TIỂU LUẬN HÓA HỌC POLYMER NÂNG CAO

NHỰA POLYURETHANE

Hà Nội – 2022


Nội dung

1. Tổng quan về nhựa Polyureathane
Các polyme được gọi là Polyurethane (PU) đều có nhóm chức cơ bản là nhóm
chức urethane:

PU là một nhóm vật liệu polyme đặc biệt, chúng có thể được kết hợp vào nhiều
loại vật liệu khác nhau, như sơn, lớp phủ lỏng, chất đàn hồi, chất cách điện, sợi đàn hồi,
da tích hợp, vv. Một số loại PU xuất hiện ngày nay là do những cải tiến trong sáng chế
của nhà khoa học người Đức GS. Otto Bayer và các đồng nghiệp của ông. Việc phát minh
ra kỹ thuật polyaddition diisocyanate của nhóm nghiên cứu trên đã mở ra ngành công
nghiệp PU vào năm 1937, trong đó, PU được tạo ra thơng qua phản ứng giữa
diisocyanate và polyeste diol.
PU lần đầu tiên được phát triển thay thế cho cao su trong Thế chiến II. Vào giữa
những năm 1950, vật liệu PU được đưa vào sản xuất công nghiệp đầu tiên là lớp phủ PU.
Đến cuối những năm 1950, đệm mềm được làm từ xốp PU mềm được đưa ra thị trường.
Ngoài ra, xốp PU mềm được tổng hợp từ các polyol polyete giá rẻ còn được phát triển

2


rộng rãi trong một số ứng dụng như tự động hóa và vật liệu bọc vẫn cịn được sử dụng tới
ngày nay. Những cải tiến liên tục trong kỹ thuật chế biến, các loại phụ gia và các công
thức đã góp phần đa dạng hóa ứng dụng của vật liệu này. Hiện nay, PU là một trong

những loại polyme phổ biến, đa dạng và được nghiên cứu rộng rãi nhất trên thế giới.
Những vật liệu này có độ bền cơ lý cao làm cho chúng phù hợp để thay thế một số vật
liệu như kim loại, nhựa và cao su trong hàng loạt các sản phẩm kỹ thuật. Do đó, chúng
được ứng dụng rộng rãi trong y sinh, xây dựng, tự động hóa, dệt may và trong một số lĩnh
vực khác [1]
Do có thể tổng hợp từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau mà PU có được nhiều
đặc tính khác nhau và nhiều ứng dụng đặc biệt. Chúng có thể được phân thành nhiều loại
dựa trên các tính chất: xốp cứng, xốp mềm, nhựa nhiệt dẻo, chất kết dính, lớp phủ, chất
bịt kín và chất đàn hồi. Quy mơ thị trường các sản phẩm PU năm 2021 là 72.82 tỉ USD.
Dự đoán năm 2028 là 94.59 tỉ USD, tốc độ tăng trưởng hằng năm kép (CAGR) là 3.8%
từ 2021 đến 2028 [2]:
Trong số các ứng dụng chính, xốp cứng PU là một trong những sản phẩm dựa trên
PU nổi bật nhất và được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu với số lượng lớn. Khoảng 50%
sản lượng xốp cứng PU được tiêu thụ trên thị trường hiện nay.

3


2. Cơ chế phản ứng tổng hợp PU
Các vật liệu PU có thể được tổng hợp thơng qua nhiều phương pháp khác nhau.
Phương pháp phổ biến nhất là thông qua phản ứng giữa một polyol và diisocyanates [3].
Hình 1 minh họa con đường tổng hợp điển hình của PU. Các chất phụ gia và chất
xúc tác thích hợp cũng có thể được kết hợp để thu được vật liệu PU mong muốn.

Hình 1: Con đường chung để tổng hợp polyurethane

Đề xuất cơ chế xúc tác axit Lewis phản ứng tạo nhóm urethane được mơ tả dưới
hình 2[4]:

Hình 2: Cơ chế phản ứng tạo nhóm urethane


4


Thực tế cơ chế Hình 2, polyol vừa là nguyên liệu tổng hợp PU, vừa đóng vai trị là
chất xúc tác quá trình phản ứng. Tuy nhiên, các polyol phân tử lớn sẽ kém linh động, làm
giảm tốc độ của phản ứng. Do đó Sử dụng các chất xúc tác sẽ đẩy nhanh tốc độ phản ứng
hình thành urethane.

