November 20, 2025
Polyether-polysiloxane polyols là một nhóm chất biến tính quan trọng trong hóa học polyurethane, kết hợp khéo léo tính linh hoạt của polyether với các đặc tính bề mặt vượt trội của polysiloxanes.
I. Polyether-Polysiloxane Polyols là gì?
Đầu tiên, hãy tìm hiểu về cấu trúc phân tử của chúng:
Phân đoạn Polyether: Thông thường là các polymer của propylene oxide hoặc ethylene oxide. Phân đoạn này cung cấp:
Tính linh hoạt và đàn hồi
Khả năng phản ứng tốt với isocyanates
Kiểm soát độ kết tinh và khả năng tương thích của phân đoạn mềm polyurethane.
Phân đoạn Polysiloxane: Thông thường là polydimethylsiloxane (PDMS). Phân đoạn này giới thiệu các đặc tính độc đáo của silicone:
Năng lượng bề mặt rất thấp (kỵ nước, kỵ dầu)
Khả năng chịu thời tiết và ổn định nhiệt-oxy hóa tuyệt vời
Độ bôi trơn và cảm giác tay tốt
Tính trơ sinh lý và khả năng tương thích sinh học
Thông qua tổng hợp hóa học, hai phân đoạn riêng biệt này được liên kết thành một phân tử duy nhất, tạo ra một polyol lai kết hợp các ưu điểm của cả hai. Nó thường không được sử dụng làm polyol chính mà được thêm vào công thức như một chất biến tính hoặc polyol chức năng.
II. Vai trò chính và các lĩnh vực ứng dụng trong Polyurethanes
Giá trị cốt lõi của polyether-polysiloxane polyols nằm ở đặc tính di chuyển bề mặt. Trong quá trình tổng hợp và đóng rắn polyurethane, các phân đoạn polysiloxane kỵ nước của chúng tự phát di chuyển về phía và làm giàu tại giao diện vật liệu-không khí, tạo thành một lớp silicone biến tính vĩnh viễn, ổn định trên bề mặt sản phẩm.
Chức năng chính:
1. Đặc tính bề mặt tuyệt vời (Cốt lõi):
Tính kỵ nước & chống bám dính liên tục: Khả năng chống lại các vết bẩn gốc nước và gốc dầu, dễ dàng làm sạch.
Khả năng chống ố: Đặc biệt thích hợp cho lớp phủ da và dệt, ngăn chặn sự xâm nhập của mực, cà phê, v.v.
Cải thiện cảm giác tay: Mang lại cảm giác mềm mại, khô ráo.
Ổn định bọt hiệu quả: Chúng là các chất hoạt động bề mặt hiệu quả cao, làm giảm đáng kể sức căng bề mặt của hệ thống bọt, ổn định cấu trúc tế bào và ngăn chặn sự kết tụ và sụp đổ của bọt. Điều này rất quan trọng để sản xuất bọt mềm, mật độ thấp, có độ mở tế bào cao.
Kiểm soát cấu trúc tế bào: Giúp hình thành các tế bào mịn, đồng đều, tăng cường sự thoải mái và các đặc tính cơ học của bọt.
Phân đoạn silicone mang lại khả năng chống chịu mạnh mẽ với ánh sáng UV, ozone và sự suy thoái nhiệt, trì hoãn hiệu quả sự ố vàng, phấn hóa và nứt của vật liệu polyurethane (ví dụ: lớp phủ, chất bịt kín) tiếp xúc với môi trường bên ngoài.
Trong một số hệ thống, nó có thể hoạt động như một chất biến tính phân đoạn mềm, ảnh hưởng đến cấu trúc phân tách vi pha và do đó điều chỉnh mô đun, độ đàn hồi và độ dẻo dai của vật liệu.
Polyurethanes dựa trên polyether-polysiloxanes cấp y tế được sử dụng trong các thiết bị y tế như ống thông và băng vết thương do khả năng tương thích với máu và mô tốt hơn.
