Polyurethane [vật liệu]

Polyurethane (PUR và PU) là một loại polymer bao gồm một chuỗi các đơn vị hữu cơ liên kết với nhau bằng các liên kết carbamate (urethane). Trong khi hầu hết các polyuretan là các polyme nhiệt rắn không nóng chảy khi đun nóng, thì các polyuretan nhiệt dẻo cũng có sẵn.

Polyme polyurethane theo truyền thống và phổ biến nhất được hình thành bằng cách phản ứng giữa di- hoặc polyisocyanate với polyol. Cả isocyanates và polyol được sử dụng để sản xuất polyuretan chứa trung bình hai hoặc nhiều nhóm chức trên mỗi phân tử.

Một số nỗ lực đáng chú ý gần đây đã được dành để giảm thiểu việc sử dụng isocyanates để tổng hợp polyurethanes, bởi vì isocyanates gây ra các vấn đề độc tính nghiêm trọng. Các polyurethane không isocyanate (NIPU) gần đây đã được phát triển như một loại polyme polyurethane mới để giảm thiểu các mối lo ngại về sức khỏe và môi trường.

Các sản phẩm polyurethane thường được gọi đơn giản là “urethanes”, nhưng không nên nhầm lẫn với ethyl carbamate, còn được gọi là urethane. Polyurethane không chứa cũng như không được sản xuất từ ethyl carbamate.

Polyurethanes được sử dụng trong sản xuất đệm ngồi bằng bọt linh hoạt, có độ đàn hồi cao; tấm cách nhiệt xốp cứng; con dấu và miếng đệm bọt vi tế bào; bánh xe và lốp đàn hồi bền (chẳng hạn như bánh tàu lượn và thang cuốn); ống lót hệ thống treo ô tô; hợp chất bầu điện; chất kết dính hiệu suất cao; chất phủ bề mặt và chất trám bề mặt; sợi tổng hợp (ví dụ: Spandex); thảm trải sàn; các bộ phận bằng nhựa cứng (ví dụ, cho các dụng cụ điện tử); ống mềm và bánh xe ván trượt.

Polyurethane được sản xuất bằng cách trộn hai hoặc nhiều dòng chất lỏng. Dòng polyol chứa chất xúc tác, chất hoạt động bề mặt, chất thổi, v.v. Hai thành phần được gọi là hệ thống polyurethane, hoặc đơn giản là một hệ thống. Ở Bắc Mỹ, isocyanate thường được gọi là 'A-side' hoặc chỉ là 'iso'. Sự pha trộn của polyol và các chất phụ gia khác thường được gọi là 'B-side' hoặc 'poly'. Hỗn hợp này cũng có thể được gọi là 'nhựa thông' hoặc 'hỗn hợp nhựa thông'. Ở Châu Âu, nghĩa của 'A-side' và 'B-side' bị đảo ngược. Các chất phụ gia pha trộn nhựa có thể bao gồm chất kéo dài chuỗi, chất liên kết chéo, chất hoạt động bề mặt, chất chống cháy, chất thổi, chất màu và chất độn. Polyurethane có thể được tạo ra với nhiều mật độ và độ cứng khác nhau bằng cách thay đổi isocyanate, polyol hoặc các chất phụ gia.

Polyme polyurethane phản ứng hoàn toàn rất trơ về mặt hóa học. OSHA (Cơ quan Quản lý An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp) hoặc ACGIH (Hội nghị các Nhà vệ sinh Công nghiệp Chính phủ Hoa Kỳ) không có giới hạn phơi nhiễm nào được thiết lập tại Hoa Kỳ. Nó không được OSHA quy định về khả năng gây ung thư. Polyurethane polyme là một chất rắn dễ cháy và có thể bốc cháy nếu tiếp xúc với ngọn lửa trần. Sự phân hủy từ lửa có thể tạo ra chủ yếu là cacbon monoxit, và các oxit nitơ và hydro xyanua.

Hỗn hợp nhựa lỏng và isocyanates có thể chứa các thành phần độc hại hoặc được quy định. Isocyanates là chất nhạy cảm về da và hô hấp. Ngoài ra, các amin, glycol và photphat có trong bọt polyurethane dạng xịt gây ra rủi ro. [32]

Tại Hoa Kỳ, thông tin bổ sung về sức khỏe và an toàn có thể được tìm thấy thông qua các tổ chức như Hiệp hội các nhà sản xuất Polyurethane (PMA) và Trung tâm Công nghiệp Polyurethane (CPI), cũng như từ hệ thống polyurethane và các nhà sản xuất nguyên liệu. Thông tin về quy định có thể được tìm thấy trong Bộ luật Quy định Liên bang Tiêu đề 21 (Thực phẩm và Thuốc) và Tiêu đề 40 (Bảo vệ Môi trường). Ở Châu Âu, thông tin về sức khỏe và an toàn có sẵn từ ISOPA, [33] Hiệp hội các nhà sản xuất Polyol và Diisocyanate Châu Âu.

Các phương pháp sản xuất thành phẩm polyurethane bao gồm từ các công đoạn nhỏ, đổ thủ công đến các dây chuyền sản xuất bao bì và ván ghép khối lượng lớn. Bất kể sản phẩm cuối cùng là gì, nguyên tắc sản xuất đều giống nhau: để đo isocyanate lỏng và hỗn hợp nhựa ở một tỷ lệ phân tích xác định, trộn chúng với nhau cho đến khi thu được hỗn hợp đồng nhất, phân phối chất lỏng phản ứng vào khuôn hoặc trên bề mặt , đợi cho đến khi nó chữa khỏi, sau đó bán phần đã hoàn thành.