Bánh xe PU chuyền sơn

Khối lượng mol phân tử của các polyol nằm trong khoảng 400 tới 6500 g/mol và nó có tác động lớn lên các tính chất của PU. Nếu polyol có khối lượng phân tử thấp, một polyurethane cứng sẽ hình thành và nếu polyol có khối lượng phân tử cao, nó tạo nên polyurethane đàn hồi, dẻo. Khối lượng phân tử trung bình dẫn đến cấu trúc bán cứng hoặc bán dẻo. Rõ ràng, chuỗi polyol ngắn làm cho nồng độ của các liên kết urethane và urea cao hơn. Tương tác liên kết cao giữa những nhóm này (chủ yếu là liên kết hydro) dẫn đến cấu trúc cứng (polyurethane cứng). Ngược lại, trong PU có một chuỗi polyol dài, nồng độ của các liên kết urethane và urea thấp hơn, tương tác liên kết giữa những nhóm này giảm đáng kể. Điều này dẫn đến tính di động cao của mạch chính, nên cấu trúc PU rất đàn hồi.

Theo trên, ta thấy loại và độ dài mạch polyol có ảnh hưởng lớn đến tính chất, phân loại, ứng dụng của PU. Ví dụ, những diol có khối lượng phân tử cao (MW = 1000-4000 dalton) loại polyether, polyester, polycarbonate (PC), v.v… phản ứng với diisocyanate (TDI hoặc MDI), sẽ tạo thành polyurethane mạch thẳng khối lượng phân tử cao (không kết mạng), có độ đàn hồi cao. Chúng được dùng làm vật liệu đàn hồi polyurethane, sợi spandex, chất kết dính và vật liệu bịt kín. Nếu dùng triol khối lượng phân tử cao hoặc các polyol phân nhánh thấp (MW = 3000-6500 dalton) thì các PU đạt được có tính đàn hồi với mức kết mạng thấp, được ứng dụng làm bọt dẻo hoặc bán dẻo, lớp phủ PU. Trong trường hợp các polyol khối lượng phân tử thấp (400-1000 dalton), PU có cấu trúc cứng như bọt PU cứng, vật liệu thay thế gỗ.

Một điểm chú ý khác, các PU mạch thẳng là vật liệu đàn hồi polyurethane nhiệt dẻo. Ở nhiệt độ phòng, chúng ‘kết mạng’ hoặc ‘lưu hóa’ giả, bằng những lực phụ (chủ yếu liên kết hydro mạnh) giữa các chuỗi polymer, không phải bằng các liên kết hóa học như trong các polymer kết mạng thực sự. Ở những nhiệt độ cao hơn, những liên kết phụ này bị phá hủy và vật liệu đàn hồi polyurethane trở thành polymer nóng chảy, nó có thể được gia công bằng các quá trình tiêm hoặc ép đùn, những đặc tính của polymer nhiệt dẻo. Sau khi nguội, các liên kết hydro giữa các nhóm urea và urethane lại xuất hiện và vật liệu một lần nữa trở thành vật liệu đàn hồi. Vì vậy, chúng có tên vật liệu đàn hồi nhiệt dẻo (thermoplastic elastomer).

Tác động của khối lượng phân tử các diol thông dụng, như là  polypropylene glycol, polytetramethylene glycol và poly(ethylene adipate) glycol lên những tính chất của PU tạo thành là đáng kể. Một vài tính chất, như độ cứng và độ bền kéo giảm khi khối lượng phân tử diol tăng, sự giảm mạnh nhất quan sát được với polypropylene glycol. Những tính chất đàn hồi, như độ tưng nảy và độ giãn dài tăng với khối lượng phân tử của diol. Nhìn chung, những tính chất tốt nhất mà vật liệu đàn hồi PU đạt được là khi dùng polytetramethylene glycol hoặc poly (ethylene adipate) glycol.

Tham khảo từ tài liệu Chemistry and Technology of Polyols for Polyurethanes, Mihail Ionescu, iSmithers Rapra Press, 2005, trang 535 – 538

(vtp-vlab-caosuviet)

Trục PU ngành tôn thép