Polyurethane, thường được viết tắt là PU hoặc PUR, là một loại polyme đa năng được hình thành thông qua phản ứng của các hợp chất chứa nhóm isocyanate với polyol hoặc các phân tử khác có chứa nhóm hydro hoạt động.
Không giống như nhiều loại nhựa thông thường có phạm vi tính chất tương đối hẹp, polyurethane có thể được thiết kế trên một phổ đặc biệt rộng—từ mềm, bọt linh hoạt và chất đàn hồi đến bọt cấu trúc cứng, lớp phủ, chất kết dính, Chất niêm phong, và các thành phần kỹ thuật cứng.
Tính linh hoạt này chủ yếu đến từ polyurethane cấu trúc phân tử phân đoạn và khả năng sửa đổi tính chất hóa học của nó, mật độ liên kết chéo, cấu trúc tế bào, và điều kiện xử lý.
Bằng cách chọn các polyol khác nhau, isocyanate, bộ mở rộng chuỗi, chất xúc tác, chất thổi, và phụ gia, các nhà sản xuất có thể điều chỉnh polyurethane cho các yêu cầu như đệm, Kháng mài mòn, cách nhiệt nhiệt, kháng hóa chất, linh hoạt, Hấp thụ tác động, và sự ổn định kích thước.
Bài viết này xem xét polyurethane là gì từ cả một quan điểm khoa học vật liệu và sản xuất, bao gồm cả cấu trúc hóa học của nó, các loại chính, của cải, Phương pháp sản xuất, thuận lợi, giới hạn, và ứng dụng kỹ thuật.
1. Polyurethane là gì?
Polyurethane là một loại polymer có chứa một lượng đáng kể liên kết urethane, thường được biểu diễn bằng cấu trúc hóa học:
–NH–CO–O–
Các nhóm urethane này thường được tạo ra thông qua phản ứng giữa nhóm isocyanate (–NCO) và một nhóm hydroxyl (-Ồ):
R–NCO + R′–OH → R–NH–CO–O–R′
Phản ứng này là phản ứng hóa học cơ bản đằng sau quá trình sản xuất polyurethane.
Tuy nhiên, vật liệu polyurethane thương mại hiếm khi chỉ bao gồm các đơn vị urethane lặp lại đơn giản.
Cấu trúc phân tử của chúng cũng có thể chứa ether, este, urê, cacbonat, thơm, chất béo, hoặc các nhóm chức năng khác, tùy thuộc vào nguyên liệu được lựa chọn.
Đây là lý do tại sao hai sản phẩm đều được mô tả là “polyurethane” có thể có những đặc tính khác nhau đáng kể.
Ví dụ, bọt polyurethane dẻo được sử dụng trong đồ nội thất có thể mềm và có độ đàn hồi cao, trong khi chất đàn hồi polyurethane được sử dụng cho con lăn công nghiệp có thể có độ cứng cao, độ bền kéo, và kháng thuốc chống mài mòn.
Bọt polyurethane cứng được sử dụng trong thiết bị làm lạnh, trong khi đó, được thiết kế chủ yếu để có độ dẫn nhiệt thấp và độ ổn định kích thước.
Polyurethane nhiệt rắn và nhựa nhiệt dẻo
Vật liệu polyurethane có thể được chia rộng rãi theo cấu trúc phân tử và hành vi xử lý của chúng.
Polyurethane nhiệt rắn phát triển một mạng lưới liên kết chéo vĩnh viễn trong quá trình xử lý.
Khi đã khỏi bệnh đủ, nó không thể đơn giản tan chảy và định hình lại mà không gây ra sự phân hủy hóa học.
Nhiều chất đàn hồi đúc, lớp phủ, chất kết dính, và hệ thống polyurethane cứng nhắc thuộc loại này.
Polyurethane nhiệt dẻo (TPU) chứa các cấu trúc polymer chủ yếu là tuyến tính hoặc liên kết vật lý và có thể được làm mềm bằng cách nung nóng và xử lý nhiều lần trong cửa sổ xử lý nhiệt của nó.
TPU kết hợp nhiều đặc tính của chất đàn hồi với các phương pháp xử lý nhựa nhiệt dẻo như ép phun và ép đùn.
Sự khác biệt rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động sản xuất, Tính tái chế, khả năng sửa chữa, và hiệu suất sử dụng cuối cùng.
Đặc điểm chính của Polyurethane
Mặc dù công thức polyurethane khác nhau đáng kể, nhiều vật liệu polyurethane thể hiện sự kết hợp hữu ích của các tính chất cơ học và hóa học.
Đặc điểm điển hình bao gồm:
- Khả năng chống mài mòn và mài mòn cao
- Độ đàn hồi và khả năng phục hồi tốt
- Độ cứng có thể điều chỉnh
- Chống va đập tốt
- Khả năng kháng dầu tốt và nhiều loại hóa chất
- Độ bám dính tuyệt vời trên nhiều chất nền
- Kháng mệt mỏi tốt
- Tính linh hoạt xử lý rộng
- Cách nhiệt tốt ở dạng tế bào
- Khả năng sản xuất cả cấu trúc linh hoạt và cứng nhắc
Hiệu suất chính xác phụ thuộc nhiều vào công thức.
Ví dụ, polyurethane thường có khả năng chống mài mòn cao, nhưng khả năng chống thủy phân, bức xạ tia cực tím, nhiệt, hoặc các hóa chất cụ thể khác nhau đáng kể giữa các hóa chất polyurethane khác nhau.
Vì thế, Việc lựa chọn vật liệu phải luôn dựa trên công thức polyurethane cụ thể và môi trường hoạt động, thay vì dùng thuật ngữ chung chung “PU”.
2. Thành phần hóa học và cấu trúc phân tử của Polyurethane
Polyurethane (Pu) không phải là một hợp chất hóa học đơn lẻ mà là một họ polyme rộng lớn có đặc tính có thể được điều chỉnh thông qua việc lựa chọn và tỷ lệ các khối xây dựng hóa học khác nhau.
Phản ứng polyurethane cơ bản xảy ra giữa nhóm isocyanate (–NCO) Và nhóm hydroxyl (-Ồ), tạo liên kết urethane.
Bằng cách thay đổi cấu trúc phân tử, chức năng, trọng lượng phân tử, và tỉ lệ các chất phản ứng, các nhà sản xuất có thể sản xuất các loại vật liệu từ bọt dẻo và chất đàn hồi đến bọt cứng, lớp phủ, chất kết dính, và các thành phần kỹ thuật cường độ cao.
Khối xây dựng hóa học cốt lõi
Hai họ chất phản ứng chính là isocyanate và polyol.
