Giới thiệu về Polyurethane
Polyurethane là một vật liệu polyme tổng hợp đa chức năng và đa mục đích, thường được điều chế bằng phản ứng của polyol oligomer, polyisocyanat và chất kéo dài chuỗi liên kết chéo.Các sản phẩm của nó bao gồm bột, cao su tổng hợp, chất dẻo, sợi tổng hợp, Lớp phủ, chất kết dính và nhiều chất tổng hợp khác các lĩnh vực vật liệu, chẳng hạn như vật liệu cách nhiệt bằng bọt cứng, vật liệu đệm xốp mềm, bộ phận đàn hồi, vật liệu giày đàn hồi vi xốp, sợi đàn hồi cao, lớp phủ vải và da, sơn phủ, chất kết dính, keo dán và keo dán bầu, lớp phủ chống thấm và bảo vệ, vật liệu giả gỗ, chất xử lý và các sản phẩm khác được sử dụng trong dây chuyền lạnh, giao thông vận tải, xây dựng, trang trí nội thất gia đình, quần áo và da giày, phụ kiện máy móc, thực phẩm, đóng gói và in ấn, thiết bị thể thao, quốc phòng và quân sự,v.v. chưa từng có bằng các vật liệu tổng hợp polyme như polyetylen,polypropylen, polystyren, polyvinyl clorua, polyacrylat, v.v.
Năm 1937, Otto Bayer của Đức đã phát hiện ra giá trị ứng dụng công nghiệp của polyurethan, từ năm 1941 đến 1942, công ty Bayer của Đức đã thành lập một nhà máy polyurethane với công suất 1.200 tấn mỗi năm, đồng thời dần dần lan rộng ra các quốc gia và khu vực khác. Theo quan điểm của sự thay đổi sản lượng toàn cầu của các sản phẩm polyurethane, năm 1956 chỉ đạt hơn 3.600 tấn, đến năm 1967 đã tăng lên hơn 270.000 tấn, năm 1983, sản lượng toàn cầu của các sản phẩm polyurethane là khoảng 3,8 triệu tấn, hơn 8,6 triệu tấn vào năm 2000, khoảng 16,69 triệu tấn sản lượng polyurethane toàn cầu vào năm 2010, khoảng 18,96 triệu tấn vào năm 2012 và khoảng 23,07 triệu tấn vào năm 2018. Hiện tại, sự tăng trưởng của polyurethane đang ổn định và sản lượng polyurethane toàn cầu dự kiến sẽ vượt quá 25,7 triệu tấn vào năm 2022. Trong vài năm tới (2019-2022), dự kiến mức tiêu thụ polyurethane toàn cầu nói chung sẽ duy trì xu hướng tăng theo từng năm, với tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm khoảng 6,7%.
Ngành công nghiệp polyurethane của Trung Quốc bắt đầu từ cuối những năm 1950 và phát triển chậm, sản lượng hàng năm vào cuối những năm 1960 ước tính khoảng 1.000 tấn, trước năm 1978, sản lượng sản phẩm polyurethane của cả nước chỉ khoảng 5.000 tấn/năm. Với sự ra đời và xây dựng các thiết bị nguyên liệu thô như isocyanate MDI, ngành công nghiệp polyurethane của Trung Quốc đã bắt đầu tăng tốc phát triển. Năm 1989, sản lượng nguyên liệu polyurethane của nước ta đạt 32.200 tấn, sản lượng sản phẩm đạt 99.300 tấn (một số sản phẩm như chất phủ và chất kết dính, giá trị sản lượng ước tính chứa dung môi, tương đương bên dưới), chỉ chiếm 2,34%. Trong tổng sản lượng toàn cầu và bán ra là 4,25 triệu tấn.%. Sau những năm 1990, với sự ra đời và vận hành của các đơn vị isocyanate vàpolyether quy mô lớn 10.000 tấn, ngành công nghiệp polyurethane của Trung Quốc đã bước vào giai đoạn phát triển nhanh chóng. Năm 1998, tổng lượng sản phẩmpolyurethane khoảng 770.000 tấn, đến năm 2000 là 922.000 tấn, năm 2010 sản lượng tiêu thụ sản phẩm polyurethane của Trung Quốc tăng lên 6,5 triệu tấn, đến năm 2014 tăng lên 9,6 triệu tấn.
