrossRef]
Zieleniewska M, Leszczyński MK, Szczepkowski L, Bryśkiewicz A, Krzyowska M, Bień K, et al. Разработка и оценка применения жестких пенополиуретановых композитов с отходами яичной скорлупы. Polym Degrad Stab. 2016; 132: 78-86. [CrossRef]
Weems AC, Wacker KT, Maitland DJ.Повышенная окислительная биостабильность пористых полимеров с памятью формы за счет замены глицерина триэтаноламином. J Appl Polym Sci. 2019; 136: 47857. [CrossRef]

Полиуретан | химическое соединение | Britannica

Полиуретан , любой из класса синтетических смолистых, волокнистых или эластомерных соединений, принадлежащих к семейству органических полимеров, полученных реакцией диизоцианатов (органических соединений, содержащих две функциональные группы структуры NCO) с другими дифункциональными соединениями, такими как в виде гликолей.Самыми известными полиуретанами являются гибкие пенопласты, используемые в качестве обивочного материала, матрасов и т.п., и жесткие пенопласты, используемые для таких легких конструктивных элементов, как сердечники крыльев самолетов.

Вспененные полиуретаны образуются в результате реакции диизоцианатов с органическими соединениями, обычно сложными полиэфирами, содержащими карбоксильные группы; эти реакции высвобождают пузырьки диоксида углерода, которые остаются диспергированными по всему продукту. Использование простых полиэфиров или сложных полиэфиров, содержащих гидроксильные группы, при получении полиуретанов приводит к образованию эластомерных волокон или каучуков, которые обладают исключительной устойчивостью к воздействию озона, но уязвимы к действию кислот или щелочей.

Подробнее по этой теме

основные промышленные полимеры: полиуретаны

Полиуретан s – это класс чрезвычайно универсальных полимеров, которые превращаются в гибкие и жесткие пеноматериалы, волокна, эластомеры, …

В текстильных изделиях синтетическое волокно, известное как спандекс, состоит по крайней мере на 85 процентов по массе из полиуретана. Такие волокна обычно используются из-за их высокоэластичных свойств.Волокна этой группы – это лайкра, нума, спандель и вирен. Такие волокна во многих текстильных целях в значительной степени заменили волокна натурального и синтетического каучука.