Phần 1: Tổng quan về vật liệu polyurethane
Hiện nay, polyurethane (PU) xuất hiện trong rất nhiều vĩnh vực của sống, chúng được sử dụng rộng rãi trong y khoa, ô tô và các lĩnh vực công nghiệp. Ta có thể tìm thấy polyurethane trong những sản phẩm như đồ gỗ, lớp phủ, chất kết dính, các vật liệu xây dựng, tơ sợi, đệm lót, sơn, vật liệu đàn hồi và da tổng hợp.
Polyurethane đang dần thay thế các loại polymer thông thường vì nhiều lý do khác nhau. Ở Mỹ, việc sử dụng cao su clo hóa trong hàng hải, máy bay và các lớp phủ đang bị hạn chế dần vì chúng chứa các hợp chất dễ bay hơi gây nguy hiểm tới môi trường. Các nhà sản xuất ô tô cũng đang dần thay thế cao su latex trong các ghế ngồi và các đệm lót bên trong bằng các bọt PU vì chúng có khối lượng riêng thấp hơn và mềm dẻo hơn. Những lý do khác như polyurethane có độ bền kéo và điểm nóng chảy cao, vì thế chúng rất dai; khả năng chống lại sự phân hủy của nước, dầu, dung môi tốt nên chúng được dùng rộng rãi trong hầu hết những ứng dụng của cuộc sống. Chúng cũng thể hiện tính kết dính tốt với nhiều chất nền, nên thích hợp để làm lớp phủ ngoài. Tính chịu mài mòn cao, các tính chất kháng điện và kháng thời tiết nên chúng cũng rất thích hợp cho những ứng dụng công nghiệp.
Polyurethane được tạo thành lần đầu tiên bởi Tiến sĩ Otto Bayer vào năm 1937. Polyurethane có tên gọi như vậy vì trong mạch polymer của chúng có những nhóm urethane. Liên kết urethane được tạo thành thông qua phản ứng của một isocyanate, –N=C=O, với một alcohol, –OH, nguyên tử hydro của nhóm hydroxyl được chuyển sang nguyên tử nitơ của nhóm isocyanate. Mạch PU cũng khác biệt, nó không phải là một chuỗi liên kết của các nguyên tử carbon mà có các nguyên tử khác xen kẽ vào như oxy, nitơ. Cấu trúc đơn giản của PU như sau:
Trong đó n là số đơn vị lặp lại, R2 là mạch hydrocarbon và R đại diện cho hydrocarbon chứa nhóm OH. Bằng cách thay đổi thành phần các chất phản ứng: diisocyanate, polyol, chất kéo dài mạch, chất tạo bọt, v.v…, lượng sử dụng và điều kiện phản ứng có thể tạo ra nhiều loại PU khác nhau, nên tính linh hoạt của vật liệu này rất cao.
Tóm tắt từ tài liệu International Biodeterioration & Biodegradation, Gary T. Howard, Elsevier, 2002, trang 245 - 252
(vtp-vlab-caosuviet)