Nhựa PU là nhóm polymer hình thành từ phản ứng giữa isocyanate và polyol tạo nên liên kết carbamate (còn gọi là liên kết urethane). Vật liệu này có dải tính chất rộng từ mềm đến cứng, nổi bật ở khả năng chống mài mòn, đàn hồi cao, bám dính tốt với kim loại, kháng hóa chất và cách điện ổn định trong dải nhiệt thông dụng. Mời bạn cùng Thái Dương Plastics tìm hiểu chi tiết hơn về vật liệu PU trong bài viết dưới đây.
Nhựa PU là gì?
Nhựa PU (Polyurethane) là một nhóm polymer có nhiều công thức khác nhau, không phải chỉ tồn tại dưới một dạng duy nhất. Điểm chung của chúng là đều có cấu trúc chứa liên kết urethane lặp lại. Nhờ đặc tính này, PU có thể được sản xuất thành nhiều dạng như bọt mềm dùng trong nệm ghế, bọt cứng cách nhiệt, cao su đàn hồi, lớp phủ, chất kết dính.
PU được tạo ra từ phản ứng giữa isocyanate và polyol, có sự tham gia của chất xúc tác. Việc lựa chọn loại isocyanate (ví dụ: TDI, MDI cho mạch thơm; HDI, IPDI cho mạch aliphatic…) và loại polyol sẽ quyết định độ cứng, độ đàn hồi, kháng thời tiết và màu sắc của sản phẩm.
Nhựa PU có độc không không?
Sau khi đóng rắn, PU hoàn toàn trơ và an toàn khi sử dụng. Nguy cơ sức khỏe chủ yếu xuất hiện trong quá trình sản xuất do isocyanate và chất xúc tác có thể gây kích ứng da và hô hấp, vì vậy cần thông gió tốt và trang bị bảo hộ đầy đủ. PU dễ cháy, vì vậy khi cần sử dụng trong môi trường có yêu cầu an toàn cháy nổ, nên chọn cấp có phụ gia chống cháy.
Nhựa PU và PVC loại nào tốt hơn?
PU bền hơn, thường làm việc ổn định từ -40 °C đến 80 °C và một số cấp đặc biệt có thể chịu tới khoảng 90°C trong thời gian ngắn. Vật liệu nhựa ép phun này có độ đàn hồi và khả năng chống mài mòn vượt trội, đồng thời kháng dầu mỡ tốt nên được dùng cho bánh xe, con lăn, bọc trục… Ngoài ra, PU cũng chính là nguyên liệu phổ biến để sản xuất da PU với bề mặt mềm mại, cảm giác gần giống da thật.
PVC phổ thông thường giới hạn ở khoảng 60 °C khi sử dụng liên tục, đàn hồi kém hơn và dễ giòn ở nhiệt thấp nhưng lại có ưu điểm giá thành rẻ, kháng nước và axit loãng tốt, phù hợp cho ống dẫn nước, vỏ dây điện và tấm ốp trang trí. Từ nhựa PVC, người ta cũng sản xuất da PVC, loại giả da có độ bóng cao, chống thấm tốt nhưng kém mềm mại hơn da PU.
Thông số và đặc điểm nổi bật của nhựa PU
Các thông số kỹ thuật của nhựa PU dưới đây mang tính tham khảo, có thể thay đổi theo nhà sản xuất và cấp vật liệu:
- Độ cứng: Thường nằm trong khoảng Shore A 80 – 95
- Khối lượng riêng: 1,15 – 1,25 g/cm3
- Độ giãn dài khi đứt: 400 – 600%
- Độ bền kéo (Tensile strength): 20 – 55 MPa
- Mô đun kéo tại 300% (Modulus @300%): 8 – 20 MPa
- Biến dạng nén (Compression set): 30 – 45%
- Khả năng chịu mài mòn: Rất cao, phù hợp chi tiết ma sát lăn trượt
Một số đặc điểm nổi bật của nhựa PU có thể kể đến như:
Chống mài mòn rất cao
Nhiều loại PU có khả năng chống mài mòn vượt trội so với cao su và thậm chí cả một số bề mặt kim loại, nhờ cấu trúc phân tử có liên kết chéo và vùng cứng bền chắc.
Độ đàn hồi và chịu tải động tốt
PU có khả năng hấp thụ lực, giảm chấn và phục hồi nhanh sau biến dạng. Chính cơ chế tách pha giữa vùng mềm và vùng cứng giúp vật liệu này vừa bền kéo, vừa bền xé.
Kháng hóa chất và dầu mỡ
PU có độ bền cao trước dầu, mỡ, dung môi hữu cơ và môi trường ăn mòn nhẹ. Mức độ kháng này thay đổi tùy loại polyol và cấu trúc liên kết chéo được sử dụng.