Năm 2018, sản lượng tiêu thụ polyurethane đạt 12,5 triệu tấn (bao gồm khoảng 39% bột polyurethane, khoảng 17% bột bả nhựa da tổng hợp, khoảng 5% dung dịch đế, khoảng 16% lớp phủ polyurethane, khoảng 10% chất đàn hồi, và keo polyurethane khoảng 10%. keo khoảng 6%, spandex khoảng 6%).
Tổng sản lượng và tiêu thụ polyurethane ở Trung Quốc đã vượt quá các nước Châu Âu và Mỹ, nhưng mức tiêu thụ bình quân đầu người thấp hơn nhiều so với các nước phát triển.
Các lĩnh vực ứng dụng và triển vọng phát triển của vật liệu polyurethane đàn hồi
Vật liệu đàn hồi polyurethane thuộc về polyme khối, có nghĩa là, các đại phân tử polyurethane được cấu tạo từ "phân đoạn mềm" và "phân đoạn cứng" và tạo thành cấu trúc phân chia pha cực nhỏ, trong đó các phân đoạn cứng (có nguồn gốc từ isocyanatvà chất kéo dài chuỗi) được phân tán trong vùng pha phân đoạn mềm (Nó có nguồngốc từ polyol oligomer) và đóng vai trò là điểm liên kết ngang vật lý. Do đó, so với các loại cao su tổng hợp khác (chất đàn hồi), chất đàn hồi polyurethanecó độ bền và khả năng chống mài mòn tốt hơn, đồng thời có thể duy trì độ giãn dài cao ngay cả khi độ cứng cao, chiều dài.
Vật liệu polyurethane đàn hồi, được gọi là "CASE" ở nước ngoài, chủ yếu bao gồm các sản phẩm polyurethane đàn hồi truyền thống, vật liệu lát nền như đường băng nhựa polyurethane, lớp phủ chống thấm polyurethane, chất kết dính, chất trám, keo dán bầu, v.v., chiếm khoảng 30% tổng số polyurethane Khoảng 40%, sản phẩm đóng rắn của đại đa số vật liệu CASE (sản phẩm gốc nước và dung môi sau khi loại bỏ nước và dung môi) là vật liệu polyurethane đàn hồi không tạo bột. Trong đó nhựa da tổng hợp PU, một số chất phủ và chất kết dính là sản phẩm gốc dung môi hoặc gốc nước, cũng có thể coi là vật liệu đàn hồi polyurethane theo nghĩa rộng. Chất đàn hồi polyurethane theo nghĩa hẹp dùng để chỉ đúc chất đàn hồi polyurethane (CPU), chất đàn hồi polyurethane nhiệt dẻo (TPU) và hỗn hợp chất đàn hồi polyurethane (MPU), chiếm 10% hoặc ít hơn một chút trong tổng số polyurethane, trong đó CPU và TPU là polyurethane chính chất đàn hồi, chúng được phân biệt bởi các yếu tố như quy trình sản xuất và chất kéo dài chuỗi. Loại chất đàn hồi polyurethane truyền thống này còn được gọi là "cao su polyurethane", thuộc một loại cao su tổng hợp đặc biệt. Chất đàn hồi polyurethane hiệu suất cao là vật liệu có khả năng chống mài mòn tốt nhất trong số tất cả các vật liệu polyme tổng hợp. Nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực và các ứng dụng mới vẫn đang được mở rộng.
Chất đàn hồi polyurethane có thể được sử dụng để thay thế kim loại, chất dẻo và cao su thông thường trong một số lĩnh vực.
So với các vật liệu kim loại, chất đàn hồi polyurethane có ưu điểm là trọng lượng nhẹ, tiếng ồn thấp, chống mài mòn, chi phí xử lý thấp và chống ăn mòn axit. So với nhựa, nó có ưu điểm là độ dẻo dai cao và khả năng chống mài mòn cao. So với cao su thông thường, chất đàn hồi polyurethane có ưu điểm là chống mài mòn, chống cắt, chống xé rách, khả năng chịu lực cao, chống ôzôn, v.v. và sản xuất đơn giản, có thể được đúc trong chậu, đổ và có nhiều độ cứng.