Tài liệu Luận văn thạc sĩ nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit chống cháy trên nền polyurethane

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Hắc Thị Nhung NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOZIT CHỐNG CHÁY TRÊN NỀN POLYURETHANE LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Hà Nội - 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Hắc Thị Nhung NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOZIT CHỐNG CHÁY TRÊN NỀN POLYURETHANE Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã số: 8440114 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Hoàng Mai Hà Hà Nội - 2020 i Lời cam đoan Tôi xin cam đoan luận văn thạc sỹ “Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit chống cháy trên nền polyurethane” là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Hoàng Mai Hà. Đây không phải là bản sao chép của bất kỳ cá nhân hay tổ chức nào. Các số liệu, kết quả trong luận văn là do tôi tiến hành, tính toán, đánh giá và chưa từng được ai công bố trên bất kỳ công trình nghiên cứu trước đây. Hà Nội, ngày 28 tháng 05 năm 2020 Học viên Hắc Thị Nhung ii Lời cảm ơn Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, bên cạnh sự cố gắng nỗ lực của bản thân, tôi đa nhận được nhiêu sự giúp đỡ, chỉ bảo nhiệt tình của các thầy, cô giáo, cũng như sự động viên, khích lệ của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp. Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS. Hoàng Mai Hà – Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, người đa tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các đồng nghiệp thuộc phòng Vật liệu tiên tiến, Viện Hóa học đa nhiệt tình hỗ trợ tôi trong suốt thời gian làm luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô giáo trong Khoa Hóa học và Phòng Sau đại học, Học viện Khoa học và Công nghệ đa tận tình truyên đạt những kiến thức quý báu, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường. Tôi trân trọng và biết ơn sâu sắc gia đình và bạn bè đa động viên, giúp đỡ, tạo mọi điêu kiện tốt nhất để tôi hoàn thành luận văn này. Hà Nội, ngày 28 tháng 05 năm 2020 Học viên Hắắc Thị Nhung iii Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt Ký hiệu Tiếng anh Diễn giải APP Ammonium polyphosphate Ammonium polyphosphate C5 Cyclopentane Cyclopentane CNT Carbon nanotube Ống nano cacbon EG Expandable graphite Graphit gian nở nhiệt FPU Flexible polyurethane foam Xốp polyurethane mêm FR Flame retardant Chất chống cháy HGM Hollow glass microsphere Cầu thủy tinh rỗng kích thước micro LDH Layered double hydroxide Hydroxit lớp kép LOI Limited oxygene index Chỉ số oxy giới hạn MC Melamine cyanurate Melamine cyanurate MDI Diphenylmethane diisocyanate Diphenylmethane diisocyanate MMT Montmorillonite Montmorillonite PIR-PUR Polyisocyanurate-polyurethane Polyisocyanuratepolyurethane PU Polyurethane Polyurethane PUF Polyurethane foam Xốp polyurethane SEM Scan electron microscopy Hiển vi điện tử quét iv TDI Toluene diisocyanate Toluene diisocyanate TEM Transmission electron microscopy Hiển vi điện tử truyên qua TEP Triethylphosphate Triethylphosphate TGA Thermogravimetric analysis Phân tích nhiệt trọng lượng TPU Thermal polyurethane Polyurethane nhiệt dẻo UL94-HB Horizontal burning test Thử nghiệm cháy ngang UL94-V Vertical burning test Thử nghiệm cháy đứng XRD X-Ray Diffraction Nhiễu xạ tia X v Danh mục bảng biiu Bảng 111: Các thành phần trong PU và lý do sử dung chúng1111111111111111111111111115 Bảng 112: Cấu trúc hóa học của một