Hình 3: Cơ chế phản ứng tạo nhóm urethane khi có xúc tác

3. Nguyên liệu ban đầu
3.1 Các loại polyol sử dụng để tổng hợp PU
Các polyol được sử dụng cho tổng hợp PU là các oligome hay các polyme chứa ít
nhất hai nhóm hydroxyl (–OH). Có nhiều loại polyol khác nhau, trong đó các loại polyol
được sử dụng phổ biến nhất là polyete và polyester, công thức cấu tạo một số polyol điển
hình [4]:

5


6


Polyol thường được sử dụng dưới dạng hỗn hợp của các phân tử tương tự về bản
chất nhưng có trọng lượng phân tử và số lượng các nhóm –OH khác nhau. Mặc dù hỗn
hợp các polyol rất phức tạp, nhưng các polyol sử dụng trong cơng nghiệp có thành phần
đã được kiểm sốt cẩn thận để có được các tính chất phù hợp. Các ưu nhược điểm trung
của các loại polyol được đề cập bảng sau:


Loại Polyol

Ưu điểm

Nhược điểm

Dễ bị oxy hóa
Độ bền cơ lý thấp
Dễ cháy
Khơng ổn định dưới
tác động nhiệt độ

Polyether polyol
(được sản xuất từ
propylene và
ethylene)

Ít bị thủy phân
Giá thành thấp
Độ nhớt thấp
Tính linh hoạt cao

Polyester polyol
(khơng có vịng)

Bền dưới tác nhân oxy
Độ nhớt cao
hóa
Dễ bị thủy phân
Độ bền cơ lý cao


Polyester polyol (có
vịng thơm)
Polyether polyol (sản
xuất từ
tetrahydrofuran)
Polycarbonate polyol

Acrylic polyol

Polybutadiene polyol

Chống cháy tốt
Độ cứng cao
Ít bị thủy phân
Độ bền cơ lý cao
Ít bị thủy phân
Bền dưới tác nhân oxy
hóa
Ít bị thủy phân
Bền dưới tác nhân oxy
hóa
Độ cứng cao

Độ nhớt cao
Tính linh động thấp
Dễ bị oxy hóa

Độ nhớt cao
Giá thành cao

Độ bền cơ lý thấp

Độ nhớt cao
Giá thành cao
Độ nhớt cao
Ít linh động
Giá thành cao

Nhiệt độ bị oxy hóa
Linh động ở nhiệt độ thấp
thấp Chống dung môi Độ nhớt cao
Giá thành cao
7


3.2 Các loại diisocyanate sử dụng để tổng hợp PU
Isocyanate là thành phần quan trọng trong việc tổng hợp polyurethane. Isocyanate
sử dụng để tổng hợp PU phải có hai hoặc nhiều nhóm isocyanate (-NCO) trên mỡi phân
tử.
Các isocyanate được sử dụng phổ biến nhất là methylene diphenyl diisocyanate
(MDI), toluene diisocyanate (TDI) và các diisocyanate mạch thẳng.
Nói chung, MDI và TDI rẻ hơn và có khả năng phản ứng cao hơn so với các
isocyanate khác. MDI và TDI sử dụng trong công nghiệp là hỗn hợp các đồng phân và
thường bao gồm vật liệu polyme. Chúng thường được sử dụng để sản xuất xốp PU mềm
được ứng dụng trong sản xuất ghế ngồi xe hơi hoặc xốp để sản xuất nệm [4]. Chúng cũng
có thể được sử dụng để sản xuất xốp cứng, làm vật liệu cách nhiệt trong tủ lạnh và sản
xuất các vật liệu có tính đàn hồi (như cho đế giày).
Bảng 1: Cấu trúc hóa học của một số diisocyante quan trọng
Hợp chất


Cấu trúc

Methylene diphenyl diisocyanate

Hexamethylene diisocyanate

8


Isophorone diisocyanate

Toluene 2,4-diisocyanate

Hexamethylene diisocyanate

4. Công nghệ sản xuất PU- Phương pháp sản xuất PU gián tiếp
Sơ đồ khối quá trình sản xuất polyurethane:

9


4.1 Quá trình sản xuất prepolymer- tiền PU
4.1.1 Nguyên liệu cho q trình tổng hợp prepolymer
Hóa chất cơ bản để sản xuất mút xốp polyurethane cơ bản gồm có:
- Isocyanate
- Polyols
- Nước
Để điều khiển tốc độ phản ứng, kích cỡ của polymer cần thêm các phụ gia khác.
Các phụ gia thơng thường đáng kể nhất gồm có:
- Chất trợ nở (Blowing agents)

