3.1. Khảo sát các tính chất hóa lý của vật liệu polyuretan
3.1.1. Kiểm tra sự hình thành liên kết uretan
thường, có thể được chuẩn bị theo nhiều phương pháp khác nhau. Bên cạnh việc hoà tan mẫu nghiên cứu, hoặc làm nóng chảy (phương pháp này ít dùng ) đặc biệt thường dùng phương pháp mẫu ép hay viên ép kalibromid. Ngồi ra người ta cịn chế tạo các màng hoặc có thể ép mẫu vào giữa hai tấm phẳng. Viên ép từ KBr được ứng dụng rất nhiều. Ở đó người ta lợi dụng tính dẻo của halogen kim loại kiềm ở áp suất cao. Kalibromid là một halogenid thông dụng nhất. Về nguyên tắc viên ép từ bột của nó là khơng trong suốt và gây nên tổn hao tia lớn trong vùng hồng ngoại qua vùng tán sắc. Nhưng nếu trước khi ép người ta loại trừ khơng khí bằng cách hút chân khơng thì có thể được một viên ép trong suốt, tất nhiên theo thời gian (để lâu trong khơng khí thì nó mất dần tính trong suốt. Độ tinh khiết của kalibromid được sử dụng là rất quan trọng chỉ cần lẫn tạp chất thì gây ra sự tán xạ tia sáng khi đi qua viên ép, và ảnh hưởng đến việc phân tích phổ của mẫu. KBr tinh khiết cho phổ hấp thụ ở 3420 cm-1 ở viên ép dày 1mm và một đám hấp thụ yếu ở 1630cm-1. KBr không tinh khiết cho nhiều đám hấp thụ ứng với các tạp chất khác nhau.
Hầu hết các báo cáo của các tác giả trên thế giới về polyuretan đều sử dụng FT-IR, có thể kết hợp một số phương pháp phổ khác nhằm phân tích cấu trúc, xác định các liên kết, các nhóm chức của vật liệu. Qiheng Tang và Kezheng Gao [Error: Reference source not found] sử dụng FT-IR kết hợp cùng với 1H-NMR và 13C-NMR để phân tích cấu trúc của polyuretan nhựa nhiệt dẻo gốc polyete hay Mohamed Mohamady Ghobashy và Zizi I. Abdeen [18] xác định liên kết ngang trong polyuretan bằng phổ FT-IR, TGA, SEM, XRD và phổ Raman. Từ một số các tài liệu tham khảo trên, luận văn đã sử dụng phương pháp phổ FT-IR nhằm xác định sự hình thành liên kết đặc trưng uretan trong phân tử polyuretan.
Kết quả chụp phổ FT-IR được trình bày trong hình 3.1 với các tín hiệu đặc trưng của các mẫu nguyên liệu và mẫu polyuretan được tổng hợp:
Quan sát hình 3.1 nhận thấy đường FT-IR của MDI có tín hiệu ở 2270 cm-1, đây là đặc trưng của nhóm –NCO. Đối với phổ của PU có sự xuất hiện của các đỉnh píc ở 1512 cm-1 và 3369 cm-1 là dao động đặc trưng của nhóm –NH trong liên kết uretan (-NH-C=C-O) và píc ở 1740 cm-1 của liên kết C=O [58]. PU có chứa các nhóm cho proton(-NH) và nhóm nhận proton (CO). Chính vì thế, liên kết hydro giữa các phân đoạn cứng với nhau, hoặc giữa các phân đoạn cứng với phân đoạn mềm có thể tồn tại. Liên kết hydro sẽ được thể hiện trong sự thay đổi của tần số và thay đổi cường độ, cũng như là độ rộng của píc hấp thụ đặc trưng cho nhóm –NH. Bên cạnh đó phổ của cả dầu thầu dầu và PU đều có các píc của dao động –CH2:
2921, 2853 cm-1. Từ đó nhận thấy khi dầu thầu dầu phản ứng với tác nhân MDI đã hình thành nên liên kết uretan là đặc trưng liên kết của phân tử polyuretan.
Một kết quả chụp FT-IR khác so sánh khả năng hình thành PU thơng qua cường độ tín hiệu:
3500 3000 2500 2000 1500 1000 (cm-1) PU-0 PU-1 PU-2 P U-3 PU – 0: CO/PER = 1,0/0,0 PU – 1: CO/PER = 1,0/0,2 PU – 2: CO/PER = 1,0/0,4 PU – 3: CO/PER = 1,0/0,6
Hình 3.2: Phổ FT-IR của PU được biến tính với lượng pentaerythritol khác nhau (Trục tung là độ truyền qua (T))
Hình 3.2 cho thấy rằng, cường độ píc –NH (3369 cm-1) ở các mẫu PU tổng hợp từ dầu biến tính mạnh hơn so với cường độ píc này ở mẫu PU tổng hợp từ dầu thầu dầu. Do số lượng và mật độ liên kết uretan trong mẫu PU tổng hợp từ các polyol là lớn hơn so với mật độ liên kết uretan trong mẫu PU tổng hợp từ dầu thầu dầu, và chỉ số -OH của các polyol cũng lớn hơn chỉ số -OH của dầu thầu dầu (đã được chứng minh ở trên). Việc tăng số lượng và mật độ các liên kết uretan trong vật liệu PU cũng dẫn đến tăng độ cứng và độ bền kéo đứt đã được chứng minh bởi các số liệu về tính chất cơ học ở trên.