Các thành phần khác, bao gồm cả bộ mở rộng chuỗi, chất liên kết chéo, chất xúc tác, chất thổi, chất hoạt động bề mặt, và phụ gia hiệu suất, được giới thiệu khi cơ khí cụ thể, nhiệt, xử lý, hoặc đặc điểm môi trường được yêu cầu.
| Danh mục thành phần | Chức năng chính | Ví dụ phổ biến |
| Isocyanate | Cung cấp các nhóm –NCO phản ứng và đóng góp vào các phân khúc cứng, sức mạnh, độ cứng, và kháng hóa chất | MDI, TDI, HDI, IPDI |
| Polyol | Hình thành các phân đoạn mềm và ảnh hưởng mạnh mẽ đến tính linh hoạt, Độ đàn hồi, kháng thủy phân, và hành vi ở nhiệt độ thấp | Polyol polyether, polyol polyester, polyol polycarbonate |
| Bộ mở rộng chuỗi | Tăng hàm lượng phân đoạn cứng và điều chỉnh trọng lượng phân tử, độ cứng, độ bền kéo, và cấu trúc pha | 1,4-Butanediol (BDO), etylen glycol, diamines |
| Liên kết chéo | Giới thiệu cấu trúc mạng ba chiều và tăng độ cứng, sự ổn định kích thước, và điện trở nhiệt | Trimetylolpropan (TMP), polyol đa chức năng |
Chất xúc tác |
Kiểm soát tốc độ phản ứng và ảnh hưởng đến sự cân bằng giữa các phản ứng polyurethane cạnh tranh | Amin bậc ba, chất xúc tác hữu cơ kim loại |
| Đại lý thổi | Tạo khí và tạo cấu trúc tế bào của bọt polyurethane | Nước, pentan, Co₂, tác nhân thổi vật lý được lựa chọn |
| Chất hoạt động bề mặt | Ổn định bọt phát triển và kiểm soát kích thước tế bào, tính đồng nhất, và hình thái | Chất hoạt động bề mặt gốc silicone |
| Phụ gia | Sửa đổi các đặc tính hiệu suất cụ thể như khả năng chống cháy, ổn định tia cực tím, màu sắc, kháng oxy hóa, hoặc hành vi xử lý | Chất chống cháy, chất ổn định tia cực tím, chất chống oxy hóa, sắc tố |
3. Các loại Polyurethane chính
Polyurethane là một họ polymer đa năng chứ không phải là một vật liệu duy nhất có đặc tính cố định.
Bằng cách thay đổi isocyanate, polyol, bộ mở rộng chuỗi, mật độ liên kết chéo, hệ thống thổi, và điều kiện xử lý, các nhà sản xuất có thể sản xuất các vật liệu polyurethane từ bọt mềm và có tính linh hoạt cao đến polyme cấu trúc cứng và chất đàn hồi hiệu suất cao.
Bọt Polyurethane linh hoạt
Bọt polyurethane linh hoạt được đặc trưng bởi cấu trúc tế bào mở, mật độ tương đối thấp, và khả năng phục hồi cao.
Nó được sản xuất bằng cách kết hợp polyol và isocyanate với chất tạo bọt và các chất phụ gia khác trong điều kiện tạo bọt được kiểm soát..
Cấu trúc tế bào liên kết với nhau của nó cho phép vật liệu nén và phục hồi nhiều lần.
Mật độ bọt, kích thước tế bào, độ cứng, khả năng phục hồi, và bộ nén có thể được điều chỉnh thông qua công thức và xử lý.
Các ứng dụng điển hình bao gồm:
- Đệm đồ nội thất và nệm
- Ghế ô tô và linh kiện nội thất
- Sản phẩm kiểm soát âm thanh và độ rung
- Vật liệu đóng gói và bảo vệ
- Con dấu linh hoạt và các bộ phận đệm
Đối với các ứng dụng đệm, Tỉ trọng, độ cứng vết lõm, khả năng phục hồi, và bộ nén thường quan trọng hơn độ bền kéo.
Bọt Polyurethane cứng
Bọt polyurethane cứng có cấu trúc ô kín chủ yếu và được thiết kế để có độ cứng cao, sự ổn định kích thước, và cách nhiệt.
Độ dẫn nhiệt thấp của nó chủ yếu là do cấu trúc tế bào và khí chứa trong tế bào.
Tùy theo công thức và quy trình sản xuất, hệ thống dựa trên PU và PIR cứng nhắc có thể mang lại hiệu suất cách nhiệt tuyệt vời ở mật độ tương đối thấp.
Các ứng dụng phổ biến bao gồm cách nhiệt tòa nhà, thiết bị làm lạnh, tấm kho lạnh, ống cách nhiệt, và cách nhiệt thiết bị.
Một công thức bọt cứng điển hình phải cân bằng đồng thời một số đặc tính:
| Tài sản | Tầm quan trọng |
| Tỉ trọng | Ảnh hưởng sức mạnh, sự ổn định kích thước, và hiệu suất nhiệt |
| Nội dung ô kín | Quan trọng đối với cách nhiệt và chống ẩm |
| Cường độ nén | Xác định khả năng chịu tải |
| Độ dẫn nhiệt | Quan trọng đối với các ứng dụng tiết kiệm năng lượng |
| Độ ổn định kích thước | Kiểm soát hiệu suất lâu dài khi thay đổi nhiệt độ |
| Hiệu suất dễ cháy | Quan trọng đối với các ứng dụng xây dựng và giao thông |
Chất đàn hồi polyurethane
Chất đàn hồi polyurethane chiếm vị trí quan trọng giữa cao su thông thường và nhựa kỹ thuật cứng.
Chúng có thể kết hợp độ bền kéo và khả năng chống mài mòn tương đối cao với biến dạng đàn hồi đáng kể.
Chúng có sẵn dưới dạng Polyurethane nhiệt dẻo (TPU), chất đàn hồi polyurethane đúc, và hệ thống nhiệt rắn.
Chất đàn hồi polyurethane đặc biệt có giá trị cho các ứng dụng liên quan đến tải cơ học lặp đi lặp lại, sự va chạm, Mắt, hoặc mài mòn.
Bánh xe, con lăn, hải cẩu, Thưa những miếng đệm, ống lót, Các thành phần băng tải, và các bộ phận hao mòn công nghiệp là những ví dụ phổ biến.
Hiệu suất của chúng phụ thuộc mạnh mẽ vào nội dung phân đoạn cứng và kiến trúc phân tử.
Tăng nồng độ phân đoạn cứng thường làm tăng độ cứng và mô đun, trong khi hóa học phân đoạn mềm thích hợp duy trì độ đàn hồi và độ giãn dài.
Polyurethane nhiệt dẻo (TPU)
TPU là một dạng nhựa nhiệt dẻo của polyurethane có thể được làm mềm nhiều lần bằng cách nung nóng và xử lý bằng công nghệ sản xuất nhựa nhiệt dẻo thông thường.
Không giống như polyurethane nhiệt rắn có liên kết chéo cao, TPU chủ yếu dựa vào các tương tác vật lý và hình thái polyme phân đoạn để đạt được các đặc tính cơ học của nó.
Điều này làm cho nó thích hợp cho việc ép phun, phun ra, Đúc, và các quy trình sản xuất liên tục khác.
TPU có thể được tạo thành trên phạm vi độ cứng rộng, thường từ các loại vật liệu đàn hồi rất mềm đến các loại kỹ thuật tương đối cứng.