- Xúc tác (Catalysts)
+ Xúc tác amine
+ Xúc tác kim loại
- Chất hoạt động bể mặt (Surfactants): Silicone
- Chất tạo liên kết (Crosslinking agents/ chain extenders)
Các phụ gia khác:
- Chất tạo màu (Colorants)
- Chất chống oxi hóa (Antioxidants)

10


- Chất làm đầy (Fillers)
- Chất làm mềm dẻo (plasticizer)
- Chất chống cháy (Flame retardants)

Bảng 2: Vai trò của một số phụ gia [5]
Phụ gia
Vai trò
Chất trợ nở (Blowing
Chất trợ nở hóa học: Nước là tác nhân trợ nở hóa học vì tạo
agents)
ra khí CO2
2 R-NCO + H2O → R-NH-CO-NH-R + CO2
Chất trợ nở vật lý: Khơng có phản ứng hóa học xảy ra giữa
chất trợ nở vật lý với bất kỳ thành phần hóa học của polyurethane.
Chất trợ nở vật lý hầu hết là chất lỏng có nhiệt độ sôi thấp và hầu
hết là dung môi.
VD: CFC-11 nhưng hiện nay bị cấm sử dụng
Chất tạo liên kết

Các tác nhân kéo dài ch̃i các chất có trọng lượng phân tử
(Crosslinking agents/
thấp, mở rộng chuỗi để tạo ra chuỗi polymer trung gian "dài hơn"
chain extenders) nhưng vẫn tiếp tục phản ứng.
Các tác nhân kéo dài ch̃i thường sử dụng có nhóm -OH và
nhóm -NH2 để tạo liên kết chéo giữa nhóm -CO và -NH tạo liên kết
urethane

Xúc tác amin

Xúc tác kim loại

VD: Etylenglycol, glycerol, 4,4’methylenebis (2chloroaniline)
Cân bằng và điểu khiển phản ứng gel hóa và phản ứng thổi
do đó q trình tạo polyurethane được điều chỉnh thích hợp
Nồng độ xúc tác amin có thể được lựa chọn để phù hợp với
thời gian phản ứng nở và thời gian gel hóa.
Lượng xúc tác amin có thể điều chỉnh để cải thiện khả năng
tạo khí và để giảm thiểu biến thiên tỷ trọng.
VD: Triethylene diamine, Dimethylethanol amine
Xúc tác kim loại thường sử dụng là các dẫn xuất hữu cơ của
thiếc (Tin) được biết có tính xúc tác mạnh đối với phản ứng gel hóa
(phản ứng làm khối polyurethane quánh lại).
Khi sử dụng kết hợp với xúc tác amin, phản ứng thổi và
phản ứng gel hóa có thể cân bằng nhanh chóng hơn.
VD: Stannous Octoate: Tin(II) 2 – ethylhexanoate

11



Chất hoạt động bề mặt
(Surfactants)

Chất hoạt động bề mặt cải thiện khả năng kết hợp giữa các
chất phản ứng isocyanate, polyol, nước cùng với chất xúc tác, góp
phần tạo nên phản ứng đồng bộ.
Chất hoạt động bề mặt có tác dụng ổn định sớm các giai
đoạn phản ứng tạo cấu trúc bọt xốp cho đến khi trùng hợp tạo thành
một chuỗi polymer.
Các hợp chất silicon đặc biệt được sử dụng làm chất ổn định
trong quá trình phản ứng.
Chất
chống
cháy
Việc bổ sung chất làm chậm q trình cháy góp phần làm
(Flame retardants)
giảm khả năng bắt cháy của polyurethane.
Các chất chống cháy thường được sử dụng có chứa halogen
hoặc photpho.VD: Tris (2-chlorisopropyl) phosphate TCPP

