Vật
liệu đàn hồi polyurethane (PU) được sử dụng rộng rãi do nó kết hợp được nhiều
tính chất tốt như độ bền cao, độ cứng cao, mô-đun đàn hồi cao, tính kháng mài
mòn, tính uốn dẻo và tính kháng với nhiều hóa chất. Ngoài ra, khả năng sản xuất
và gia công các loại vật liệu PU (lỏng, nhựa nhiệt dẻo, vật liệu đàn hồi cán được,
chất kết dính hoặc lớp phủ bề mặt) bằng các kỹ thuật truyền thống cũng đóng góp
quan trọng đến việc sử dụng rộng rãi chúng.
Sự kết hợp được nhiều tính
chất tốt của vật liệu đàn hồi PU được giải thích bằng sự khác biệt trong cấu
trúc của vật liệu PU so với cấu trúc của cao su truyền thống. Cấu trúc của cao
su gồm các chuỗi phân tử uốn dẻo, dài, không phân nhánh được nối với nhau bằng
liên kết mạng, chúng có thể ở dạng các liên kết hóa học cộng hóa trị, các liên
kết lý-hóa và sự vướng mắc cơ học của chuỗi. Trong đó, tính đàn hồi được tạo
nên chủ yếu bởi các liên kết mạng cộng hóa trị ổn định nhiệt, từ các hệ kết mạng
thương mại như lưu huỳnh, peroxide, diamine, oxyt kim loại. Trong khi đó, các
liên kết diisocyanate giữa các chuỗi trong vật liệu PU dài hơn các liên kết mạng
trong cao su, và kết quả là mạng lưới được giữ ít chặt hơn. Hơn nữa, các chuỗi
polyurethane chứa một lượng lớn các nhóm phân cực, những nhóm phân cực này tự
do sắp xếp thẳng hàng và hình thành những liên kết lý-hóa rất mạnh. Những liên
kết này giúp tránh các chuỗi trượt lẫn nhau dưới ứng suất tác động, dẫn đến vật
liệu PU có mô-đun đàn hồi rất cao.
Vật liệu PU cũng có một số hạn
chế nhất định. Các liên kết lý-hóa bị bẻ gãy tương đối dễ dàng ở nhiệt độ cao
so với các liên kết cộng hóa trị nên tính chất của vật liệu PU có khuynh hướng
giảm nhanh hơn cao su lưu hóa khi nhiệt độ tăng. Ngoài ra, tính kháng thủy phân
của vật liệu PU tương đối thấp.
Tham khảo từ tài liệu
Polyurethane Elastomers, C.
Hepburn, Elsevier Science
Publisher, 1992, trang 355 – 356
(vtp-vlab-caosuviet)
