Chất đàn hồi Polyurethane

29/10/2011

Xác định theo ISO 1629-AU và EU

Polyurethane là một trong những nhóm vật liệu đa dụng nhất.
Bằng cách thay đổi các chất, hàm lượng và các điều kiện phản ứng, có thể đạt được các chất đàn hồi cán được, các nhựa cứng, các chất lỏng có hoạt tính hoặc các loại xốp.

Polyurethane Elastomers (AU, EU, PU) Các chất đàn hồi Polyurethane (AU, EU, PU)

See also thermoplastic urethanes TPAU and TPEU. Xem thêm TPAU và TPEU

Designation in ISO 1629 - AU and EU Xác định theo ISO 1629-AU và EU

General Tổng quan

Polyurethanes, as a class of materials, are one of the most versatile available. Polyurethane là một trong những nhóm vật liệu đa dụng nhất.

By varying the reactants, their amounts and the reaction conditions, one can obtain millable elastomeric gums, hard rigid plastics, reactive liquids, and foams. Bằng cách thay đổi các chất, hàm lượng và các điều kiện phản ứng, có thể đạt được các chất đàn hồi cán được, các nhựa cứng, các chất lỏng có hoạt tính hoặc các loại xốp.

The versatility is such that it is very difficult to provide a brief summary. Tính đa dụng của polyurethane rất khó có thể trình bày hết trong bảng báo cáo tóm tắt này.

The basic reactions utilised in polyurethane chemistry are: Các phản ứng cơ bản được dùng trong hóa học polyurethane:

In reactions (3) and (4) the isocyanate is capable of reacting with the active hydrogen in a urethane, or urea group, to give branching, or crosslinking by the formation of an allophonate or a biuret group. Trong các phản ứng (3) và (4), isocyanate có khả năng phản ứng với hydro hoạt động trong nhóm urethane hoặc nhóm urea để tạo nhánh hoặc khâu mạng bằng cách hình thành nhóm allophonate hoặc nhóm biuret.

The most important reactions for the production of elastomers, however, utilise diisocyanates and polyols, and the elastomeric products formed can be of the following types. Tuy nhiên, các phản ứng quan trọng nhất để sản xuất ra các chất đàn hồi là sử dụng các diisocyanate và các polyol, các sản phẩm đàn hồi thu được có thể là những loại dưới dây.

Castable Polyurethanes

These are liquid systems that can be produced either in a one shot system (i.e., the diisocyanate, polyol and chain extender reacted in one stage) or, more usually, as a prepolymer which is chain extended and crosslinked at a later stage. Polyurethane đổ khuôn

Polyurethane đổ khuôn là dạng lỏng có thể được sản xuất trong hệ thống một mẻ rót (ví dụ như diisocyanate, polyol và chất kéo dài mạch phản ứng trong một bước) hoặc thông thường hơn là sử dụng dạng prepolymer (tiền polymer) sẽ được kéo dài mạch và đóng rắn giai đoạn sau đó

In the prepolymer system, the diisocyanate and polyol (either a polyether or a polyester) are reacted to give a prepolymer which may be either a liquid or a waxy solid.
The reactant ratios used ensure the prepolymer contains isocyanate groups at the chain ends. Trong prepolymer, các diisocyanate và polyol (polyether hay polyester) phản ứng tạo thành một dạng prepolymer, nó có thể ở dạng chất lỏng hoặc ở dạng sáp.
Tỉ lệ chất phản ứng sử dụng phải đảm bảo rằng prepolymer có các nhóm isocyanate ở cuối mạch.

Isocyanate terminated prepolymer: Prepolymer có isocyanate ở cuối mạch:

The prepolymer can, when required, then be chain extended to give a high molecular weight crosslinked product: Các prepolymer này có khả năng kéo dài mạch polymer và tăng khối lượng phân tử:

Crosslinking and branching can be promoted either by the use of a triol as a chain extender, or by using less chain extender than is theoretically required; Sự khâu mạng và tạo nhánh có thể được đẩy mạnh bằng cách sử dụng một triol làm chất kéo dài mạch, hoặc sử dụng lượng chất tăng mạch ít hơn so với yêu cầu về mặt lý thuyết.

The unreacted isocyanate end groups then react with urethane groups in the main chain to form allophonate or biuret crosslinks. Sau đó, các nhóm isocyanate cuối mạch chưa phản ứng sẽ phản ứng với các nhóm urethane trên mạch chính hình thành sự khâu mạng allophonate hoặc biuret.

Typical diisocyanates that are used are:- Các diisocyanate điển hình được sử dụng:

Typical polyols that are used include: Các polyol điển hình được dùng bao gồm:

Typical chain extenders that are used are MOCA (4,4-methylene bis orthochloro- aniline), butane diol or trimethylolpropane. Các chất kéo dài mạch điển hình được sử dụng là MOCA (4,4-methylene bis orthochloro-aniline), butane diol hoặc trimethylol-propane.

The following compositional variations can be made:
i. type of diisocyanate
ii. type of polyol and its molecular weight
iii. type of chain extender
iv. ratio of prepolymer to chain extender Có thể tiến hành các sự thay đổi thành phần như sau:
i. Loại diisocyanate
ii. Loại polyol và trọng lượng phân tử của nó
iii. Loại chất kéo dài mạch
iv. Tỉ lệ giữa prepolymer và chất kéo dài mạch

By altering the above it is possible to make products elastomeric or rigid and, by the inclusion of water or a blowing agent, cellular products can be obtained. Bằng những cách thay đổi như trên, có thể tạo ra các sản phẩm cứng hoặc đàn hồi, và khi cho thêm nước hoặc chất tạo bọt vào có thể tạo ra được các sản phẩm xốp.

Clearly, with such possible variations, it is difficult to make general comments, but the following are generally accepted: Rõ ràng là với những sự biến đổi có thể có thì khó mà có được những nhận xét tổng quát, nhưng những nhận xét sau đây có thể được chấp nhận một cách rộng rãi:

i. Polyester polyurethanes generally give superior mechanical properties and chemical resistance, but inferior hydrolytic stability.
ii. Polyether polyurethanes give superior low temperature properties and hydrolytic stability.
iii. Diamine chain extenders give superior properties to diol cured elastomers.
iv. Mechanical properties are generally improved as the hardness increases i. Các polyurethane polyester thường có các tính chất cơ và tính kháng hóa chất tốt hơn, nhưng độ bền thủy phân lại kém hơn.
ii. Các polyurethane polyether cho các tính chất ở nhiệt độ thấp và đô bền thủy phân tốt hơn.
iii. Các chất kéo dài mạch diamine mang lại các tính chất tốt hơn so với các chất đàn hồi lưu hóa diol.
iv. Các tính chất cơ lý thường được cải thiện khi đô cứng tăng lên.

Processing of liquid systems proceeds as follows: Quá trình gia công hệ thống chất lỏng như sau:

The mixing can be done by hand, or in low pressure mixer/dispensers, and in reaction injection moulding (RIM) machines. Sự pha trộn có thể được tiến hành bằng tay hoặc các máy trộn/máy pha chế áp suất thấp, và trong các máy đúc tiêm (RIM).

In the latter operation the de-gassing operation is not required. Khi sử dụng máy đúc tiêm thì không cần bước khử bọt khí.

Millable Gums

The diisocyanates and polyols are reacted to form a high molecular weight hydroxyl terminated millable gum. Các chất đàn hồi cán được

Các diisocyanate và polyol phản ứng tạo thành một chất keo đàn hồi cán được có trọng lượng phân tử cao và nhóm hydroxyl ở cuối mạch.

These millable gums are compounded and processed as conventional elastomers, both sulphur and peroxides being used to cure the polymers. Những loại này được pha trôn và gia công như những chất đàn hồi thông thường, sử dụng cả lưu huỳnh và peroxide để lưu hóa tạo polymer.

Here again, polyether and polyester types are available, and the differences between these two types referred to above also apply here. Với dạng này, các loại từ polyether và từ polyester đều sẵn có và sự khác nhau giữa chúng cũng giống như dạng ở trên.

Other Types of Polyurethane
Các loại polyurethane khác

These are listed below, but not discussed further:
i. One-component, blocked, cast polyurethanes. Here, reactive end groups are prevented from reacting by a ‘blocking agent’. Upon heating to cure temperatures, the blocking agent splits off and cure commences.
ii. Cast systems to give rigid plastics.
iii. Polyurethane foams and microcellular products.
iv. Spandex fibres. Có thể được liệt kê như bên dưới, nhưng không bàn luận xa hơn:
i. Polyurethane đổ khuôn một thành phần và bị khóa. Ở đây, các nhóm hoạt động ở cuối mạch bị ngăn chặn khỏi sự phản ứng bởi một tác nhân khóa. Khi gia nhiệt đến nhiệt độ lưu hóa, tác nhân này sẽ mở khóa và sự lưu hóa bắt đầu.
ii. Hệ thống đổ khuôn tạo các chất dẻo rắn.
iii. Các polyurethane xốp và các sản phẩm xốp mịn.
iv. Các sợi spandex

Polyurethane elastomers are exceptionally tough, abrasion resistant, and resist attack by oil. Các chất đàn hồi polyurethane có tính dai, tính kháng mòn và kháng dầu cao.

The polyester types (AU) are susceptible to hydrolytic attack at above ambient temperatures, and certain polyester thermoplastic polyurethanes have been known to stress crack in cable jacketing applications when in contact with water at ambient temperatures; Các loại từ polyester (AU) dễ bị thủy phân ở trên nhiệt độ môi trường, và một vài loại polyurethane nhiệt dẻo polyester được ứng dụng vào bọc dây cáp sẽ bị rạn nứt do ứng suất khi nó tương tác với nước ở nhiệt độ môi trường

this latter effect has sometimes, incorrectly, been ascribed to fungal attack.
Polyether types (EU) are far more resistant to hydrolytic attack.
Certain polyurethanes can be attacked by UV light, the resistance to this agency primarily being determined by the isocyanate used. Một cách không chính xác thì đôi khi ảnh hưởng này được quy cho sự tấn công của nấm móc.
Các loại từ polyether (EU) thì kháng thủy phân tốt hơn.
Một vài loại polyurethane có thể bị tấn công bởi tia tử ngoại, sự kháng lại tia tử ngoại chủ yếu được quyết định bởi isocyanate sử dụng.

The polyurethanes are resistant to ozone attack. Các polyurethane kháng được sự tấn công của ozone.

Uses Ứng dụng

Polyurethanes are used in a wide variety of applications, seals, metal forming dies, liners, coupling elements, rollers, wheels and conveyor belts being examples. Polyurethane được sử dụng trong nhiều ứng dụng, ví dụ như các đệm kín, các khuôn định hình kim loại, các tấm lót, các chi tiết ghép nối, trục, bánh xe và băng chuyền.

The thermoplastic polyurethanes are used as cable jacketing materials, conduits, fabric coatings, in ski boots and other rigid boot soles, automotive body components, gear wheels and other business machine parts. Các polyurethane nhiệt dẻo được dùng làm các vật liệu bọc cáp, ống dẫn, lớp bọc sợi dệt, dùng trong giầy trượt tuyết và các loại đế giầy cứng, trong các hợp phần thân ô tô, bánh răng và các chi tiết máy khác.