Các ứng dụng điển hình bao gồm:
- Vỏ cáp và vỏ bảo vệ
- Thành phần ô tô
- Ống và ống công nghiệp
- Con dấu và kết nối linh hoạt
- Linh kiện giày dép
- Vỏ sản phẩm tiêu dùng và các bộ phận bảo vệ
Polyurethane đúc
Polyurethane đúc được sản xuất bằng cách trộn các thành phần phản ứng và đổ công thức vào khuôn, nơi diễn ra quá trình trùng hợp và đóng rắn.
Quá trình này đặc biệt hữu ích để sản xuất các thành phần đàn hồi lớn hoặc tùy chỉnh mà khó sản xuất hoặc không kinh tế thông qua xử lý nhựa nhiệt dẻo thông thường..
Polyurethane đúc có thể được chế tạo cho các kết hợp độ cứng khác nhau, Độ đàn hồi, chống rách, Kháng mài mòn, và kháng hóa chất.
Con lăn công nghiệp, lưỡi cạo, mặc lót, hải cẩu, ống lót, và các thành phần chống va đập là những ứng dụng điển hình.
Lớp phủ polyurethane, Chất kết dính, và chất bịt kín
Polyurethane cũng được sử dụng rộng rãi như một bề mặt chức năng hoặc vật liệu liên kết hơn là một thành phần kết cấu khối..
Lớp phủ polyurethane có thể cung cấp khả năng chống mài mòn, kháng hóa chất, khả năng chịu thời tiết, linh hoạt, và bề mặt hoàn thiện hấp dẫn. Chúng được sử dụng trên kim loại, nhựa, gỗ, bê tông, và các chất nền khác.
Chất kết dính polyurethane có thể hình thành liên kết mạnh mẽ giữa các vật liệu khác nhau và được sử dụng trong ô tô, sự thi công, giày dép, nội thất, và lắp ráp công nghiệp.
Chất bịt kín polyurethane kết hợp độ bám dính với biến dạng đàn hồi, cho phép các khớp thích ứng với chuyển động do giãn nở nhiệt, rung động, hoặc chuyển vị cơ học.
4. Tính chất chính của Polyurethane
Polyurethane (Pu) được phân biệt bởi phạm vi cơ học rộng bất thường của nó, nhiệt, hóa chất, và tính chất vật lý.
Không giống như kim loại hoặc nhiều loại nhựa nhiệt dẻo thông thường, polyurethane là họ vật liệu có hiệu suất có thể được thay đổi rộng rãi thông qua việc lựa chọn loại isocyanate, hóa học polyol, nội dung phân đoạn cứng, mật độ liên kết chéo, phụ gia, Tỉ trọng, và cấu trúc tế bào.
Do đó, không có một bộ đặc tính cơ học nào đại diện cho tất cả các sản phẩm polyurethane.
Chất đàn hồi polyether linh hoạt, bọt cách nhiệt cứng, và polyurethane đúc có độ cứng cao đều có thể được phân loại về mặt hóa học là polyurethane trong khi thể hiện các đặc tính hiệu suất hoàn toàn khác nhau.
Do đó, các giá trị sau đây phải được coi là phạm vi kỹ thuật đại diện hoặc ví dụ thay vì thông số kỹ thuật chung.
Việc lựa chọn vật liệu cuối cùng phải luôn dựa trên bảng dữ liệu đã được thử nghiệm của nhà sản xuất theo tiêu chuẩn ASTM liên quan., ISO, hoặc tiêu chuẩn EN.
Tính chất cơ học
| Tài sản | Phạm vi kỹ thuật điển hình / Ví dụ | Các yếu tố kiểm soát chính |
| Mật độ - chất đàn hồi rắn | ~1,1–1,3 g/cm³ | Hóa học polyme, chất làm đầy |
| Mật độ - bọt PU cứng | ~30–45 kg/m³ đối với nhiều sản phẩm cách nhiệt | Hệ thống thổi, công thức, cấu trúc tế bào |
| Độ bền kéo | ~15–50+ MPa đối với nhiều chất đàn hồi | Độ cứng, cấu trúc phân tử, liên kết ngang |
| Kéo dài | ~300–700% đối với nhiều chất đàn hồi linh hoạt | Hóa học phân đoạn mềm và mật độ liên kết ngang |
Độ cứng |
~45 Bờ A đến 70 Bờ D+ | Nội dung phân khúc cứng, liên kết ngang |
| Độ dẫn nhiệt – chất đàn hồi | ~0,15–0,25 W/(m · k), Lớp phụ thuộc | Mật độ và công thức |
| Độ dẫn nhiệt - bọt cứng | ~0,020–0,030 W/(m · k) | Cấu trúc tế bào, khí, Tỉ trọng, Lão hóa |
| Điện trở suất | Có thể đạt ~10¹³ Ω·cm ở cấp độ phù hợp | công thức, Độ ẩm, nhiệt độ |
| Nhiệt độ dịch vụ lâu dài | Các cấp phổ biến khoảng −30 đến +80°C; cấp chuyên môn cao hơn | Hóa học và công thức polymer |
Khai mài và mài mòn
Polyurethane đặc biệt nổi tiếng với khả năng chống mài mòn.
Polyurethane có công thức phù hợp có thể hoạt động tốt hơn nhiều chất đàn hồi thông thường trong các ứng dụng liên quan đến trượt, lăn, sự va chạm, hoặc liên lạc nhiều lần.
Đặc tính này làm cho polyurethane hấp dẫn đối với con lăn công nghiệp, Các thành phần băng tải, mặc lót, hải cẩu, bánh xe, ống lót, và các thành phần thiết bị khai thác mỏ.
Tuy nhiên, Khả năng chống mài mòn không phải là đặc tính chung của tất cả các loại polyurethane. Hóa học polyol, độ cứng, mật độ liên kết chéo, nhiệt độ, vật liệu mặt tiền, bôi trơn, và cơ chế hao mòn đều có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ sử dụng thực tế.
Độ đàn hồi và khả năng phục hồi
Các đoạn mềm dẻo của polyurethane cho phép biến dạng có thể đảo ngược đáng kể. Điều này mang lại cho nhiều chất đàn hồi polyurethane khả năng phục hồi tuyệt vời và đặc tính hoàn trả năng lượng.
Khả năng phục hồi đặc biệt quan trọng trong các bộ phận chịu nén hoặc va đập nhiều lần.
Ví dụ, Bánh xe và con lăn polyurethane cần biến dạng dưới tải trong khi phục hồi hình dạng đủ nhanh để hạn chế biến dạng vĩnh viễn và sinh nhiệt.
Do đó, sự cân bằng giữa độ đàn hồi và độ trễ là một vấn đề quan trọng cần cân nhắc trong các ứng dụng động..
Kháng hóa chất
Polyurethane thường có khả năng chống dầu tốt, mỡ, nhiên liệu, và nhiều loại hóa chất công nghiệp, mặc dù hiệu suất thay đổi đáng kể giữa các công thức.
Polyurethane gốc polyether thường mang lại khả năng chống thủy phân tốt hơn, trong khi các hệ thống dựa trên polyester có thể mang lại lợi thế trong một số môi trường cơ học và hóa học nhất định.
