Polyurethane (PU) là một loại polymer có khá nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Pu có hai dạng tồn tại chính là dạng cứng và dạng foam. Sơn Pu dạng cứng được dùng làm vecni để đánh bóng và bảo vệ đồ gỗ. Đối với dạng foam, PU được dùng để làm nệm mút trong các lại ghế (như ghế nồi trong xe hơi chẳng hạn). Ngoài ra, ứng dụng của Sơn PU foam được dùng để bảo vệ và vận chuyển các thiết bị, dụng cụ dễ vỡ.
Để điều chế PU, 2 thành phần chính không thể thiếu là monome chứa ít nhất 2 nhóm isocyanat và monome chứa ít nhất 2 nhóm hydroxyl. PU chung giữa nhóm chức isocyanate và hydroxy là: Khi các monomer có số các nhóm chức lớn hơn hoặc bằng 2, pu trùng hợp bậc xảy ra tạo polymer
Hợp chất isocyanate thường dùng là các hợp chất vòng thơm, còn các hợp chất béo hoặc cycloankan thì thường ít được dùng hơn. Toluen disiocyanate(TDI) và diphenylmetan disocyanat(MDI) rất thường dùng trong tổng hợp PU. Hợp chất polyol thường dùng là PPG(polypropylen glycol) hoặc các loại polyester khác. Điều đáng lưu ý ở đây là polyol này là 1 hợp chất cao phân tử nhưng có khối lượng ko lơn lắm.
Bên cạnh 2 thành phần chính như trên, yếu tố như xúc tác, điều kiện tiến hành PU, chain extender, … ảnh hưởng khá đáng kể đến cấu trúc và tính chất của PU. Xúc tác thường dùng là amin, cơ chế như sau:Nếu muốn điều chế PU dạng foam, cần có blowing agent ( chất tạo bọt). Thông thường PU rất nhạy với nước. Một lượng nước nhỏ trong không khí có thể tham gia PU polymer, tạo bọt khí. Các khí thoát ra này làm PU trở nên xốp. Chain extender thường dùng là các diamin, dialcol.
Tính chất của sơn PU :
Một cách bình dân học vụ mà nói. Sơn PU cũng như những loại sơn khác đều có các thành phần chính như sau:
- Chất kết dính: polyisocyanate hoặc polyols biến tính có sẵn nhóm chức isocyante chưa bị kích hoạt ( cho loại sơn một thành phần), polyols hoặc polyester polyols ( cho loại sơn 2 thành phần- 2K PU)
- Chất đóng rắn ( chỉ dành cho loại sơn PU hai thành phần): MDI, polyisocyanate,…
- Màu ( chỉ dành cho sơn PU màu): màu che phủ ( titan dioxide, bari sunfate, carbon black,) + màu độn ( talc, carbonate canxi). Hệ màu cho sơn PU có tiêu chuẩn khắt khe hơn so với các sơn alkyd, NC khác ở chổ không có hàm lượng ẩm cao, không hoạt tính với nhóm isocyante.
- Hệ dung môi: là các dung môi vô hoạt có tác dụng hòa tan, pha loãng chất kết dính và chất đóng rắn. Dung môi cũng có yêu cầu không có hoạt tính với isocyanate – tức không có chứa nhóm hydroxyl hoạt động.
Quá trình khô của màng sơn PU xảy ra cùng lúc 2 cơ chế:
- Khô vật lý : nhờ sự bay hơi dung môi trong màng sơn ướt trên bề mặt được phủ.
- Khô hóa học: phản ứng tạo mạng của hệ polymer giữa các nhóm chức NCO ( isocyanate) với OH ( hydroxyl). Với sơn một thành phần, ẩm chứa nhóm OH trong không khí bị hấp phụ và tương tác lên màng tạo phản ứng khâu mạch hình thành polyurethane. Ngoài ra, có vài loại sơn PU một thành phần có chất kết dính có thể khô nhờ nhiệt. Nhiệt độ kích hoạt sự giải phóng các nhóm isocynate bị bất hoạt để phản ứng với chính polyol trong mạch các phân tử polymer để tạo mạch. Với sơn hai thành phần, nhóm hydroxy (OH ) cùa các phân tử polyols sẽ phản ứng với các nhóm isocyante (NCO) của MDI hay polyisocyanate tạo mạng mạch polyurethane trong màng.
Sơn PU dùng thường để đáp ứng 2 yêu cầu: chịu dung môi và khô nhanh. Nhưng nhược điểm lớn nhất của nó là mau ố vàng. Do vậy, người ta chỉ dùng cho những nền có màu nâu đen sậm đến vàng đậm.
Sơn SAMAS - Nâng tầm gỗ việt