Các lĩnh vực ứng dụng chính:
1. Bọt polyurethane mềm dẻo:
Nệm, Ghế sofa, Ghế ô tô: Đóng vai trò là chất ổn định/chất hoạt động bề mặt bọt chính, đảm bảo sản xuất bọt có độ đàn hồi cao, thoáng khí và thoải mái. Đây là một trong những ứng dụng có khối lượng lớn nhất của nó.
Bọt đặc biệt: Được sử dụng trong bọt PU ưa nước (bọt biển thấm hút, bông phấn mỹ phẩm) vì nó cân bằng cấu trúc tế bào mở và độ bền cơ học.
Lớp phủ da và dệt: Được sử dụng cho da sofa, quần áo, giày dép, v.v., mang lại khả năng chống thấm nước, chống ố và chống trầy xước bền bỉ đồng thời duy trì độ thoáng khí và cảm giác mềm mại của chất nền.
Lớp phủ bảo vệ công nghiệp: Được sử dụng trong xây dựng, cầu, tàu, v.v., để tăng cường khả năng chịu thời tiết, chống ăn mòn và chống bám dính của lớp phủ.
Lớp phủ nhựa: Được sử dụng cho vỏ điện thoại di động, vỏ thiết bị điện tử, v.v., mang lại cảm giác mịn màng và đặc tính chống vân tay.
Cải thiện khả năng kỵ nước và khả năng chịu thời tiết của chất đàn hồi, thường được sử dụng trong chất bịt kín xây dựng và vật liệu chống thấm.
Được sử dụng trong sản xuất ống thông y tế, bóng thông tim mạch, v.v., tận dụng tính linh hoạt, khả năng tương thích sinh học và hệ số ma sát thấp của chúng.
III. Ưu điểm và Thách thức
Ưu điểm:
Biến tính tích hợp: Không giống như lớp phủ bề mặt truyền thống hoặc pha trộn phụ gia silicone, nó biến đổi polymer bên trong thông qua phản ứng hóa học, dẫn đến hiệu suất bền hơn, không dễ bị giảm do mài mòn hoặc thời gian.
Hiệu suất hiệp đồng: Đạt được sự kết hợp hoàn hảo giữa các đặc tính của silicone và polyurethane, tạo ra hiệu suất toàn diện mà không thể đạt được bằng một trong hai vật liệu.
Tính linh hoạt trong công thức: Thường có hiệu quả ở mức bổ sung thấp (0,5% - 5%), tạo điều kiện cho việc nâng cấp hiệu suất trong các công thức hiện có.
Thách thức:
Chi phí cao hơn: Chi phí sản xuất cao hơn so với polyol polyether thông thường và dầu hoạt động bề mặt silicone.
Các vấn đề về khả năng tương thích: Thiết kế phân tử không đúng cách hoặc bổ sung quá mức có thể dẫn đến sự phân tách vi pha khỏi ma trận PU, gây ra hiện tượng mờ, dính hoặc giảm các đặc tính cơ học. Do đó, cần có thiết kế phân tử chính xác và kiểm soát quy trình nghiêm ngặt.
Yêu cầu về xử lý: Cần đảm bảo sự phân tán đồng đều trong công thức và phản ứng đủ với isocyanates.
Tóm tắt
Polyether-polysiloxane polyols là chất biến tính chức năng hiệu suất cao trong lĩnh vực polyurethane. Bằng cách "ghép" các ưu điểm của polyether và polysiloxanes ở cấp độ phân tử, chúng về cơ bản tăng cường các đặc tính bề mặt, độ ổn định bọt và khả năng chịu thời tiết của vật liệu polyurethane. Ứng dụng của chúng rất đa dạng và quan trọng, từ những chiếc nệm và ghế sofa thoải mái mà chúng ta gặp hàng ngày đến lớp phủ chống thấm nước hiệu suất cao và thiết bị y tế. Khi các yêu cầu về hiệu suất đối với polyurethanes tiếp tục tăng, tầm quan trọng của các polyol thông minh này sẽ ngày càng trở nên nổi bật.