Do đó, khả năng tương thích hóa học phải được đánh giá dựa trên hóa chất cụ thể, sự tập trung, nhiệt độ, thời gian phơi nhiễm, và điều kiện tải cơ học thay vì dựa vào một tuyên bố chung chung rằng polyurethane có khả năng kháng hóa chất.
Tính chất nhiệt
Phạm vi nhiệt độ sử dụng của Polyurethane phụ thuộc rất nhiều vào cấu trúc vật lý và hóa học của nó.
Nhiều chất đàn hồi polyurethane thông thường hoạt động hiệu quả trong phạm vi nhiệt độ vừa phải rộng, trong khi các công thức chuyên dụng được thiết kế cho dịch vụ ở nhiệt độ cao hoặc nhiệt độ thấp.
Ở nhiệt độ đủ cao, Tính di động của chuỗi polymer tăng và tính chất cơ học giảm. Ở nhiệt độ thấp, một số công thức trở nên cứng hơn và kém linh hoạt hơn đáng kể.
Bọt polyurethane cứng cũng được đánh giá cao vì tính dẫn nhiệt thấp và do đó được sử dụng rộng rãi để cách nhiệt.
Khả năng chống nước và thủy phân
Khả năng chống thủy phân đặc biệt quan trọng ở ngoài trời, hàng hải, thủy lực, và môi trường ẩm ướt.
Polyurethane dựa trên polyether thường cung cấp khả năng chống phân hủy thủy phân tốt hơn so với polyurethane dựa trên polyester thông thường.
Tuy nhiên, polyester polyurethane có thể cung cấp các đặc tính cơ học và mài mòn tuyệt vời trong môi trường thích hợp.
Để tiếp xúc với nước lâu dài, lựa chọn vật liệu không chỉ nên xem xét nước mà còn cả nhiệt độ, PH, Vi sinh vật, căng thẳng cơ học, và thời gian phơi nhiễm.
Tính chất điện
Nhiều công thức polyurethane cung cấp các đặc tính cách điện hữu ích, bao gồm điện trở suất tương đối cao và độ bền điện môi.
Những đặc tính này hỗ trợ các ứng dụng như vỏ cáp, đóng gói điện, Lớp phủ bảo vệ, và linh kiện điện tử.
Tuy nhiên, hiệu suất điện có thể thay đổi theo nhiệt độ, độ ẩm, Tính thường xuyên, công thức, và nội dung phụ.
5. Độ cứng polyurethane
Độ cứng là một trong những đặc tính được xác định phổ biến nhất của polyurethane, đặc biệt đối với chất đàn hồi, con lăn, bánh xe, hải cẩu, Thưa những miếng đệm, Lớp phủ bảo vệ, và các thành phần chống hao mòn.
Tuy nhiên, Độ cứng polyurethane không nên được hiểu đơn giản là thước đo độ bền vật liệu tổng thể.
Trong kỹ thuật polyurethane, độ cứng chủ yếu mô tả vật liệu khả năng chống biến dạng cục bộ trong điều kiện thử nghiệm vết lõm quy định.
Độ cứng Polyurethane có nghĩa là gì?
Khi một lực tác dụng lên bề mặt polyurethane, vật liệu biến dạng xung quanh vết lõm.
Polyurethane cứng hơn thể hiện ít vết lõm hơn trong các điều kiện thử nghiệm quy định, trong khi lớp mềm hơn trải qua biến dạng cục bộ lớn hơn.
Bởi vì polyurethane có thể bao gồm từ chất đàn hồi rất mềm đến vật liệu kỹ thuật cứng, các thang đo độ cứng khác nhau được sử dụng cho các phạm vi độ cứng khác nhau.
Dành cho polyurethane linh hoạt và đàn hồi, độ cứng thường được đo bằng Thang đo độ cứng bờ.
Bờ A thường được sử dụng cho polyurethane mềm hơn đến cứng vừa phải, trong khi Bờ D được sử dụng cho các công thức khó hơn.
Thang đo đã chọn phải luôn được báo cáo cùng với giá trị độ cứng vì, Ví dụ, 80 Bờ A và 80 Shore D đại diện cho các điều kiện vật chất rất khác nhau.
Phạm vi độ cứng Polyurethane phổ biến
| Phạm vi độ cứng | Đặc điểm tiêu biểu | Hiệu suất điển hình | Ứng dụng đại diện |
| 20–40 Bờ A | Rất mềm mại và có tính linh hoạt cao | Tuân thủ cao, mô đun thấp, đệm tuyệt vời và hấp thụ rung động | Con dấu mềm, Thưa những miếng đệm, đệm, linh kiện giảm âm |
| 40–60 Bờ A | Độ cứng mềm đến trung bình | Độ đàn hồi tốt, khả năng phục hồi, và linh hoạt với khả năng chịu tải vừa phải | Bánh xe linh hoạt, ống lót, bộ cách ly rung, linh kiện giày dép |
| 60–80 Bờ A | Chất đàn hồi có độ cứng trung bình | Cân bằng tốt về tính linh hoạt, khả năng chịu tải, và kháng thuốc chống mài mòn | Con lăn, bánh xe, ống lót, Các thành phần băng tải |
80–95 Bờ A |
Chất đàn hồi cứng | Độ cứng cao hơn, khả năng chịu tải, và chống mài mòn với tính linh hoạt giảm | Con lăn công nghiệp, bánh xe hạng nặng, Mặc miếng đệm, thành phần tải cao |
| 50–80 Bờ D | Polyurethane rất cứng | Độ cứng cao và ổn định kích thước với khả năng chống va đập và mài mòn mạnh | Bánh răng, cam, hướng dẫn các thành phần, các bộ phận cấu trúc, thành phần chịu mài mòn |
Những phạm vi này là đặc điểm kỹ thuật mang tính đại diện hơn là phổ quát.
Công thức polyurethane thương mại có thể vượt ra ngoài phạm vi này, và mối quan hệ giữa độ cứng và hiệu suất cơ học phụ thuộc vào thành phần hóa học polymer, mật độ liên kết chéo, nội dung phụ, nhiệt độ, và phương pháp thử nghiệm.
6. Quy trình sản xuất Polyurethane
Polyurethane có thể được sản xuất thông qua một số công nghệ xử lý, và phương pháp thích hợp phụ thuộc vào thành phần hóa học của polyurethane, hình học sản phẩm, độ cứng yêu cầu, Tỉ trọng, Khối lượng sản xuất, dung sai kích thước, và hiệu suất sử dụng cuối cùng.
Đúc phun phản ứng (RIM)
Đúc phun phản ứng là một quy trình năng suất cao trong đó hai hoặc nhiều thành phần polyurethane lỏng—thường là isocyanate và công thức polyol—được đo chính xác, hỗn hợp, và bơm vào khuôn kín.
Phản ứng hóa học diễn ra nhanh chóng bên trong khuôn, nơi vật liệu lấp đầy khoang và sau đó xử lý thành hình dạng yêu cầu.