Bảng 3: Công thức cơ bản cho PU xốp mềm [4]
Nguyên liệu

Phần trọng lượng so với Polyol

Polyol

100

Nước


1.5−7.5

Chất chợ nở

0−35

Chất độn

0−400

Amine catalyst

0.1−1.0

Organotin catalyst

0−0.5

Silicone surfactant

0−2.5

Isocyanate

25−60

Phụ gia:
Chống cháy
Bột màu

Chất hóa dẻo
Chất chống tĩnh điện
Chất ổn định UV

Variable

4.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất prepolymer
-

Tốc độ khuấy trộn

12


Việc khuấy trộn vật liệu là rất quan trọng, trộn nhanh và hiệu quả là cần thiết để
cho phép các phản ứng tiến hành một cách chính xác. Tốc độ khuấy trộn khơng được q
lớn để tránh dịng khí xâm nhập vào sản phẩm, bởi vì sẽ cần phải loại bỏ khí ở giai đoạn
sau. Hầu hết các prepolymer polyurethane có xu hướng bám dính lên bề mặt thiết bị.
Cánh khuấy dạng mỏ neo tạo ra một chuyển động sâu rộng giúp ngăn ngừa một lớp rất
nhớt hình thành trên bề mặt thiết bị, các chất này gây giảm hệ số truyền nhiệt như số
lượng sản phẩm thu được. Các prepolymer tích tụ làm tăng độ nhớt cũng như làm tăng
chiều dài ch̃i và có xu hướng bám dính lên bề mặt của thiết bị phản ứng. Nhiệt của bề
mặt thiết bị sẽ làm tăng tốc độ của phản ứng và do đó làm tăng độ nhớt. Độ nhớt trong
thiết bị phản ứng nằm trong khoảng giữa 30 và 4000 MPa.s ở nhiệt độ khoảng 90oC.
-

Pha trộn nguyên liệu

Việc bổ sung đúng số lượng của mỗi thành phần là rất quan trọng. Thiết bị phân
phối phải có kích thước phù hợp với trọng lượng khác nhau của nguyên liệu

Isocyanat ban đầu có thể được cân trực tiếp đưa vào thiết bị phản ứng cùng với các
chất kiểm soát độ axit khác được thêm vào theo khối lượng.
Hệ thống phân tán polyol phải linh hoạt để cho phép có thể thay đổi tỷ lệ và số
lượng. Việc bổ sung polyol có thể chậm lại hoặc dừng lại và khởi động lại nếu phản ứng
trở nên quá mạnh và nhiệt độ tăng. Khi bổ sung sẽ kéo dài hơn 1 đến 2 giờ để giữ nhiệt
độ khơng đổi.
-

Khí Nitơ

13


Nitơ được sử dụng để ngăn chặn hấp thu độ ẩm và ngăn chặn q trình oxy hóa
của sản phẩm. Để tránh có ẩm trong sản phẩm, khí N2 sử dụng phải là khí khơ. Các
nguồn để cung cấp khí N2 bao gồm:
+ Từ bình khí nén.
+ Từ nitơ lỏng.
+ Thu trực tiếp từ khơng khí.
-

Nhiệt độ phản ứng

Nhiệt độ của thiết bị phản ứng cần phải được kiểm soát cho một số bước quan
trọng trong phản ứng:
+ Thiết bị phản ứng cần phải được nâng đến nhiệt độ bắt đầu.
+ Isocyanate cần được đun nóng đến nhiệt độ ban đầu.
+ Nhiệt độ phải được duy trì ổn định trong quá trình phản ứng.
+ Làm mát thiết bị phản ứng nếu nhiệt độ tăng quá cao.
Có thể gia nhiệt để giữ polyol ở thể lỏng và làm nóng chảy MDI nếu cần.

-

Kiểm sốt q trình

+ Trọng lượng chính xác của mỗi thành phần được thêm vào
+ Việc bổ sung thực hiện theo thứ tự chính xác
+ Tỷ lệ bổ sung chính xác