số isocyante quan trọng111111111111111111111111117 Bảng 211: Thành phần phối liệu của các compozit trên nên polyurethane1111127 Bảng 212: Thành phần phối liệu của các nanocompozit clay/EG/PUF111111111128 Bảng 21g: Tiêu chí phân loại khả năng chống cháy của vật liệu theo UL94-V 31 Bảng g11: Kết quả kiểm tra cháy UL-94 của các compozit PUF11111111111111111111g4 Bảng g12: Kết quả kiểm tra tính chất chống cháy của các compozit PUF11111144 Bảng g1g: Tính chất cơ lý của PUF tinh khiết và các compozit PUF111111111111147 vi Danh mục các hình vẽ, đồ thị Hình 1111 Quy mô thị trường PU ở Mỹ từ năm 2014-2025 (Tỷ USD)11111111111114 Hình 1121 Con đường chung để tổng hợp polyurethane11111111111111111111111111111111111 4 Hình 11g1 Công thức cấu tạo của một số polyol điển hình1111111111111111111111111111111 6 Hình 1141 Một số ứng dung của polyurethane trong xây dựng1111111111111111111111111 Hình 1151 Cấu trúc hóa học của một số chất chống cháy halogen phổ biến11114 Hình 1161 Hoạt động trong pha rắn của FRs dựa trên phốt pho111111111111111111111115 Hình 1171 Cấu trúc chung của vật liệu chống cháy phốt pho1111111111111111111111111116 Hình 1181 Cấu trúc hóa học của một số FR chứa nitơ phổ biến111111111111111111111116 Hình 1191 Minh họa cấu trúc mạng (a); ảnh SEM (b) và TEM (c) của MMT 20 Hình 11101 Cấu trúc của graphit111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111 21 Hình 2111 Quy trình chế tạo compozit PUF ((*) vòng/ phút)11111111111111111111111111126 Hình 2121 Mô hình thử nghiệm khả năng chống cháy theo phương pháp UL94-HB........................................................................................................ 29 Hình 21g1 Mô hình thử nghiệm khả năng chống cháy theo phương pháp UL94-V...........................................................................................................30 Hình g111 Giá trị LOI của các compozit APP/PUF, MC/PUF và EG/PUF ở các hàm lượng chất độn khác nhau.................................................................36 Hình g121 Hình ảnh của mẫu PUF tinh khiết và mẫu compozit APP/PUF (a, a’), MC/PUF (b, b’) và EG/PUF (c, c’) ở các hàm lượng chất độn khác nhau sau khi kiểm tra cháy ngang và cháy đứng..................................................... 37 Hình g1g1 Ảnh SEM của 15EG/PUF trước (a) và sau khi bị đốt cháy (b) và ảnh phóng đại tương ứng của chúng (a’) và (b’).............................................39 Hình g141 Ảnh hưởng của hàm lượng các chất độn đến độ bên nén ở 10% của các compozit PUF (a) và đường cong độ bên nén của các compozit ở 25% hàm lượng chất độn (b)...................................................................................41 vii Hình g151 Ảnh SEM của các mẫu xốp: PUF tinh khiết (a), 20APP/PUF (b), 20MC/PUF (c) và 20EG/PUF (d) ở ccng độ phóng đại..................................42 Hình g161 Đường cong TGA và DTG của PUF tinh khiết (a), compozit 15EG/PUF (b) và nanocompozit 5clay/15EG/PUF (c)...................................46 Hình g171 Độ bên nén của các vật liệu xốp PU1111111111111111111111111111111111111111111111148 Hình g181 Giản đồ XRD của nanoclay và nanocompozit PUF (a) và ảnh TEM của nanocompozit 5clay/15EG/PUF (b)......................................................... 