RIM đặc biệt thích hợp cho các bộ phận lớn vì độ nhớt tương đối thấp của hệ thống phản ứng cho phép làm đầy các khuôn phức tạp với áp suất phun tương đối thấp.
Vật liệu gia cố hoặc chất độn cũng có thể được đưa vào các công thức chuyên dụng để cải thiện độ cứng, sự ổn định kích thước, hoặc sức đề kháng tác động.
Các sản phẩm:
Các sản phẩm RIM tiêu biểu bao gồm tấm thân ô tô, cản, tiết lộ nội dung, vỏ thiết bị, vỏ kết cấu, thùng công nghiệp, và các thành phần đúc nhẹ lớn.
Polyurethane đúc
Polyurethane đúc được sản xuất bằng cách trộn các thành phần polyurethane phản ứng và đổ hỗn hợp lỏng vào khuôn đã chuẩn bị sẵn.
Vật liệu sau đó xử lý ở nhiệt độ phòng hoặc dưới nhiệt độ được kiểm soát, tùy theo công thức.
Quá trình này cung cấp sự linh hoạt đáng kể trong việc xây dựng vật liệu.
Nhà sản xuất có thể điều chỉnh độ cứng, Độ đàn hồi, chống rách, Kháng mài mòn, đặc tính giảm xóc, và kháng hóa chất bằng cách chọn polyol thích hợp, isocyanate, bộ mở rộng chuỗi, chất xúc tác, và phụ gia.
Polyurethane đúc đặc biệt có giá trị cho các sản phẩm yêu cầu Kháng mòn cao, Hấp thụ tác động, Độ đàn hồi, hoặc độ cứng tùy chỉnh.
Việc khử khí có thể được thực hiện trước khi đúc để giảm thiểu không khí bị mắc kẹt và các khoảng trống bên trong, đặc biệt cho các thành phần chính xác.
Các sản phẩm:
Các sản phẩm phổ biến bao gồm con lăn công nghiệp, bánh xe, ống lót, hải cẩu, Thưa những miếng đệm, Mặc miếng đệm, lưỡi cạo, bộ cách ly rung, giảm xóc, thành phần khai thác mỏ, và lớp lót polyurethane tùy chỉnh.
Đúc nén
Đúc nén sử dụng một lượng vật liệu polyurethane đo được đặt vào khoang khuôn được gia nhiệt.
Khuôn sau đó được đóng lại và áp suất được áp dụng, cho phép vật liệu chảy, phù hợp với khoang, và xử lý dưới nhiệt độ và áp suất được kiểm soát.
Quá trình này thường được sử dụng cho các hệ thống polyurethane nhiệt rắn và các hợp chất đàn hồi.
Kiểm soát nhiệt độ khuôn thích hợp, áp lực , thời gian chữa bệnh, và lượng vật liệu nạp là cần thiết vì việc bảo dưỡng không đủ có thể làm giảm hiệu suất cơ học, trong khi nhiệt độ hoặc thời gian xử lý quá cao có thể ảnh hưởng đến tính chất cuối cùng của vật liệu.
Đúc nén đặc biệt hiệu quả đối với các hình học tương đối đơn giản hoặc phức tạp vừa phải và có thể mang lại sự nhất quán về kích thước tốt trong môi trường- để sản xuất khối lượng lớn.
Các sản phẩm:
Sản phẩm tiêu biểu bao gồm Nhẫn nhẫn, Thưa những miếng đệm, miếng đệm, cản, bộ phận giảm rung, Mặc tấm, vỏ bảo vệ, và các bộ phận đàn hồi polyurethane đúc.
Ép phun nhựa nhiệt dẻo Polyurethane (TPU)
Polyurethane nhiệt dẻo có thể được xử lý bằng nhựa nhiệt dẻo thông thường Đúc phun thiết bị.
Không giống như polyurethane nhiệt rắn, TPU có thể được làm mềm nhiều lần bằng cách nung nóng và đông cứng lại bằng cách làm mát, cho phép nó được nấu chảy và bơm vào khuôn mà không có phản ứng liên kết ngang hóa học vĩnh viễn.
Trong quá trình xử lý, kiểm soát chính xác nhiệt độ tan chảy, áp suất phun, nhiệt độ khuôn, điều kiện sấy khô, và tốc độ làm mát là quan trọng.
TPU có khả năng hút ẩm ở các mức độ khác nhau, và độ ẩm quá mức trong viên có thể gây ra sự phân hủy thủy phân, Khiếm khuyết bề mặt, bong bóng, hoặc giảm tính chất cơ học. Do đó, việc sấy khô trước đúng cách là một phần quan trọng của quá trình ép phun TPU.
Các sản phẩm:
Ép phun TPU được sử dụng rộng rãi cho trường hợp bảo vệ, kết nối linh hoạt, hải cẩu, thành phần cáp, bánh xe, nắm chặt, thành phần sản phẩm tiêu dùng, Các bộ phận ô tô, linh kiện y tế, và các bộ phận công nghiệp chịu mài mòn.
Phun ra
Đùn polyurethane chủ yếu được sử dụng để sản xuất các biên dạng liên tục, ống, phim, Tấm, và các sản phẩm khác có hình học cắt ngang không đổi.
Các viên polyurethane nhiệt dẻo được nung nóng và làm dẻo trong máy đùn trước khi được ép liên tục qua khuôn được thiết kế đặc biệt.
Quá trình ép đùn đòi hỏi phải kiểm soát cẩn thận nhiệt độ thùng, tốc độ vít, Nhiệt độ chết, tốc độ đùn, điều kiện làm mát, và độ ẩm vật liệu.
Thiết kế khuôn đặc biệt quan trọng vì đặc tính đàn hồi nhớt của polyurethane có thể ảnh hưởng đến độ ổn định kích thước và độ phồng của khuôn.
Các sản phẩm:
Các sản phẩm ép đùn điển hình bao gồm ống TPU, ống mềm, hải cẩu, Thưa những miếng đệm, dải, phim, Hồ sơ, áo khoác cáp, tay áo bảo vệ, và màng linh hoạt.
Đúc phản ứng và đúc ly tâm
Đối với một số thành phần polyurethane lớn hoặc đối xứng xoay, đúc phản ứng và đúc ly tâm có thể được sử dụng.
Trong phản ứng đúc, Các thành phần polyurethane phản ứng được đưa vào khuôn và được phép polyme hóa và xử lý tại chỗ.
Đúc ly tâm sử dụng lực quay để phân phối vật liệu phản ứng vào thành khuôn, tạo ra một thành phần hình ống hoặc hình vòng tương đối đồng nhất.
Các quy trình này đặc biệt hữu ích khi việc đúc truyền thống đòi hỏi dụng cụ đắt tiền hoặc khi bộ phận có đường kính lớn và hình dạng quay tương đối đơn giản..
Các sản phẩm:
Các ứng dụng bao gồm con lăn polyurethane lớn, tay áo, ống, nhẫn, lớp lót, lớp phủ ống, và các bộ phận hình trụ chịu mài mòn chuyên dụng.
Tạo bọt và tạo bọt
Bọt polyurethane được sản xuất bằng cách kết hợp các thành phần polyurethane phản ứng với hệ thống thổi tạo ra cấu trúc tế bào trong quá trình trùng hợp.