14


+ Lịch sử nhiệt độ của mỗi sản phẩm giống nhau
+ Sự khác biệt nhỏ trong giá trị nguyên liệu
Phải thiết lập một quy trình cụ thể cho từng cấp và phải tuân thủ chặt chẽ để đảm
bảo chất lượng, trọng lượng, nhiệt độ và thời gian.
Kiểm soát nhiệt độ thường được thực hiện bằng cách sử dụng các cặp nhiệt điện,
loại cặp nhiệt kế được sử dụng là một máy phát hiện điện trở platin (RTD) hoặc một cặp
nhiệt điện sử dụng hai kim loại không giống nhau tạo ra một điện áp (EMF).
Định vị các đầu dò là rất quan trọng trong hệ thống. Đầu ra từ đầu dò được nối với
bộ chỉ thị hoặc bộ điều khiển.
Số lượng chất liệu được thêm vào có thể được đo bằng trọng lượng hoặc khối
lượng. Nếu vật liệu được thêm vào theo trọng lượng, kích thước và cơng suất quy mơ
phải được tính đến.
-

Hút chân khơng

Hút chân khơng của thiết bị phản ứng với ba mục đích chính:
+ Loại bỏ ẩm từ thiết bị phản ứng.
+ Loại bỏ hơi isocyanate sau khi một mẻ hồn thành.

+ Loại bỏ khí trong prepolyme.

15


Giảm áp suất trong thiết bị phản ứng sẽ làm giảm nhiệt độ sôi của các chất không
phản ứng. Làm việc tại áp suất chân không để ngăn chặn chất tạo bọt và còn tránh sự tiếp
xúc trực tiếp của hơi isocyanat với bơm.
-

Kiểm soát và đảm bảo chất lượng

Quá trình sản xuất prepolyme được tiến hành trong điều kiện kiểm soát để đạt
được sản phẩm chất lượng. Các yếu tố sau đây cần được kiểm soát:
+ Nguyên vật liệu
+ Thiết bị đo lường
+ Các điều kiện thực hiện
+ Kiểm nghiệm lần cuối
Ngun liệu thơ cần phải có chất lượng phù hợp và phải duy trì chất lượng. Cần
phải ngăn chặn sự xâm nhập của độ ẩm vào bất kỳ nguyên liệu thô. Hàm lượng độ ẩm
của các nguyên liệu thô nhỏ hơn 0,05%, hoặc tốt hơn là dưới 0,03%.
Nếu vật liệu dạng lỏng được bơm theo thể tích, số lượng phải đúng với nhiệt độ
của vật liệu để có được trọng lượng chính xác.
Thời gian, nhiệt độ thu được phải được ghi lại theo cách thủ công hoặc được ghi
lại tự động từ bộ điều khiển nhiệt độ.
Quá trình sản xuất prepolymer phụ thuộc vào thời gian, vì vậy việc kiểm soát sản
xuất phải đảm bảo theo dõi chặt chẽ các thông số quan trọng của nhiệt độ và thời gian.

16



Kiểm soát độ nhớt của vật liệu được thực hiện tốt nhất bằng thiết bị đo độ nhớt và
bộ điều khiển nhiệt độ.
Các thử nghiệm phải được thực hiện bằng các phương pháp đã được phê duyệt (ví
dụ, ISO hoặc ASTM).

4.1.3 Quy trình sản xuất prepolymer
Một quy trình sản xuất polyurethane gián tiếp thông thường trải qua các bước sau:
-

Nâng nhiệt độ của các nguyên liệu và thiết bị phản ứng lên nhiệt độ bắt đầu

phản ứng.
-

Kiểm tra các van

-

Nạp khí N2 vào trong thiết bị.

-

Nạp isocyanat và kiểm tra độ axit trong thiết bị.

-

Từ từ thêm polyol vào trong khoảng 1 đến 2 giờ.

-


Nếu nhiệt độ tăng quá nhanh, phải giảm hoặc ngừng cấp polyol. Khi nhiệt

độ tăng quá 85oC, ngừng cấp polyol và tiến hành làm mát.
-

Khi đã cấp hết polyol, từ từ tăng nhiệt độ tới nhiệt độ cuối và giữ cho phản

ứng xảy ra.
-

Hút chân không để giảm lượng hơi isocyanat và khí.

17


-

Khi sản phẩm đạt yêu cầu tháo ra và vệ sinh thiết bị phản ứng.

4.2 Quá trình sản xuất PU
Sơ đồ khối q trình sản xuất polyurethane trong cơng nghiệp

18


* Mô tả quá trình:
- Chuẩn bị khuôn
Khuôn phải được kiểm tra trước khi sử dụng và được làm nóng đến nhiệt độ cực
đại mà phản ứng giữa prepolymer và chất lưu hóa xảy ra. Nếu cần thiết, quét một lớp chất

tháo khuôn để việc tháo sản phẩm ra khỏi khuôn được dễ dàng.