Cách điện và chịu nhiệt ổn định
Nhựa PU thường được dùng để bọc cách điện, bảo vệ linh kiện điện. Nhiệt độ làm việc liên tục phổ biến của PU dao động từ -40 °C đến 80 °C và với những công thức đặc biệt (như PU cứng, chịu nhiệt…), vật liệu có thể chịu được mức 90 °C đến 120 °C trong thời gian ngắn hoặc dài hơn.
Bám dính tốt với nhiều vật liệu
PU có khả năng bám chắc vào kim loại như thép, nhôm cũng như các vật liệu khác nếu được xử lý bề mặt đúng cách, nhờ đó thường được dùng để bọc trục, con lăn, phủ bảo vệ.
Phân loại nhựa PU
Theo cấu trúc polyol
Nhựa PU thường được chia thành hai nhóm chính là Polyester PU và Polyether PU. Mỗi loại có ưu điểm riêng và phù hợp với từng môi trường sử dụng:
- Polyester PU
Có tính cơ học cao, chống dầu và dung môi tốt nhưng kém bền khi tiếp xúc lâu với nước. Thường được dùng cho các chi tiết chịu mài mòn, tiếp xúc dầu mỡ, cần độ cứng vững.
- Polyether PU
Chịu nước và ẩm tốt, đặc biệt là khả năng kháng thủy phân (hydrolysis), bền hơn trong môi trường ẩm ướt và thủy lực nước, nhưng khả năng kháng dầu thấp hơn. Thích hợp cho các ứng dụng ngoài trời và môi trường ẩm ướt.
Theo quy trình sản xuất và dạng sản phẩm
Tùy vào cách sản xuất và cấu trúc, nhựa PU được chia thành ba dạng chính với đặc tính và yêu cầu gia công khác nhau:
- TPU nhiệt dẻo
Gia công bằng ép phun, đùn, thổi màng… ở 120 – 150 °C, có thể tái chế nhiều lần. Khi sản xuất cần sấy hạt và kiểm soát nhiệt độ để tránh bọt khí và suy giảm chất lượng.
- PU đổ khuôn
Tạo từ phản ứng hai thành phần, sau đóng rắn thành vật liệu nhiệt rắn, cơ tính cao nhưng không tái gia công. Thường dùng cho bánh xe, con lăn, bọc trục, đệm giảm chấn… Khi gia công cần trộn đúng tỉ lệ, khử ẩm và khử bọt để sản phẩm đặc chắc.
- PU nhiệt rắn/ kết mạng ngang
Đây là hệ PU hai thành phần, sau khi đóng rắn tạo mạng liên kết chéo 3 chiều, giúp vật liệu ổn định hình dạng và bền nhiệt. Thường được dùng cho lớp phủ, chất kết dính, chi tiết chịu tải lâu dài… Khi thiết kế cần bo tròn các góc để giảm tập trung ứng suất và chọn độ cứng phù hợp với điều kiện làm việc.
Ứng dụng điển hình của nhựa PU
Nhờ đặc tính đa dạng, nhựa PU xuất hiện trong rất nhiều lĩnh vực sản xuất và đời sống. Một số ứng dụng tiêu biểu có thể kể đến như:
- Công nghiệp cơ khí và khai khoáng: Dùng để bọc trục, con lăn, bánh xe dẫn hướng, tấm lót chống mài mòn, lưới sàng và đệm giảm chấn.
- Ô tô và xe máy: Sản xuất đệm ghế, tay vịn, tấm ốp nội thất, vô lăng bọc bọt vi mô, cùng các phụ tùng elastomer chịu dầu.
- Xây dựng và nội thất: Ứng dụng làm phào chỉ PU, sàn và lớp phủ sàn, bọt cứng cách nhiệt trong panel, ống dẫn.
- Điện và điện tử: Đổ bọc linh kiện, đóng gói điện, bọc cáp và phủ bảo vệ bảng mạch.
- Ống và ống mềm: Chế tạo ống dẫn khí, ống hút bụi và ống công nghiệp chịu mài mòn.
- Khuôn mẫu và vật liệu trang trí: Tạo khuôn đúc bê tông, khuôn vân trang trí, chi tiết đúc PU có độ tinh xảo cao.
Nhựa PU là vật liệu linh hoạt, có thể điều chỉnh theo từng yêu cầu sử dụng. Chọn đúng loại PU và quy trình gia công sẽ quyết định chất lượng và tuổi thọ sản phẩm. Nếu bạn cần tư vấn hay gia công nhựa PU, hãy liên hệ Thái Dương Plastics để được hỗ trợ nhanh chóng.
Xem thêm: Gia công nhựa đồ gia dụng theo yêu cầu