Theo Hepburn (1982) từ các thành phần cơ bản và các hóa chất phụ thêm vào, có hai quy trình chính để sản xuất polyurethane: quy trình sản xuất gián tiếp (tạo thành prepolyme trước xong rồi tạo thành polyurethane), quy trình sản xuất một giai đoạn (one – shot) trực tiếp tạo thành polyurethane.
1. Prepolyme
Những prepolyme phát triển ban đầu không ổn định, tiêu biểu là prepolyme Bayer Vulkalon. Vulkalon được tạo thành từ naphthalen diisocyanat (NDI) và polyol loại polyeste (chủ yếu là polyetylen adipat hoặc hỗn hợp polyetylen và polypropylen adipat), sau đó dùng 1,4 butan diol (BDO) để kéo dài mạch prepolyme.
Sau đó, người ta nhận thấy rằng dùng toluen diisocyanat (TDI) hoặc metylen diisocyanat (MDI) thay thế NDI sẽ tạo thành các prepolyme ổn định hơn, tồn trữ được lâu hơn. Phản ứng tạo prepolyme dùng dư diisocyanat và có tính axit một chút để giảm các phản ứng phụ.
Tỷ số NCO/ OH tăng từ 2 lên 2.75 làm những tính chất vật lý như độ bền kéo xé, modun, độ cứng, độ chịu ép nén, độ tưng nảy tăng lên. Tiếp theo, ta dùng diol hoặc amin hai chức để kéo dài mạch polyurethane.
2. Quy trình một giai đoạn
 |
| Phot cao su polyurethane |
Trong quy trình này, 3 thành phần cơ bản là diol, diisocyanat, chất kéo dài mạch và các hóa chất khác như chất xúc tác, chất màu được trộn lẫn cùng một lúc. Vì thế, việc sử dụng xúc tác, điều chỉnh nhiệt độ nguyên liệu phải cẩn thận để phản ứng tạo prepolyme xảy ra trước, tiếp ngay sau đó là phản ứng kéo dài mạch. Vì cả hai phản ứng tạo polyme và kéo dài mạch đều tỏa nhiệt nên nhiệt tổng của hai phản ứng là rất lớn, phải được lấy ra khỏi thiết bị nếu không sẽ gây co rút, biến dạng sản phẩm. Hạn chế của quy trình này là rất khó kiểm soát vì nhiệt độ tỏa ra nhiều và có nhiều nguyên liệu cùng tham gia một lúc.
* Một quy trình sản xuất khác nằm giữa hai quy trình trên là quasiprepolyme. Quy trình này cũng tạo thành prepolyme nhưng chia nguyên liệu polyol thành hai phần; lúc đầu dùng dư nhiều diisocyanat, tiếp theo hỗn hợp prepolyme mới tạo thành và diisocyanat còn dư sẽ tiếp tục phản ứng với phần polyol còn lại, có cả chất kéo dài mạch (thường dùng là BDO), chất xúc tác v.v…; như vậy vừa tiếp tục tạo thành prepolyme vừa kéo dài mạch. Trong quy trình này, nhiệt tỏa ra qua hai giai đoạn giúp kiểm soát dễ dàng hơn. Ngoài ra, chất kéo dài mạch BDO có thể tan trong polyol giúp phân tán tốt hơn.
Tóm tắt từ tài liệu Castable Polyurethane Elastomer, Ian Clemitson, CRC Press, 2008, trang 24 - 28
(vtp-vlab-caosuviet)
Tag: polyurethane, prepolyme, polyol, diisocyanat, kéo dài mạch
http://www.vlab.com.vn/NewsDetail/san-xuat-polyurethane-12022210.aspx