Tùy thuộc vào công thức, cơ chế thổi có thể liên quan đến các tác nhân thổi hóa học, chẳng hạn như nước phản ứng với isocyanate để tạo ra carbon dioxide, hoặc các tác nhân thổi vật lý.
Công thức xác định xem bọt tạo thành có linh hoạt, bán cứng, hoặc cứng nhắc.
Kích thước ô, Tỉ trọng, mở- hoặc cấu trúc ô kín, và độ ổn định kích thước được kiểm soát thông qua sự cân bằng của polyol, isocyanate, chất xúc tác, chất hoạt động bề mặt, chất thổi, và điều kiện xử lý.
Các sản phẩm:
Bọt polyurethane linh hoạt thường được sử dụng cho đệm ngồi, nệm, vật liệu tiêu âm, và nội thất ô tô,
trong khi bọt PU và PIR cứng được sử dụng rộng rãi cho tấm cách nhiệt xây dựng, cách nhiệt lạnh, hệ thống cách nhiệt, và thiết bị tiết kiệm năng lượng.
Gia công CNC Polyurethane
Gia công CNC không phải là quá trình trùng hợp sơ cấp, nhưng nó là một phương pháp sản xuất thứ cấp quan trọng cho các thành phần polyurethane.
Khối polyurethane, tờ giấy, que, hoặc phôi đúc sẵn có thể được gia công bằng tiện CNC, xay xát, khoan, và các hoạt động khác để đạt được kích thước chính xác và hình học phức tạp.
Vì polyurethane dẻo và có thể biến dạng dưới lực cắt, Các thông số gia công phải được lựa chọn theo độ cứng và độ đàn hồi của vật liệu.
Lực cắt quá mức, tạo nhiệt, hoặc độ lệch của dụng cụ có thể dẫn đến độ không chính xác về kích thước hoặc chất lượng bề mặt kém. Dụng cụ cắt sắc bén và cách gia công thích hợp đặc biệt quan trọng đối với các loại thép mềm.
Các sản phẩm:
Gia công CNC thường được sử dụng cho con dấu polyurethane chính xác, ống lót tùy chỉnh, mặc thành phần, con lăn, Nguyên mẫu, bộ phận kỹ thuật, linh kiện thay thế, và các sản phẩm tùy chỉnh khối lượng thấp.
7. Ứng dụng của Polyurethane
Tính linh hoạt đặc biệt của polyurethane cho phép nó hoạt động như một vật liệu kết cấu, chất đàn hồi, lớp phủ, chất kết dính, chất bịt kín, bọt, và vật liệu cách nhiệt.
Do đó, ứng dụng của nó mở rộng từ các sản phẩm tiêu dùng đến các thiết bị công nghiệp đòi hỏi khắt khe..
Công nghiệp ô tô
Các ứng dụng điển hình bao gồm đệm ngồi, tựa đầu, ống lót treo, Động cơ gắn kết, hải cẩu, bộ phận lái, trang trí nội thất, thành phần bảng điều khiển, Lớp phủ bảo vệ, và cách âm.
Con lăn và bánh xe công nghiệp
Con lăn polyurethane được sử dụng rộng rãi trong:
- Hệ thống băng tải
- Thiết bị xử lý vật liệu
- Máy móc in ấn
- Máy đóng gói
- Máy dệt
- Bánh xe nâng
- Con lăn dẫn hướng
- Bánh xe dẫn động
Hải cẩu, Thưa những miếng đệm, và ống lót
Sự kết hợp đàn hồi của Polyurethane, chống rách, và khả năng chống mài mòn làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng bịt kín động.
Phớt PU và các bộ phận thủy lực thường được sử dụng khi vật liệu chịu tác động trượt lặp đi lặp lại, áp lực , và biến dạng cơ học.
Ống lót và các bộ phận giảm chấn cũng được hưởng lợi từ khả năng hấp thụ rung động của polyurethane trong khi vẫn duy trì tính toàn vẹn của cấu trúc.
Khai thác mỏ và thiết bị nặng
Thiết bị khai thác và xây dựng khiến các thành phần polymer bị mài mòn nghiêm trọng, sự va chạm, bụi, Độ ẩm, và tải cơ học.
Do đó Polyurethane được sử dụng cho mặc lót, tấm màn hình, lót máng, lưỡi cạo, con lăn, con dấu thủy lực, và các bộ phận bảo vệ.
Trong môi trường mài mòn, thành phần polyurethane có công thức phù hợp có thể giảm đáng kể tần suất bảo trì so với các chất đàn hồi ít chịu mài mòn hơn.
Vật liệu xây dựng và xây dựng
Polyurethane đóng vai trò quan trọng trong hệ thống xây dựng hiện đại.
Bọt polyurethane và polyisocyanurate cứng có độ dẫn nhiệt thấp và được sử dụng rộng rãi trong tấm cách nhiệt, hệ thống lạnh, phong bì tòa nhà, mái nhà, bức tường, và cách nhiệt đường ống.
Chất bịt kín và chất phủ polyurethane cũng được sử dụng cho niêm phong khớp, chống thấm, sàn, Lớp phủ bảo vệ, và bảo vệ bê tông.
Sản phẩm điện và điện tử
Vật liệu PU có khả năng cách điện, linh hoạt và bảo vệ môi trường.
Chúng được sử dụng cho áo khoác cáp, hợp chất bầu, vật liệu đóng gói, đầu nối, Lớp phủ bảo vệ, và các bộ phận giảm rung.
Các công thức có thể được thiết kế để cung cấp sự kết hợp cụ thể của các đặc tính điện môi, Kháng độ ẩm, linh hoạt, và khả năng chống cháy.
Giày dép và sản phẩm tiêu dùng
Polyurethane linh hoạt và TPU được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm tiêu dùng vì chúng mang lại sự kết hợp thuận lợi giữa sự thoải mái, khả năng phục hồi, độ bền, và thiết kế linh hoạt.
Các ứng dụng bao gồm đế giày, linh kiện giày thể thao, trường hợp bảo vệ, nắm chặt, bánh xe, hàng thể thao, thành phần hành lý, và các bộ phận sản phẩm tiêu dùng linh hoạt.
8. Ưu điểm của Polyurethane
- Khả năng điều chỉnh hiệu suất chưa từng có - độ cứng, mật độ và tính chất cơ học có thể được thiết kế chính xác trên phạm vi cực kỳ rộng từ một cơ sở hóa học duy nhất.
- Khả năng chống mài mòn và mài mòn đặc biệt — chất đàn hồi polyurethane thường xuyên mang lại tuổi thọ sử dụng từ 3–10× so với các chất thay thế cao su trong các ứng dụng chịu mài mòn nặng.
- Cách nhiệt vượt trội - Bọt PU cứng là vật liệu cách nhiệt hữu cơ có hiệu quả nhiệt cao nhất hiện có trên thị trường, giảm mức tiêu thụ năng lượng của tòa nhà từ 30–50%.
