Lịch sử phát triển polyurethane Hóa học về polyurethane dựa trên nền tảng vào năm 1849 khi Wurtz và Hofmann lần đầu tiên báo cáo về phản ứng giữa isocyanate và một hợp chất hydroxy. Nhưng mãi cho đến năm 1937 khi Otto Bayer và các cộng sự tại phòng thí nghiệm I.G. Farnen, Đức, tìm ra được ứng dụng thương mại dựa trên phản ứng giữa hexamethylene diisocyanate và butanediol, sản phẩm có tính chất cơ lý tương tự nylon (polyamides), ngày nay vẫn còn được sử dụng để làm các sợi cho bàn chải. Sự thiếu trầm trọng nguyên vật liệu trong chiến tranh thế giới II (1937 – 1945) đã giúp đẩy mạnh sự phát triển nguyên liệu polyurethane cho ngành sợi, sơn và mút xốp. Tuy nhiên sự phát triển mạnh mẽ của lĩnh vực này xảy ra vào những năm 1950 khi người ta tìm ra nguyên liệu mới Toluene diisocyanate (TDI) và polyester polyol để sản xuất mút mềm ở Đức. Sự nhảy vọt thực sự vào năm 1957 khi có nhiều loại polyether polyols (poly ete) được cho vào công thức mút xốp. Chúng không chỉ có giá cạnh tranh hơn mà mút tạo ra còn có tính chất cơ lý tốt hơn các sản phẩm từ polyester polyol (poly este). Sự phát triển mạnh mẽ hơn còn nhờ vào nhu cầu lớn mạnh từ thị trường Châu Âu, Mỹ và Nhật Bản. Ngày nay polyurethane đứng hàng thứ 6 trong tổng lượng tiêu thụ các loại polymer, với khoảng 6% thị trường tiêu thụ. Phần ứng dụng lớn nhất của urethane là mút xốp mềm (khoảng 44%), mút cứng (khoảng 28%), còn lại 28% cho ứng dụng trong sơn, keo dán, gioăng phớt và dạng PU đàn hồi. (số liệu về thị phần ứng dụng có thể khác nhau tùy theo vùng, nước, khu vực). Không giống như những polymer khác như là polyethylene, polystyrene hay polyvinyl chloride … được tạo nên từ các monomer ethylene, styrene hay vinyl chloride (vinyl clorua)…, polyurethane không được tạo nên từ các đơn vị urethane theo cách thông thường mà dựa trên phản ứng từ các polyhydroxy như là polyether polyol với các isocyanate. Nói ngắn gọn polyurethane là những polymer chứa nhóm liên kết (-NH-CO-O-). Đặc trưng sản xuất và sử dụng polyurethane là có thể tạo ra những loại mút từ rất mềm đến mềm hay mút cứng hoặc bán cứng và dạng đàn hồi. Chúng có thể tạo ra dạng khối lớn hay đổ vào các khuôn có hình dạng và kích thước khác nhau.
- bà con đừng spam để tui post dần các công nghệ, ứng dụng về PU trong mục này nhé! Mọi góp ý nhắn vào message tui nhé!Nhớ thanks động viên nhé!:bepdi(
Nếu chất khởi đầu chứa ba chức như là glycerine, khi cộng với alkene oxide tạo ra chuỗi tuyến tính theo ba hướng. Sản phẩm phản ứng sẽ là dạng triol (chứa ba nhóm OH).
Tính chất vật lý và hóa học của polyol phụ thuộc phần lớn vào các yếu tố:
1 Loại alkene oxide sử dụng
2. Thứ tự cộng hợp alkene oxide sử dụng (nếu sử dụng nhiều alkene oxide)
3. Nhóm chức của chất khởi đầu
Nếu quá trình polymer hóa với các alkene oxide khác như là P.O sẽ cho đuôi là nhóm hydroxy bậc hai.
Nhóm hydroxy bậc một hoạt động hơn nhóm bậc hai, polyol có nhóm bậc một thường được gọi là polyol bịt hay nắp E.O, có hoạt tính cao hơn các polyol khác.
Toluene diisocyanate thương mại thường dùng là TDI 80/20 hay T – 80 trong đó có chứa 80% đồng phân 2,4 – và 20% đồng phân 2,6 - . Ngoài ra còn có TDI 65/35 hay T – 65 là hỗn hợp của 65% đồng phân 2,4 – và 35% đồng phân 2,6 - .
Thứ tự hoạt tính hóa học của các nhóm isocyanate như sau:
4 – NCO > 2- và 6 – NCO > 2 – NCO
(đồng phân 2,4 -) (đồng phân 2,6 -) (đồng phân 2,4 -)
Tốc độ phản ứng tương ứng là 8 : 3 : 1 ở 38oC. Do đó nhóm 4 – NCO ưu tiên phản ứng hơn.
Trong phản ứng với polyol, đồng phân 2,6 – cản trở về mặt không gian hơn sẽ cho mút cứng hơn đồng phân 2,4 - . Vì lý do đó, TDI 65/35 chứa nhiều đồng phân 2,6 – hơn so với trong TDI 80/20, được sử dụng cho mút đặc biệt như là mút có tính chất chịu tải trọng cao.
TDI 80/20 sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp do sản xuất giá thành rẻ nhất. Nó được ứng dụng chủ yếu trong sản xuất mút mềm. TDI thô cũng được sử dụng trong sản xuất mút cứng.
Cả dạng MDI thô lẫn tinh khiết có áp suất bay hơi thấp hơn TDI và ít độc hơn.
Hỗn hợp của MDI thô và TDI 80/20 HAY tdi 65/35 được sử dụng để sản xuất mút mềm đàn hồi, cả dạng khối lẫn dạng đổ khuôn. Mút cứng và mút bán cứng sử dụng chủ yếu là MDI thô. MDI tinh khiết thường đắt và ít khi được sử dụng.
Ảnh hưởng của thành phần hóa học lên lượng xúc tác cần dùng
Nước ở những mức độ thấp, khi thay đổi lượng nhỏ trong công thức cũng làm ảnh hưởng lớn đến độ cứng.
Tác nhân thổi vật lý (trợ nở vật lý) như là TCFM và MEC (hiện nay hay dùng 141b1,1-dichloro-1-fluoroethane) không phản ứng với isocyanate để tạo ra nhóm ure. Khi tăng lượng chất trợ nở vật lý thường dẫn đến kết quả là làm giảm độ cứng của mút. Xem minh họa trong biểu đồ dưới đây:
Trong mút mềm đổ khuôn, tỷ lệ isocyanate thường rơi vào khoảng 85 – 110 cho cả đổ khuôn nóng lẫn khuôn lạnh.
Kiểu: