Polyurethane (PU) là gì? Ứng dụng của nó trong ngành công nghiệp?

Chất liệu polyurethane là gì?

Polyurethane hay còn gọi tắt là PU. Đây là loại vật liệu được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp. Polyurethane với độ bền cao và khả năng kháng các tác nhân từ môi trường như: thời tiết, sự oxi hóa,… Và đặc biệt là gần như “miễn nhiễm” khá nhiều các hóa chất vô cơ và hữu cơ. Bên cạnh đó là khả năng chống chịu được mài mòn tốt hơn hẳn các loại cao su thông thường. Những điều trên khiến cho PU được ứng dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp hiện nay.

Công thức hóa học của chất liệu Polyurethane

Cấu trúc phân tử vật liệu đàn hồi polyurethane gồm các đoạn cứng và mềm. Các đoạn cứng được hình thành từ thành phần disocyanate. Các đoạn mềm được hình thành từ thành phần polyol. Các đoạn cứng được nối với nhau bằng liên kết hydro đề hình thành pha cứng. Mạch chính thẳng, không phân nhánh, liên kết chặt không trượt lên nhau giúp PU có mô-đun đàn hồi cao.

Các loại Polyurethan cơ bản

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại PU với các thành phần hóa học và tính năng khác nhau. Nhưng để lựa chọn cho mình sản phẩm phù hợp với nhu cầu sử dụng. Cấu trúc phân tử vật liệu đàn hồi polyurethane gồm các đoạn cứng và mềm. Các đoạn cứng được hình thành từ thành phần disocyanate. Các đoạn mềm được hình thành từ thành phần polyol. Các đoạn cứng được nối với nhau bằng liên kết hydro đề hình thành pha cứng. Mạch chính thẳng, không phân nhánh, liên kết chặt không trượt lên nhau giúp PU có mô-đun đàn hồi cao.

Đặc điểm của chất polyurethane là gì?

• Khả năng chịu mài mòn tốt. Nó thường được dùng để làm vật liệu sơn bên ngoài các bề mặt để bảo vệ các vật liệu. Đặc biệt khả năng chịu mài mòn của Polyurethane còn tốt hơn hẳn một số loại cao su nhựa và ngay cả kim loại.
• Không bám dính dầu, mỡ, chất béo và các dung môi hữu cơ.
• Chịu được áp lực tốt hơn hẳn các loại cao su thông thường. Vì thế nên PU là một trong những chất liệu lý tưởng dùng để sản xuất các loại bánh xe tải nặng, khớp nối, tấm chống sốc…
• Không bị kéo xé khi sử dụng. Lực xé rách của chất liệu polyurethane ở khoảng từ 500-100lbs/inch cao hơn rất nhiều so với các loại cao su khác.
• Chịu được các tác động của thời tiết. Bao gồm không bị oxy hóa, chịu được ánh sáng mặt trời, ozone, và các điều kiện thời tiết thông thường.
• Có khả năng cách điện cao, nên được sử dụng làm lớp bọc dây điện, dây cáp.
• Chống co giãn và va đập tốt.

Ứng dụng của polyurethane trong các ngành công nghiệp

• Tính kháng hóa chất và dung môi tốt. Vật liệu polyurethane thường được dùng để bọc các trục trong các ngành in, thép, dệt nhuộm và sản xuất giấy.
• Với tính cơ học tốt nó còn được ứng dụng làm đệm, làm kín các ứng dụng động lực.
• Khả năng đàn hồi cũng giúp cho vật liệu này ứng dụng rộng rãi trong ngành dầu khí khi. Nó được dùng để làm pig làm sạch đuòng ống, lớp lót ống,…
• Sự kết dính kỳ diệu và khả năng chống thấm tốt. Vì thế mà vật liệu này mang lại cũng giúp cho PU có mặt trong ngành xây dựng, khai khoáng, làm khuôn đổ bê tông, nhựa, sáp hay các hoa văn tinh xảo trên các đồ gỗ, gốm sứ.
• Ngoài ra, sản phẩm này với khả năng cách âm tốt. Thường được sử dụng để làm các tấm kính cách âm mang lại hiệu quả kinh tế cao cho người sử dụng.

Với công dụng tuyệt vời mà chất liệu này mang lại, chất liệu cao su nhân tạo này sẽ là một trong những sản phẩm được cả thế giới ưa chuộng.

Một số sản phẩm cao su kỹ thuật làm từ PU

Một ưu điểm khác là quá trình sản xuất sản phẩm PU đổ khuôn tương đối đơn giản. Tuy nhiên, sản xuất PU đổ khuôn thường gặp các vấn đề như nguyên liệu được trộn không đều, xuất hiện bọt khí trong quá trình trộn và rót PU. Hiện tại, trên thị trường có nhiều máy định lượng, trộn, rót tự động giúp vượt qua những trở ngại này và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Sản phẩm trong các ngành công nghiệp

Trước đây, con lăn băng tải bọc cao su nitrile rất dễ hư hỏng do nhanh chóng bị mài mòn. Thử nghiệm bọc PU cho những con lăn này được bọc PU thay vì cao su giúp kéo dài thời gian tuổi thọ của sản phẩm lên gấp hơn 3 lần.

Trong quá khứ, trục EPDM hoặc NBR thường được dùng trong sản xuất tôn mạ màu dễ bị trương nở và hỏng. Do chúng phải tiếp xúc với nhiều loại sơn, phụ gia, dung môi pha sơn, như xăng dầu, acetone, methyl ethyl keotne, butyl acetate. Sau đó, những trục này được bọc PU, và chúng có thể làm việc trong thời gian dài hơn.

PU với tính kháng hóa chất và dung môi tốt cũng được dùng để bọc các trục sử dụng trong ngành in, thép, dệt, giấy.

Ngoài ra, do các đặc tính cơ học tốt mà vật liệu PU được sử dụng làm đệm làm kín trong các ứng dụng động lực.

Vật liệu đàn hồi PU còn được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác. Chẳng hạn, trong công nghiệp dầu khí, vật liệu PU được dùng làm pig làm sạch đường ống, lớp lót ống. Hay chi tiết giới hạn uốn cong, chi tiết làm cứng phần uốn cong, kẹp nâng và dẫn hướng.

Máy móc công nghiệp khai khoáng và sản xuất

Trong công nghiệp khai khoáng, vật liệu PU cũng được dùng làm sàn, lớp lót ống, băng tải, hydrocyclone, trục và bánh xe.

PU cũng được dùng làm khuôn đổ bê-tông, nhựa, sáp. Đặc biệt sản phẩm có chi tiết hoa văn tinh xảo hoặc dùng bọc cạnh đồ gỗ.

PU là vật liệu rất tiềm năng. Nó hoàn toàn có thể thay thế cho cao su trong một số ứng dụng nhất định. Đặc biệt nó giúp các nhà sản xuất duy trì năng suất và tuổi thọ của máy móc.

Sản phẩm lĩnh vực ẩm thực và gia dụng đời sống

Ngoài các ứng dụng trong công nghiệp kể trên, PU được sử dụng khá nhiều trong các sản phẩm lĩnh vực ẩm thực và đời sống. Polyurethane đóng vai trò là chất bảo ôn rất tốt cho các sản phẩm gia dụng. Tác dụng chính của nó là để giữ nhiệt và cách nhiệt. Tiêu biểu phải kể đến các sản phẩm như nồi nấu phở điện, tủ nấu cơm chuyên dụng, hay tủ lạnh… Giữa các thành sản phẩm này có 1 lớp PU đóng vai trò giữ nhiệt và cách nhiệt gần như tuyệt đối cho sản phẩm. Giúp chúng giữ nóng giữ lạnh vô cùng tốt mà không bị truyền nhiệt ra ngoài.