19


- Làm nóng chảy prepolymer
Prepolymer cần được làm nóng chảy để chuyển từ dạng rắn sang dạng lỏng. (Đôi
khi rất khó làm chảy phần prepolymer ở giữa thùng chứa). Khi hóa chất đã nóng chảy,
giữ ổn định nó trong thùng chứa được làm ấm trong nhà máy. Prepolymer đem đi cân
theo lượng dùng và làm nóng trong lị vi sóng hoặc băng tải để đạt nhiệt độ cần thiết. Vật
liệu cần được loại bỏ khí bằng cách hút chân khơng trước khi đem sử dụng. Điều này
giúp loại bỏ các khí và hơi ẩm. Nếu vật liệu sủi bọt, việc hút chân khơng giúp giải quyết
vấn đề đó. Các nhà sản xuất thường cung cấp vật liệu khô và không lẫn khí.
- Thêm màu (Pigment) và các phụ gia khác
Nếu cần thiết, bột màu và các phụ gia khác có thể thêm vào và phân tán trước. Bột
màu sử dụng phải khơ, khả năng hoạt động hóa học thấp. Nếu bột màu phân tán trong
polyol, hỡn hợp có thể hấp thụ hơi ẩm và sẽ phản ứng với một số nhóm isocyanate tạo ra
bọt. Một số bột màu vàng cần được cho vào prepolymer trước khi gia nhiệt ủ lần cuối vì
chúng có độ phân tán yếu.
- Phụ gia lưu hóa
Chất lưu hóa có thể ở dạng rắn hoặc lỏng tại nhiệt độ thực hiện q trình lưu hóa.
Chất lưu hóa dạng rắn như là 3,3’ Dichloro 4,4’ diaminodiphenylmethane (MOCA) hay
4,4’-methylenebis (3-chloro-2,6-dichloroaniline) (MCEDA) thường được làm nóng chảy
trước khi sử dụng. Cần lưu ý thực hiện gia nhiệt vật liệu trong khoảng cho phép vì nếu
làm nóng q cao có thể sẽ khiến vật liệu bị hỏng, đồng thời gây nguy hiểm cho sức khỏe

20


và sản phẩm cuối cùng khơng có đặc tính kỹ thuật tốt. MOCA nếu làm nóng đến 140oC

sẽ bắt đầu phân hủy và tạo ra mùi độc hại. Chất lưu hóa ở dạng nóng chảy có thể là
nguyên nhân gây cháy da và có thể bị hấp thu vào trong đường máu. Chất lưu hóa dạng
rắn có thể được hịa tan vào dung môi lỏng để tránh phải sử dụng ở dạng nóng chảy. Các
dung mơi đó có thể là các chất kém phản ứng với nhựa như là phthalate (ví dụ DIOP) hay
là ester như là benzoate (ví dụ, Benzoflex 9 – 88). Chúng có thể làm mềm sản phẩm
nhưng khơng tham gia vào phản ứng hóa học. Khối lượng đương lượng của hệ phải được
tính tốn để cân lượng chất lưu hóa thích hợp đem sử dụng. Trong cả hai trường hợp, độ
cứng cũng như tính chất vật lý sẽ bị thay đổi. Chất lưu hóa dạng lỏng đôi khi rất hút ẩm,
và cần rất cẩn thận để tránh sự hấp thụ hơi ẩm từ khơng khí. Vật liệu cần được bảo quản
trong khí nitơ và nếu cần thiết sử dụng các chất hút ẩm để giữ vật liệu ở trạng thái khô.
- Trộn Prepolymer và chất lưu hóa
- Đúc vào khn
- Lưu hóa hồn thiện

5. Tính chất của nhựa PU
Bảng 4: Tính chất cơ lý của nhựa PU [6]
Tính chất

Low density
flexible foam

Khối lượng riêng

50 – 100

Medium
density semirigid foam
500 - 600

21


High density
rigid RIM
elastomer
1000 - 1100

TPU
1200 - 1210


(ISO 1183), kg/m3
Độ bền kéo
(ISO 527), MPa
Độ đàn hồi
(ISO 34), kN/m
Độ dãn dài
(ISO 527), %