49 Hình g191 Độ dẫn nhiệt của xốp PU tinh khiết và các compozit PUF11111111111150 viii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan.....................................................................................................i Lời cảm ơn........................................................................................................ii Danh muc các ký hiệu và chữ viết tắt..............................................................iii Danh muc bảng biểu......................................................................................... v Danh muc các hình v,, đồ thị...........................................................................vi MỤC LỤC.....................................................................................................viii MỞ ĐẦU...........................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU...........................................................3 1.1. POLYURETHANE................................................................................3 1.1.1. Giới thiệu chung vê polyurethane...................................................3 1.1.2. Phương pháp tổng hợp polyurethane.............................................. 4 1.1.3. Các loại polyurethane......................................................................9 1.1.4. Ứng dung của Polyurethane..........................................................10 1.2. CÁC CHẤT CHỐNG CHÁY..............................................................12 1.2.1. Các hợp chất chống cháy chứa halogen........................................13 1.2.2. Các chất chống cháy chứa phốt pho..............................................14 1.2.3. Các chất chống cháy chứa nitơ..................................................... 16 1.2.4. Vật liệu chống cháy cấu trúc nano................................................17 1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ XỐP POLYURETHANE CHỐNG CHÁY......................................................................................................... 21 1.3.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước.................................................21 1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước..................................................23 CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ.................................................................25 2.1.1. Hóa chất........................................................................................ 25 2.1.2. Thiết bị..........................................................................................25 ix 2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............................................. 26 2.2.1. Chuẩn bị mẫu xốp PUF.................................................................26 2.2.2. Các phương pháp nghiên cứu tính chất chống cháy.....................28 2.2.3. Phương pháp nghiên cứu sự ổn định nhiệt của xốp PU................32 2.2.4. Các phương pháp nghiên cứu tính chất cơ lý................................32 2.2.5. Phương pháp nghiên cứu hình thái bê mặt....................................32 2.2.6. Các phương pháp nghiên cứu khả năng phân tán của vật liệu cấu trúc nano..................................................................................................33 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..................................................34 3.1. COMPOZIT TRÊN NỀN POLYURETHANE....................................34 3.1.1. Ảnh hưởng của các chất chống cháy khác nhau đến tính chất chống cháy của xốp PU...........................................................................34 3.1.2. Ảnh hưởng của các chất chống cháy khác nhau đến cơ tính của xốp