- Khả năng thích ứng xử lý rộng - có thể được sản xuất thông qua việc tạo bọt, đúc, phun, Đúc phun, phương pháp ép đùn và ứng dụng tại chỗ.
- Độ bám dính nền phổ quát - lớp phủ và chất kết dính liên kết chặt chẽ với kim loại, gỗ, bê tông, thủy tinh và hầu hết các loại nhựa.
- Giảm chấn rung tuyệt vời - bọt và chất đàn hồi linh hoạt giúp hấp thụ sốc và tiếng ồn một cách hiệu quả, làm cho chúng không thể thiếu trong việc kiểm soát NVH ô tô và công nghiệp.
- Tự do thiết kế — xử lý chất lỏng cho phép sản xuất số lượng lớn, tổ hợp, các bộ phận tích hợp mà cao su hoặc nhựa cứng không thể thực hiện được.
9. Hạn chế của Polyurethane
- Chịu nhiệt độ vừa phải - các loại tiêu chuẩn có giới hạn sử dụng liên tục ở 80–120°C. Tiếp xúc lâu dài trên phạm vi này gây suy thoái nhiệt và mất tài sản vĩnh viễn.
- Độ nhạy thủy phân - Polyurethane gốc polyester bị phân hủy dần dần khi ở nhiệt độ nóng kéo dài, môi trường ẩm ướt. Lớp polyether hoạt động tốt hơn nhưng vẫn có giới hạn.
- Sự suy giảm UV của các loại thơm - Polyurethane thơm tiêu chuẩn màu vàng và phấn khi tiếp xúc với tia cực tím kéo dài. Lớp aliphatic giải quyết được vấn đề này nhưng với chi phí cao hơn đáng kể.
- Mối nguy hiểm khi xử lý nguyên liệu thô - các monome isocyanate không phản ứng là chất gây kích ứng đường hô hấp và cần có hệ thống thông gió và PPE thích hợp trong quá trình chế biến. Sản phẩm được xử lý hoàn toàn an toàn cho mục đích sử dụng thông thường.
- Tính dễ cháy - Polyurethane chưa biến tính dễ cháy và có thể thải ra khói độc trong quá trình đốt cháy. Công thức chống cháy là cần thiết cho các ứng dụng xây dựng và giao thông.
- Thử thách tái chế - Polyurethane nhiệt rắn liên kết ngang không thể nấu chảy lại, làm cho việc tái chế cơ học trở nên khó khăn. Công nghệ tái chế hóa chất đang nổi lên nhưng chưa phổ biến.
10. Cân nhắc về môi trường và bền vững
| Diện mạo | Đánh giá |
| Tài nguyên tái tạo | Polyol dựa trên sinh học ngày càng có sẵn, có nguồn gốc từ dầu thực vật hoặc nguồn thực vật. |
| Tính tái chế | Polyurethane nhiệt dẻo (TPU) có thể tái chế; bình giữ nhiệt (bọt cứng, nhiều chất đàn hồi) không phải. |
| Tiêu thụ năng lượng | Sản xuất polyurethane từ hóa dầu tốn nhiều năng lượng. |
| Đánh giá vòng đời | Phụ thuộc vào công thức và ứng dụng; cách nhiệt (bọt cứng) có thể tiết kiệm năng lượng đáng kể. |
| Cuối đời | Chất thải xốp rất khó tái chế; đốt là một cách xử lý phổ biến. |
| Sức khỏe và an toàn | Isocyanate là độc hại; thông gió thích hợp và PPE là điều cần thiết trong quá trình xử lý. |
| Khả năng phân hủy sinh học | Polyurethane thông thường không thể phân hủy sinh học. |
11. Polyurethane so với. Cao su và nhựa thông thường
Polyurethane chiếm vị trí đặc biệt giữa chất đàn hồi và nhựa kỹ thuật.
So sánh sau đây nêu bật những khác biệt chính giữa polyurethane và một số vật liệu thường được sử dụng.
| Tài sản | Polyurethane | Cao su thiên nhiên | Polyetylen (Thể dục) | Nylon |
| Loại vật chất | Polyme đa năng; có sẵn dưới dạng chất đàn hồi, nhựa nhiệt dẻo, nhiệt kế, và bọt | Chất đàn hồi tự nhiên | Nhựa nhiệt dẻo | Nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật |
| Độ cứng điển hình | Khoảng 20 Bờ A đến 70+ Bờ D, tùy theo công thức | Khoảng 20–90 Bờ A | Thông thường phạm vi Shore D dành cho các loại cứng nhắc | Điển hình là Rockwell hoặc Shore D; nói chung là cứng nhắc |
| Độ bền kéo | Các loại chất đàn hồi phổ biến khoảng 20–60 MPa; phụ thuộc vào công thức | Khoảng 15–30 MPa đối với nhiều cấp thương mại | Khoảng 10–40 MPa, phụ thuộc vào lớp | Khoảng 50–100 MPa đối với nhiều cấp kỹ thuật |
| Độ giãn dài khi nghỉ | Thông thường 200–700% đối với loại đàn hồi | Thông thường 400–800% | Thông thường 100–1.000% tùy theo cấp độ | Nói chung thấp hơn nhiều so với polyurethane đàn hồi |
| Kháng mài mòn | Xuất sắc; một trong những ưu điểm chính của polyurethane | Tốt đến xuất sắc | Vừa phải đến tốt | Tốt |
| Chống rách | Rất tốt đến xuất sắc | Xuất sắc | Vừa phải | Tốt |
| Phục hồi đàn hồi | Tuyệt vời trong các chất đàn hồi có công thức phù hợp | Xuất sắc | Nói chung thấp hơn chất đàn hồi | Tương đối hạn chế |
Kháng lực tác động |
Rất tốt; vẫn có hiệu quả cao trong nhiều ứng dụng đòi hỏi khắt khe | Xuất sắc | Tốt, đặc biệt là ở các loại PE được thiết kế để chống va đập | Tốt đến xuất sắc |
| Kháng dầu mỡ | Nói chung là rất tốt, đặc biệt với polyester phù hợp- hoặc công thức dựa trên polyether | Tương đối nghèo; dầu có thể gây sưng tấy và hư hỏng | Nói chung tốt chống lại nhiều hóa chất, nhưng độ bền dung môi thay đổi | Tốt, mặc dù một số hóa chất và độ ẩm có thể ảnh hưởng đến hiệu suất |
| Kháng hóa chất | Tốt đến xuất sắc tùy thuộc vào hóa học; polyester và polyether PU hoạt động khác nhau | Hạn chế chống lại dầu, nhiên liệu, ozon, và một số hóa chất | Sức đề kháng tuyệt vời với nhiều axit, kiềm, và hóa chất nước | Khả năng chống chịu tốt với nhiều loại hydrocarbon và dầu, nhưng nhạy cảm với một số axit và độ ẩm |
| Chống ẩm | phụ thuộc vào công thức; polyether PU thường hoạt động tốt hơn trong môi trường ẩm ướt | Tốt trong nhiều ứng dụng nhưng nhạy cảm với lão hóa môi trường | Rất tốt | Sự hấp thụ độ ẩm có thể đáng kể và có thể ảnh hưởng đến kích thước và tính chất cơ học |