0,1 – 0,4

6-8

50 - 53

40 - 55

0,5 – 2

10 – 15


80 – 100

80 – 120

30 – 60

450 - 550

120 - 150

350 - 450

5.1 Độ bền nhiệt
Polyurethane foam có độ bền nén và độ bền biến dạng cao, kết hợp với vật liệu
phủ lên bề mặt (mặt nhựa, thép...) sẽ cho độ bền lớn hơn gấp nhiều lần, phù hợp với từng
ứng dụng.
Polyurethane foam có thể sử dụng trong các điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt từ
-200oC đến 100oC.
Polyurethane rigid foam có độ thấm khí thấp, ngồi ra trong các cơng trình xây
dựng cịn được kết hợp thêm với các vật liệu giúp ngăn sự xâm nhập của hơi ẩm như là
màng phim polyethylene hay màng phim nhơm có tác dụng bảo vệ bề mặt.
Polyurethane elastomer có khả năng chịu hóa chất rất tốt đối với nhiều loại hóa
chất, dung mơi khác nhau.

5.2 Đợ kết dính
Trong khoảng thời gian giữa q trình trộn và lưu hóa sau cùng, polyurethane rigid
foam có độ kết dính vơ cùng lớn, nhờ đó cho phép gắn kết hiệu quả với nhiều loại bề mặt
của cơng trình xây dựng (mặt xi măng, gỗ, composite, nhựa, kim loại...).
Polyurethane rigid foam kết hợp được với hầu hết các vật liệu làm bề mặt thông
thường để sản xuất các loại tấm panel có các kiểu bề mặt khác nhau (ví dụ tấm lợp cách

nhiệt - tôn xốp: một mặt tôn, một mặt tấm nhựa PVC).
Độ kết dính thường mạnh hơn cả độ bền kéo và độ bền biến dạng của mút xốp.

22


5.3 Tính đàn hồi
Polyurethane flexible foam và polyurethane elastomer có tính đàn hồi cao, có khả
năng chịu biến dạng khi ép, nén, kéo giãn trong một pham vi nhất định.
Do có khả năng chịu biến dạng đàn hồi nên polyurethane flexible foam và
polyurethane elastomer được sử dụng để tổng hợp nên các vật liệu đàn hồi sử dụng trong
đời sống và trong cơng nghiệp.

5.4 Tính cách nhiệt
Polyurethane foam có độ dẫn nhiệt thấp so với hầu hết các vật liệu cách nhiệt
khác, do đó được sử dụng làm vật liệu giữ nhiệt hoặc cách nhiệt trong môi trường làm
lạnh....
Cách nhiệt hiệu quả cho hầu hết các cơng trình xây dựng, cả trong lĩnh vực xây
dựng dân dụng cũng như trong các cơng trình ứng dụng đặc biệt.

23


6.

Phân loại và ứng dụng của PU

6.1 Flexible foam (mút xốp mềm)






Đồ nội thất gia dụng, bao gồm cả nệm giường, ghế sofar...
Đồ nội thất trong công nghiệp sản xuất ô tô: ghế xe hơi, ghế máy bay….
Các sản phẩm dệt may…
Dung cụ thể thao…

6.2 Rigid foam (mút xốp cứng)
 Vật liệu cách nhiệt trong xây dựng (tấm panel cách nhiệt), tủ lạnh, thiết bị làm
lạnh, cách nhiệt đường ống….

24


 Đóng gói (những đồ dễ vỡ, quý, sau khi bọc lớp nilon thì có thể phun PU vào giúp
vận chuyển không bị hỏng, rơi vỡ)
 Đồ nội thất …
 Đồ gia dụng (bình giữ nhiệt...)
 Chất kết dính dùng trong xây dựng

6.3 Resins (chất dẻo)
 Elastomer:
Đế giày, dép…
Nội thất cho xe ô tô
Bánh xe
Gioăng cho các chi tiết kỹ thuật
 Thermoplastic polyurethane (TPU)
 Sơn polyurethane


7. Kết luận
Tiểu luận đã tìm hiểu đầy đủ các các nội dung liên quan tới: Tính chất, phân loại,
ứng dụng, nguyên liệu sản xuất, công nghệ sản xuất của nhựa PU.

25