PU.....................................................................................................40 3.2. NANOCOMPOZIT CLAY/EG/PUF...................................................43 3.2.1. Tính chất chống cháy của nanocompozit......................................43 3.2.2. Sự ổn định nhiệt của nanocompozit..............................................44 3.2.3. Tính chất cơ lý của nanocompozit................................................46 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN.............................................................................. 52 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ.............................................................53 TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................54 1 MỞ ĐẦU Theo báo cáo trong Hội nghị Tổng kết công tác năm 2019 của Cuc Cảnh sát PCCC và CNCH, cả nước xảy ra 3790 vu cháy làm chết 85 người, bị thương 126 người, thiệt hại vê tài sản ước tính lên tới 1527 tỷ đồng và 3952 ha rừng. Cháy lớn gây thiệt hại nghiêm trọng tập trung chủ yếu tại các địa phương có tốc độ phát triển kinh tế và đô thị hóa nhanh, có nhiêu khu công nghiệp, khu chế xuất, chợ, trong tâm thương mại, nhà cao tầng. Mặc dc, tình hình cháy nổ diễn biến phức tạp và ngày càng nghiêm trọng nhưng ý thức người dân vê tuân thủ các quy tắc an toàn phòng chống cháy nổ, đặc biệt trong sử dung điện, sử dung lửa…chưa tốt dẫn đến những nguy cơ cháy nổ xảy ra cao. Bên cạnh đó, nước ta đang trong giai đoạn tăng trưởng mạnh, quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hoá ngày càng nhanh, số công trình xây dựng gia tăng từ 30.000 đến 50.000 công trình/năm. Các khu công nghiệp, cơ sở sản xuất, kinh doanh, ccng với các tòa cao ốc, các khu chung cư được xây dựng ngày càng nhiêu. Hơn thế nữa, hiện nay các vật liệu từ polyme và các vật liệu compozit được sử dung ngày càng nhiêu trong các công trình xây dựng do tính tiện lợi và thẩm mỹ mà nó mang lại. Trong khi đó, hầu hết các loại nhựa, kể cả nhựa kỹ thuật lẫn dân dung, đêu có tính bắt cháy cao do cấu trúc phân tử mạch cacbon của chúng. Đó là một trong những nguyên nhân làm các ngọn lửa lan rộng nhanh chóng, gây khó khăn trong công tác cứu hộ ở một số đám cháy hiện nay. Vì vậy, việc nghiên cứu cải thiện tính dễ cháy của các polyme được sử dung nhiêu trong xây dựng là một vấn đê mang tính cấp bách và thực sự cần thiết. Xốp polyurethane cứng là một trong những vật liệu cách âm, cách nhiệt được sử dung phổ biến trong công nghiệp và đời sống, đặc biệt là trong ngành công nghiệp xây dựng, vì nhiêu ưu điểm nổi bật của nó như độ dẫn nhiệt thấp, trọng lượng nhẹ,, độ thấm ẩm thấp, tính chất cơ học tuyệt vời và khả năng bám dính với các vật liệu khác như bê tông, tôn, nhôm… tốt. Tính riêng ở Việt Nam, tổng lượng các nguyên liệu polyol và isocyanate dcng để chế tạo xốp polyurethane mà chúng ta nhập khẩu mỗi năm lên tới hàng chuc nghìn tấn và giá trị của các sản phẩm xây dựng từ xốp polyurethane như tấm lợp, vách 2 ngăn và gạch mát do các công ty trong nước chế tạo mỗi năm lên tới hàng nghìn tỷ đồng. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của xốp polyurethane cứng là tính dễ cháy và giải phóng ra nhiêu khói và khí độc khi cháy, tiêm ẩn nguy hiểm khi sử dung trong các công trình xây dựng. Từ đó có thể thấy rằng, việc nâng cao khả năng chống cháy cho các sản phẩm từ xốp polyurethane là hết sức cần thiết. Các hợp chất chứa halogen là chất chống cháy truyên thống có hiệu quả chống cháy cao cho các polyme. Tuy nhiên, các polyme có chứa halogen s, giải phóng ra nhiêu khói và khí độc trong quá trình cháy, ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường và sức khỏee con người. Vì vậy, những chất chống cháy halogen gần như không còn được sử dung và thậm chí đa bị cấm ở nhiêu quốc gia. Xu hướng hiện nay của thế giới là nghiên cứu, chế tạo và sử dung những phu gia chống cháy “xanh” thân thiện với môi trường và an toàn với sức khỏee con người. Do đó, các phu gia chống cháy như các hợp chất chứa phốt pho, nitơ, các vật liệu cấu trúc nano hoặc tổ hợp của chúng đang được nghiên cứu và sử dung rộng rai. Vì vậy, nhằm nghiên cứu và chế tạo vật liệu compozit chống cháy trên nên xốp polyurethane thân thiện với môi trường và độ bên cơ tính cao, chúng tôi đa lựa chọn đê tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit chống cháy trên nền polyurethane”. Đê tài gồm các nội dung sau: 1. Nghiên cứu chế tạo compozit trên nên polyurethane sử dung các phu gia chống cháy khác nhau như ammonium polyphosphate, melamine cyanurate, graphit gian nở nhiệt và nanoclay hữu cơ; 2. Đánh giá khả năng chống cháy và tính chất cơ lý của các compozit đa tổng hợp được; 3 CHƯƠNG 11 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. POLYURETHANE 111111 Giới thiệu chung về polyurethane Polyurethane (PU) là một nhóm vật liệu polyme đặc biệt, chúng có thể được kết hợp vào nhiêu loại vật liệu khác nhau, như sơn, lớp phủ lỏeng, chất đàn hồi, chất cách điện, sợi đàn hồi, da tích hợp, vv. Một số loại PU xuất hiện ngày nay là do những cải tiến trong sáng chế của nhà khoa học người Đức GS. Otto Bayer và các đồng nghiệp của ông. Việc phát minh ra kỹ thuật polyaddition diisocyanate của nhóm nghiên cứu trên đa mở ra ngành công nghiệp PU vào năm 1937, trong đó, PU được tạo ra thông qua phản ứng giữa diisocyanate và polyeste diol. PU lần đầu tiên được phát triển thay thế cho cao su trong Thế chiến II. Vào giữa những năm 1950, vật liệu PU được đưa vào sản xuất công nghiệp đầu tiên là lớp phủ PU. Đến cuối những năm 1950, đệm mêm được làm từ xốp PU mêm được đưa ra thị trường. Ngoài ra, xốp PU mêm được tổng hợp từ các polyol polyete giá rẻ còn được phát triển rộng rai trong một số ứng dung như tự động hóa và vật liệu bọc vẫn còn được sử dung tới ngày nay. Những cải tiến liên tuc trong kỹ thuật chế biến, các loại phu gia và các công thức đa góp phần đa dạng hóa ứng dung của vật liệu này. Hiện nay, PU là một trong những loại polyme phổ biến, đa dạng và được nghiên cứu rộng rai nhất trên thế giới. Những vật liệu này có độ bên cơ lý cao làm cho chúng phc hợp để thay thế một số vật liệu như kim loại, nhựa và cao su trong hàng loạt các sản phẩm kỹ thuật. Do đó, chúng được ứng dung rộng rai trong y sinh, xây dựng, tự động hóa, dệt may và trong một số lĩnh vực khác [1]. Do có thể tổng hợp từ nhiêu nguồn nguyên liệu khác nhau mà PU có được nhiêu đặc tính khác nhau và nhiêu ứng dung đặc biệt. Chúng có thể được phân thành nhiêu loại dựa trên các tính chất: xốp cứng, xốp mêm, nhựa nhiệt dẻo, chất kết dính, lớp phủ, chất bịt kín và chất đàn hồi. Quy mô thị trường các sản phẩm PU và ước tính tới năm 2025 ở Mỹ được đưa ra trong Hình 1.1 [2]. Trong số các ứng dung chính, xốp PU là một trong những sản 4 phẩm dựa trên PU nổi bật nhất và được sử dung rộng rai trên toàn cầu với số lượng lớn. Khoảng 50% sản lượng xốp PU được tiêu thu trên thị trường hiện nay là xốp PU cứng. Xốp cứng Xốp mêm Vật liệu phủ Nhựa nhiệt dẻo Chất kết dính và bịt kín Vật liệu khác Hình 1111 Quy mô thị trường PU ở Mỹ từ năm 2014-2025 (Tỷ USD) 111121 Phương pháp