phong hóa / Chống tia cực tím |
Tốt đến xuất sắc với độ ổn định thích hợp; PU béo có khả năng chống tia cực tím đặc biệt mạnh | Giới hạn; ozon và tia cực tím có thể đẩy nhanh quá trình suy thoái | Nói chung là tốt, đặc biệt là với chất ổn định tia cực tím | Vừa phải; Chất ổn định tia cực tím có thể được yêu cầu cho dịch vụ ngoài trời |
| Điện trở nhiệt độ | Phạm vi rộng, nhưng phụ thuộc nhiều vào công thức; nhiều cấp hoạt động liên tục từ nhiệt độ dưới 0 đến khoảng 80–120°C | Thường có hiệu quả trong khoảng −50 đến 80°C, tùy thuộc vào hợp chất | Phạm vi rộng; phụ thuộc vào lớp | Nói chung khả năng chịu nhiệt độ sử dụng liên tục cao hơn PU đàn hồi |
| Tính linh hoạt ở nhiệt độ thấp | Tốt đến xuất sắc đối với các loại được xây dựng đúng cách | Xuất sắc | Tốt cho các loại nhiệt độ thấp phù hợp | Nói chung thấp hơn polyurethane và cao su linh hoạt |
| Hấp thụ nước | Nói chung là thấp, nhưng thay đổi đáng kể theo thành phần hóa học và cấu trúc tế bào | Thấp đến trung bình | Rất thấp | Tương đối cao so với PU và PE |
| Khả năng chịu tải | Tuyệt vời cho chất đàn hồi; các lớp hiệu suất cao có thể chịu được tải trọng động và nén đáng kể | Tốt, nhưng biến dạng lâu dài có thể đáng kể | Tốt cho các ứng dụng nhựa nhiệt dẻo kết cấu | Xuất sắc cho các thành phần kỹ thuật cứng nhắc |
Kháng mệt mỏi |
Xuất sắc trong nhiều ứng dụng động | Tuyệt vời dưới tải tuần hoàn phù hợp | Tốt | Tốt |
| Phương pháp xử lý | Đúc, ép phun phản ứng, Đúc phun, phun ra, Đúc nén, tạo bọt, gia công | Chế biến mủ cao su, đúc, phun ra, lưu hóa | Đúc phun, phun ra, Đúc, đúc quay | Đúc phun, phun ra, gia công |
| Các ứng dụng điển hình | Bánh xe, con lăn, hải cẩu, ống lót, Thưa những miếng đệm, bộ cách ly rung, lớp phủ, thắt lưng, bọt, Bánh răng | Lốp xe, hải cẩu, găng tay, gắn kết rung, ống mềm, thành phần đàn hồi | Bao bì, Ống, container, lớp lót, phim, bộ phận kết cấu nhựa | Bánh răng, Vòng bi, ống lót, Các thành phần cấu trúc, bộ phận điện |
| Ưu điểm chính | Sự kết hợp đặc biệt của Kháng mài mòn, Độ đàn hồi, độ dẻo dai, khả năng chịu tải, và thiết kế linh hoạt | Độ đàn hồi tuyệt vời, Kháng mệt mỏi, và khả năng phục hồi | Chi phí thấp, kháng hóa chất, hấp thụ độ ẩm thấp | Sức mạnh cao, Độ cứng, sự ổn định kích thước, và khả năng nhiệt độ |
| Hạn chế chính | Các đặc tính thay đổi đáng kể theo công thức; một số loại nhạy cảm với quá trình thủy phân, nhiệt, hoặc tiếp xúc với tia cực tím | Khả năng chống dầu kém, ozon, và một số hóa chất | Nhiệt độ và hiệu suất cơ học thấp hơn nhiều loại polyme kỹ thuật | Sự hấp thụ độ ẩm và độ nhạy cảm với một số hóa chất có thể ảnh hưởng đến hiệu suất |
12. Phần kết luận
Polyurethane chiếm một vị trí độc nhất trong thế giới vật liệu với tư cách là nền tảng polymer linh hoạt về thiết kế nhất hiện nay.
Cấu trúc phân tử được phân tách bằng microphase của nó cho phép điều chỉnh hiệu suất trên toàn bộ quang phổ từ bọt mềm đến nhựa kỹ thuật cứng, hỗ trợ các chức năng quan trọng trên hầu hết mọi lĩnh vực công nghiệp.
Không có loại vật liệu đơn lẻ nào khác có thể đồng thời đóng vai trò đệm, cách nhiệt, thành phần cấu trúc và lớp phủ bảo vệ có hiệu quả như nhau.
Khi nhu cầu toàn cầu về hiệu quả năng lượng, vật liệu nhẹ và tiên tiến phát triển, polyurethane sẽ vẫn là vật liệu công nghiệp nền tảng - phát triển từ nguồn gốc từ dầu mỏ theo hướng bền vững hơn, tương lai của nền kinh tế tuần hoàn trong khi vẫn giữ được tính linh hoạt đặc biệt khiến nó trở nên không thể thiếu đối với sản xuất và xây dựng hiện đại.
Câu hỏi thường gặp
Là nhựa polyurethane hay cao su?
Polyurethane được xếp vào loại giữa cao su và nhựa. Chất đàn hồi polyurethane mềm hoạt động giống như cao su, trong khi các lớp polyurethane cứng tiếp cận hiệu suất nhựa kỹ thuật.
Khác với cao su thật, nó không được liên kết chéo thông qua quá trình lưu hóa; không giống nhựa thật, nó có độ đàn hồi cao trên hầu hết phạm vi độ cứng của nó. Nó được phân loại chính xác nhất là polyme đàn hồi.
Polyurethane có dễ cháy không?
Một số công thức dễ cháy. Chất chống cháy thường được thêm vào cho các ứng dụng yêu cầu khả năng chống cháy.
Bọt polyurethane cứng nhắc, được sử dụng trong cách nhiệt xây dựng, phải đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về an toàn cháy nổ.
Sự khác biệt giữa polyether và polyester polyurethane?
Polyether polyurethane có khả năng chống thủy phân tốt hơn, kháng vi sinh vật, và tính linh hoạt ở nhiệt độ thấp.
Polyester polyurethane có độ bền kéo cao hơn, xé, và chống mài mòn nhưng dễ bị thủy phân và tấn công của vi sinh vật.
TPU là gì?
TPU là viết tắt của Nhựa nhiệt dẻo Polyurethane. Nó là một loại polyurethane có thể được xử lý như nhựa thông thường (Đúc phun, phun ra) và có thể tái chế.
Nó được sử dụng trong ống, ống, phim, giày dép, và nhiều ứng dụng công nghiệp.
Bọt polyurethane được tạo ra như thế nào?
Bọt polyurethane được tạo ra bằng cách cho isocyanate phản ứng với polyol với sự có mặt của chất tạo bọt (thường là nước), chất xúc tác, và chất hoạt động bề mặt.
Phản ứng tạo ra khí CO₂, làm giãn nở polyme thành bọt.