Nguồn tài liệu: Rubber Basics
Tác giả: Richard B. Simpson
NXB: Rapra Technology Limited
Cung cấp: Tuan Van Doan (Ph.D candidate),
Yonsei University, South Korea.
Người dịch đề nghị: Trần thị Hương, vLAB
Hỗ trợ: Quách Dũng, Cty TNHH Behn Meyer VN.

Tài liệu dự thảo, vui lòng không trích đăng lại trên mạng.

Sản phẩm cao su kỹ thuật | Cao su Việt

Chất đàn hồi Polyurethane

BLOG

GIỚI THIỆU CÔNG TY

NHIẾP ẢNH

QUAN TÂM

HÌNH ẢNH SẢN PHẨM CAO SU

CUỘC SỐNG

ẢNH TRỪU TƯỢNG

ĐỌC TIN TRÊN MẠNG

TÀI LIỆU CAO SU ANH - VIỆT

CƠ KHÍ CAO SU

THÔNG TIN NGÀNH IN

THÔNG TIN NGÀNH NHỰA

Polyurethane Elastomers (AU, EU, PU)	Các chất đàn hồi Polyurethane (AU, EU, PU)
See also thermoplastic urethanes TPAU and TPEU.	Xem thêm TPAU và TPEU
Designation in ISO 1629 - AU and EU	Xác định theo ISO 1629-AU và EU
General	Tổng quan
Polyurethanes, as a class of materials, are one of the most versatile available.	Polyurethane là một trong những nhóm vật liệu đa dụng nhất.
By varying the reactants, their amounts and the reaction conditions, one can obtain millable elastomeric gums, hard rigid plastics, reactive liquids, and foams.	Bằng cách thay đổi các chất, hàm lượng và các điều kiện phản ứng, có thể đạt được các chất đàn hồi cán được, các nhựa cứng, các chất lỏng có hoạt tính hoặc các loại xốp.
The versatility is such that it is very difficult to provide a brief summary.	Tính đa dụng của polyurethane rất khó có thể trình bày hết trong bảng báo cáo tóm tắt này.
The basic reactions utilised in polyurethane chemistry are:	Các phản ứng cơ bản được dùng trong hóa học polyurethane:

In reactions (3) and (4) the isocyanate is capable of reacting with the active hydrogen in a urethane, or urea group, to give branching, or crosslinking by the formation of an allophonate or a biuret group.	Trong các phản ứng (3) và (4), isocyanate có khả năng phản ứng với hydro hoạt động trong nhóm urethane hoặc nhóm urea để tạo nhánh hoặc khâu mạng bằng cách hình thành nhóm allophonate hoặc nhóm biuret.
The most important reactions for the production of elastomers, however, utilise diisocyanates and polyols, and the elastomeric products formed can be of the following types.	Tuy nhiên, các phản ứng quan trọng nhất để sản xuất ra các chất đàn hồi là sử dụng các diisocyanate và các polyol, các sản phẩm đàn hồi thu được có thể là những loại dưới dây.
Castable Polyurethanes These are liquid systems that can be produced either in a one shot system (i.e., the diisocyanate, polyol and chain extender reacted in one stage) or, more usually, as a prepolymer which is chain extended and crosslinked at a later stage.	Polyurethane đổ khuôn Polyurethane đổ khuôn là dạng lỏng có thể được sản xuất trong hệ thống một mẻ rót (ví dụ như diisocyanate, polyol và chất kéo dài mạch phản ứng trong một bước) hoặc thông thường hơn là sử dụng dạng prepolymer (tiền polymer) sẽ được kéo dài mạch và đóng rắn giai đoạn sau đó
In the prepolymer system, the diisocyanate and polyol (either a polyether or a polyester) are reacted to give a prepolymer which may be either a liquid or a waxy solid. The reactant ratios used ensure the prepolymer contains isocyanate groups at the chain ends.	Trong prepolymer, các diisocyanate và polyol (polyether hay polyester) phản ứng tạo thành một dạng prepolymer, nó có thể ở dạng chất lỏng hoặc ở dạng sáp. Tỉ lệ chất phản ứng sử dụng phải đảm bảo rằng prepolymer có các nhóm isocyanate ở cuối mạch.
Isocyanate terminated prepolymer:	Prepolymer có isocyanate ở cuối mạch:

Crosslinking and branching can be promoted either by the use of a triol as a chain extender, or by using less chain extender than is theoretically required;	Sự khâu mạng và tạo nhánh có thể được đẩy mạnh bằng cách sử dụng một triol làm chất kéo dài mạch, hoặc sử dụng lượng chất tăng mạch ít hơn so với yêu cầu về mặt lý thuyết.
The unreacted isocyanate end groups then react with urethane groups in the main chain to form allophonate or biuret crosslinks.	Sau đó, các nhóm isocyanate cuối mạch chưa phản ứng sẽ phản ứng với các nhóm urethane trên mạch chính hình thành sự khâu mạng allophonate hoặc biuret.

Typical chain extenders that are used are MOCA (4,4-methylene bis orthochloro- aniline), butane diol or trimethylolpropane.	Các chất kéo dài mạch điển hình được sử dụng là MOCA (4,4-methylene bis orthochloro-aniline), butane diol hoặc trimethylol-propane.
The following compositional variations can be made: i. type of diisocyanate ii. type of polyol and its molecular weight iii. type of chain extender iv. ratio of prepolymer to chain extender	Có thể tiến hành các sự thay đổi thành phần như sau: i. Loại diisocyanate ii. Loại polyol và trọng lượng phân tử của nó iii. Loại chất kéo dài mạch iv. Tỉ lệ giữa prepolymer và chất kéo dài mạch
By altering the above it is possible to make products elastomeric or rigid and, by the inclusion of water or a blowing agent, cellular products can be obtained.	Bằng những cách thay đổi như trên, có thể tạo ra các sản phẩm cứng hoặc đàn hồi, và khi cho thêm nước hoặc chất tạo bọt vào có thể tạo ra được các sản phẩm xốp.
Clearly, with such possible variations, it is difficult to make general comments, but the following are generally accepted:	Rõ ràng là với những sự biến đổi có thể có thì khó mà có được những nhận xét tổng quát, nhưng những nhận xét sau đây có thể được chấp nhận một cách rộng rãi:
i. Polyester polyurethanes generally give superior mechanical properties and chemical resistance, but inferior hydrolytic stability. ii. Polyether polyurethanes give superior low temperature properties and hydrolytic stability. iii. Diamine chain extenders give superior properties to diol cured elastomers. iv. Mechanical properties are generally improved as the hardness increases	i. Các polyurethane polyester thường có các tính chất cơ và tính kháng hóa chất tốt hơn, nhưng độ bền thủy phân lại kém hơn. ii. Các polyurethane polyether cho các tính chất ở nhiệt độ thấp và đô bền thủy phân tốt hơn. iii. Các chất kéo dài mạch diamine mang lại các tính chất tốt hơn so với các chất đàn hồi lưu hóa diol. iv. Các tính chất cơ lý thường được cải thiện khi đô cứng tăng lên.
Processing of liquid systems proceeds as follows:	Quá trình gia công hệ thống chất lỏng như sau:

The mixing can be done by hand, or in low pressure mixer/dispensers, and in reaction injection moulding (RIM) machines.	Sự pha trộn có thể được tiến hành bằng tay hoặc các máy trộn/máy pha chế áp suất thấp, và trong các máy đúc tiêm (RIM).
In the latter operation the de-gassing operation is not required.	Khi sử dụng máy đúc tiêm thì không cần bước khử bọt khí.
Millable Gums The diisocyanates and polyols are reacted to form a high molecular weight hydroxyl terminated millable gum.	Các chất đàn hồi cán được Các diisocyanate và polyol phản ứng tạo thành một chất keo đàn hồi cán được có trọng lượng phân tử cao và nhóm hydroxyl ở cuối mạch.
These millable gums are compounded and processed as conventional elastomers, both sulphur and peroxides being used to cure the polymers.	Những loại này được pha trôn và gia công như những chất đàn hồi thông thường, sử dụng cả lưu huỳnh và peroxide để lưu hóa tạo polymer.
Here again, polyether and polyester types are available, and the differences between these two types referred to above also apply here.	Với dạng này, các loại từ polyether và từ polyester đều sẵn có và sự khác nhau giữa chúng cũng giống như dạng ở trên.
Other Types of Polyurethane	Các loại polyurethane khác
These are listed below, but not discussed further: i. One-component, blocked, cast polyurethanes. Here, reactive end groups are prevented from reacting by a ‘blocking agent’. Upon heating to cure temperatures, the blocking agent splits off and cure commences. ii. Cast systems to give rigid plastics. iii. Polyurethane foams and microcellular products. iv. Spandex fibres.	Có thể được liệt kê như bên dưới, nhưng không bàn luận xa hơn: i. Polyurethane đổ khuôn một thành phần và bị khóa. Ở đây, các nhóm hoạt động ở cuối mạch bị ngăn chặn khỏi sự phản ứng bởi một tác nhân khóa. Khi gia nhiệt đến nhiệt độ lưu hóa, tác nhân này sẽ mở khóa và sự lưu hóa bắt đầu. ii. Hệ thống đổ khuôn tạo các chất dẻo rắn. iii. Các polyurethane xốp và các sản phẩm xốp mịn. iv. Các sợi spandex
Polyurethane elastomers are exceptionally tough, abrasion resistant, and resist attack by oil.	Các chất đàn hồi polyurethane có tính dai, tính kháng mòn và kháng dầu cao.
The polyester types (AU) are susceptible to hydrolytic attack at above ambient temperatures, and certain polyester thermoplastic polyurethanes have been known to stress crack in cable jacketing applications when in contact with water at ambient temperatures;	Các loại từ polyester (AU) dễ bị thủy phân ở trên nhiệt độ môi trường, và một vài loại polyurethane nhiệt dẻo polyester được ứng dụng vào bọc dây cáp sẽ bị rạn nứt do ứng suất khi nó tương tác với nước ở nhiệt độ môi trường
this latter effect has sometimes, incorrectly, been ascribed to fungal attack. Polyether types (EU) are far more resistant to hydrolytic attack. Certain polyurethanes can be attacked by UV light, the resistance to this agency primarily being determined by the isocyanate used.	Một cách không chính xác thì đôi khi ảnh hưởng này được quy cho sự tấn công của nấm móc. Các loại từ polyether (EU) thì kháng thủy phân tốt hơn. Một vài loại polyurethane có thể bị tấn công bởi tia tử ngoại, sự kháng lại tia tử ngoại chủ yếu được quyết định bởi isocyanate sử dụng.
The polyurethanes are resistant to ozone attack.	Các polyurethane kháng được sự tấn công của ozone.
Uses	Ứng dụng
Polyurethanes are used in a wide variety of applications, seals, metal forming dies, liners, coupling elements, rollers, wheels and conveyor belts being examples.	Polyurethane được sử dụng trong nhiều ứng dụng, ví dụ như các đệm kín, các khuôn định hình kim loại, các tấm lót, các chi tiết ghép nối, trục, bánh xe và băng chuyền.
The thermoplastic polyurethanes are used as cable jacketing materials, conduits, fabric coatings, in ski boots and other rigid boot soles, automotive body components, gear wheels and other business machine parts.	Các polyurethane nhiệt dẻo được dùng làm các vật liệu bọc cáp, ống dẫn, lớp bọc sợi dệt, dùng trong giầy trượt tuyết và các loại đế giầy cứng, trong các hợp phần thân ô tô, bánh răng và các chi tiết máy khác.