tổng hợp polyurethane Các vật liệu PU có thể được tổng hợp thông qua nhiêu phương pháp khác nhau. Phương pháp phổ biến nhất là thông qua phản ứng giữa một polyol và diisocyanate [3]. Hình 1.2 minh họa con đường tổng hợp điển hình của PU. Các chất phu gia và chất xúc tác thích hợp cũng có thể được kết hợp để thu được vật liệu PU mong muốn. Hình 1121 Con đường chung để tổng hợp polyurethane 5 Bảng 111: Các thành phần trong PU và lý do sử dung chúng Thành phần Lý do sử dung Isocyanate Là tiên chất, đồng thời quyết định khả năng đóng rắn của PU. Polyol Đóng góp các đoạn mạch dài linh hoạt, tạo ra các polyme mêm dẻo Xúc tác Để tăng tốc độ phản ứng giữa isocyanate và polyol và cho phép phản ứng diễn ra ở nhiệt độ thấp hơn Chất/ hóa dẻo Để giảm độ cứng vật liệu Chất tạo màu Sản xuất vật liệu PU màu, đặc biệt cho muc đích thẩm mỹ Chất tạo liên kết chéo Để biến đổi cấu trúc của phân tử PU và tăng cường tính chất cơ học của vật liệu Tác nhân trợ nở/ Chất Để hỗ trợ sản xuất xốp PU, giúp kiểm soát sự hoạt động bê mặt hình thành bong bóng trong tổng hợp và kiểm soát cấu trúc lỗ xốp Chất độn Để giảm thiểu chi phí và cải thiện tính chất vật liệu, chẳng hạn như độ cứng và độ bên kéo Chất chống cháy Để giảm tính dễ cháy của vật liệu Chất giảm khói Để giảm tỷ lệ phát sinh khói khi vật liệu bị cháy Phu gia có thể được đưa vào trong quá trình tổng hợp PU bao gồm chất làm chậm cháy, chất tạo màu, chất tạo liên kết chéo, các chất độn, chất trợ nở và chất hoạt động bê mặt. PU có thể được chế tạo thành bất kỳ hình dạng nào với nhiêu đặc tính khác nhau chỉ bằng cách thay đổi số lượng và loại polyol, 6 isocyanate hoặc chất phu gia. Các thành phần phổ biến nhất có thể được tìm thấy trong các PU điển hình và các lý do sử dung được trình bày trong Bảng 1.1 [1]. 1.1.2.1. Polyol Các polyol được sử dung cho tổng hợp PU là các oligome hay các polyme chứa ít nhất hai nhóm hydroxyl (–OH). Có nhiêu loại polyol khác nhau, trong đó các loại polyol được sử dung phổ biến nhất là polyete và polyeste. Hình 11g1 Công thức cấu tạo của một số polyol điển hình 7 Polyol thường được sử dung dưới dạng hỗn hợp của các phân tử tương tự vê bản chất nhưng có trọng lượng phân tử và số lượng các nhóm –OH khác nhau. Mặc dc hỗn hợp các polyol rất phức tạp, nhưng các polyol sử dung trong công nghiệp có thành phần đa được kiểm soát cẩn thận để có được các tính chất phc hợp. Ví du, xốp PU cứng được làm từ các polyol có trọng lượng phân tử thấp (vài trăm đơn vị), trong khi xốp PU mêm thường sử dung các polyol có trọng lượng phân tử cao (khoảng trên mười nghìn đơn vị) [1]. 1.1.2.2. Isocyanate Bảng 112: Cấu trúc hóa học của một số isocyante quan trọng Hợp chất Cấu trúc Methylene diphenyl diisocyanate Hexamethylene diisocyanate Isophorone diisocyanate Toluene diisocyanate Hexamethylene diisocyanate Isocyanate là thành phần quan trọng trong việc tổng hợp polyurethane. Isocyanate sử dung để tổng hợp PU phải có hai hoặc nhiêu nhóm isocyanate (NCO) trên mỗi phân tử. Các isocyanate được sử dung phổ biến nhất là 8 methylene diphenyl diisocyanate (MDI), toluene diisocyanate (TDI) và các diisocyanate mạch thẳng. Cấu trúc của một số isocyanate phổ biến được minh họa trong Bảng 1.2. Nói chung, MDI và TDI rẻ hơn và có khả năng phản ứng cao hơn so với các isocyanate khác. MDI và TDI sử dung trong công nghiệp là hỗn hợp các đồng phân và thường bao gồm vật liệu polyme. Chúng thường được sử dung để sản xuất xốp PU mêm được ứng dung trong sản xuất ghế ngồi xe hơi hoặc xốp để sản xuất nệm [4]. Chúng cũng có thể được sử dung để sản xuất xốp cứng, làm vật liệu cách nhiệt trong tủ lạnh và sản xuất các vật liệu có tính đàn hồi (như cho đế giày). 1.1.2.3. Xúc tác Các chất xúc tác thường được kết hợp vào PU có thể được phân thành hai loại chính: các phức kim loại và các hợp chất amin. Xúc tác amin truyên thống bao gồm các amin bậc ba, như dimethylcyclohexylamine, dimethylethanolamin, 1,4-diazabicyclo [2.2.2]octane và triethylenediamine. Việc lựa chọn các chất xúc tác amin dựa trên khả năng điêu khiển phản ứng trime hóa ure, urethane hoặc isocyanate của chúng. Các phức kim loại từ các hợp chất của bismuth, chì, k,m, thiếc và thủy ngân cũng có thể được sử dung làm chất xúc tác cho phản ứng tổng hợp PU. Thông thường, chất xúc tác được sử dung trong việc tổng hợp PU có tính chọn lọc tcy thuộc vào ứng dung. Ví du, các nanohybrid CuCo2O4/g-C3H4 được sử dung để giảm phát sinh CO và nguy cơ hỏea hoạn [5]. 1.1.2.4. Các chất kéo dài mạch và tạo liên kết chéo Một nhóm hợp chất khác thường đóng vai trò quan trọng trong hình thái polyme của PU là chất kéo dài mạch và chất tạo liên kết chéo. Các hợp chất này thường kết thúc bằng các nhóm amin hoặc hydroxyl, với khối lượng phân tử thấp. Một số chất kéo dài mạch được sử dung phổ biến bao gồm 1,4butanediol, cyclohexane dimethanol, ethylene glycol, hydroquinone bis (2hydroxyetyl) ete và 1,6-hexanediol [1]. 1.1.2.5. Chất hoạt động bề mặt 9 Chất hoạt động bê mặt thường được sử dung để cải thiện các tính chất của vật liệu PU. Chúng thường là các polydimetylsiloxan - polyoxyalkylene, ethylylate nonylphenol, dầu silicone và một số hợp chất hữu cơ khác. Đối với việc sản xuất xốp PU, chất hoạt động bê mặt được sử dung để nhũ hóa các thành phần chất lỏeng, kiểm soát kích thước lỗ xốp và ổn định cấu trúc lỗ xốp nhằm chống lại sự sup đổ của cấu trúc cũng như hạn chế việc tạo khoảng trống giữa các bê mặt tiếp xúc. Trong một số vật liệu PU khác, chúng được sử dung như tác nhân chống tạo bọt và khí. Tuy nhiên, có một vài nhược điểm liên quan đến việc sử dung chất hoạt động bê mặt để tổng hợp PU. Ví du, các chất hoạt động bê mặt thông thường có khối lượng phân tử thấp có thể gây ra sự phân lớp và ăn mòn [6]. 1111g1 Các loại polyurethane 1.1.3.1. Xốp polyurethane cứng Xốp PU cứng có thể được tổng hợp từ nguồn polyol gốc dầu mỏe hoặc polyol sinh học từ dầu thực vật hoặc lignin thực vật. Các tính chất của PU phu thuộc vào loại nhóm hydroxyl có trong polyol. Ví du, Các PU được tổng hợp từ glycerine (một polyol gốc dầu mỏe, chứa một nhóm hydroxyl sơ cấp) và từ dầu thực vật thể hiện các tính chất cơ lý khác nhau. Ngoài ra, phản ứng giữa một polyol chứa nhóm hydroxyl thứ cấp và isocyanate thấp hơn so với phản ứng giữa một polyol chứa nhóm hydroxyl sơ cấp và isocyanate. Vì vậy, hỗn hợp giữa các polyol này thường được sử dung để giảm sự tiêu thu của polyol gốc dầu mỏe [7]. Xốp PU cứng được biết đến nhiêu nhất với vai trò là vật liệu cách nhiệt và tiết kiệm năng lượng. Việc sử dung loại vật liệu này giúp giảm đáng kể chi phí năng lượng và giá thành sản phẩm. Theo báo cáo từ Bộ Năng lượng Mỹ, hệ thống sưởi và làm mát là một trong những nguồn tiêu thu năng lượng chính trong phần lớn các hộ gia đình và chiếm khoảng 48% tổng năng lượng tiêu thu trong một hộ gia đình ở Mỹ [8]. Để đảm bảo sự ổn định nhiệt cũng như giảm tiếng ồn cho các thiết bị gia dung và thương mại, các nhà xây dựng s, sử dung xốp PU cứng. Vật liệu này đa được chứng minh là có hiệu quả trong việc cách nhiệt, và do đó đa được áp dung trong cửa sổ cách nhiệt, tường và