Isocyanate là nhóm chức hữu cơ nền tảng với công thức R–N=C=O. Nó giữ vai trò quan trọng trong sản xuất polyurethane (PU) và nhiều loại polymer hiệu suất cao. Được gọi là “hóa chất đen” trong hệ thống PU hai thành phần, isocyanate tạo nên nền tảng cho vật liệu cách nhiệt, cách âm. Tuy nhiên, đi kèm với giá trị công nghiệp to lớn là những rủi ro sức khỏe nghiêm trọng. Nó đòi hỏi quản lý và tuân thủ an toàn nghiêm ngặt. Bài viết này phân tích toàn diện từ cấu trúc hóa học, quy trình sản xuất, các loại diisocyanate phổ biến.
ISOCYANATE VÀ VAI TRÒ TRONG CÔNG NGHIỆP POLYMER
Isocyanate được biết đến như một hợp chất trung gian hữu cơ quan trọng. Khi kết hợp với polyol – còn gọi là “hóa chất trắng”. Chúng tạo thành hệ thống hai thành phần để sản xuất bọt xốp polyurethane (PU Foam). Sự kết hợp này cho phép tạo ra nhiều loại vật liệu có đặc tính nổi bật: siêu nhẹ, đàn hồi, chống va đập, cách nhiệt và cách âm.
Nhờ đó, isocyanate trở thành thành phần không thể thiếu trong các lĩnh vực xây dựng, giao thông vận tải, nội thất, điện lạnh, chất kết dính và lớp phủ công nghiệp.
CẤU TRÚC HOÁ HỌC VÀ PHẢN ỨNG ĐẶC TRƯNG
Nhóm chức Isocyanate
Isocyanate có công thức tổng quát R–N=C=O, trong đó R là gốc hữu cơ. Các hợp chất có một nhóm chức gọi là mono isocyanate, trong khi hợp chất chứa hai nhóm chức được gọi là diisocyanate. Nhóm N=C=O mang tính điện di mạnh, làm cho isocyanate có khả năng phản ứng cao.
Phản ứng cơ bản
- Với alcohol: tạo liên kết urethane, nền tảng cho tổng hợp polyurethane.
- Với amin: tạo ure, ứng dụng trong polymer polymer.
- Với nước: tạo ra CO₂ và amin. Lượng CO₂ sinh ra được khai thác để tạo cấu trúc xốp của PU Foam.
Những phản ứng này cho thấy tính linh hoạt hóa học của isocyanate và giải thích vì sao nó trở thành nguyên liệu nền cho nhiều loại vật liệu polymer.
Sản xuất công nghiệp
Isocyanate thường được sản xuất bằng quy trình phosgene hóa từ amin. Phản ứng tổng quát:
RNH₂ + COCl₂ → RNCO + 2HCl.
Do phosgene cực độc, quá trình sản xuất phải được thực hiện trong hệ thống kín, có kiểm soát khí thải và thiết bị chuyên biệt. Điều này giúp giảm thiểu rủi ro phát thải ra môi trường, nhưng cũng làm gia tăng yêu cầu vốn đầu tư và công nghệ.
CÁC LOẠI DIISOCYANATE PHỔ BIẾN
Methylene Diphenyl Diisocyanate (MDI)
- Trạng thái: chất rắn màu vàng nhạt, thường dùng dạng pMDI lỏng nhớt.
- Áp suất hơi thấp → ít nguy cơ hít phải so với TDI.
- Ứng dụng: sản xuất bọt cứng cách nhiệt, panel xây dựng, tủ lạnh, bảo ôn công nghiệp, vật liệu CASE (coating, adhesive, sealant, elastomer).
Toluene Diisocyanate (TDI)
- Trạng thái: chất lỏng vàng nhạt, có mùi hăng mạnh.
- Áp suất hơi cao hơn MDI → nguy cơ hô hấp lớn hơn.
- Ứng dụng: sản xuất bọt mềm cho nệm, ghế, thảm, sản phẩm đàn hồi và một số lớp phủ.
So sánh MDI và TDI
| Đặc điểm | MDI | TDI |
| Áp suất hơi | Thấp | Cao |
| Độc tính | Ít nguy hiểm hơn | Nguy hiểm hơn |
| Thành phẩm | Bọt cứng, bền, cách nhiệt | Bọt mềm, đàn hồi |
| Giá thành | Thấp hơn | Cao hơn |
ỨNG DỤNG CÔNG NGHIỆP CỦA ISOCYANATE
Xây dựng và vật liệu cách nhiệt
PU Foam từ isocyanate được sử dụng trong tấm panel cách nhiệt, lớp lót tường, trần. Ngoài ra nó còn được sử dụng trong vật liệu bảo ôn cho thiết bị điện lạnh. Đây là vật liệu chủ chốt giúp tiết kiệm năng lượng và gia tăng độ bền công trình.
Ô tô và vận tải
Isocyanate được ứng dụng để sản xuất đệm ghế, vô lăng, tấm ốp, vật liệu giảm chấn. Đặc tính nhẹ và bền của PU giúp giảm trọng lượng xe, tăng hiệu suất nhiên liệu và cải thiện sự thoải mái cho người dùng.
Sản phẩm tiêu dùng
Nệm, thảm, đệm mút, chất kết dính, chất trám khe và lớp phủ chống thấm đều có thành phần PU từ isocyanate. Thị trường này ổn định, chiếm tỷ trọng lớn trong sản xuất toàn cầu.
Ứng dụng khác
Ngoài các ứng dụng chính, isocyanate còn hiện diện trong sợi spandex, dệt may, mỹ phẩm, dược phẩm và lớp phủ kim loại. Phạm vi ứng dụng rộng chứng minh isocyanate là nền tảng của nhiều ngành công nghiệp hiện đại.
RỦI RO SỨC KHỎE VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG
Tác hại sức khỏe
- Ngắn hạn: kích ứng mắt, mũi, họng, khó thở, phát ban da.
- Mãn tính: dị ứng hóa chất, hen suyễn nghề nghiệp, tổn thương phổi, gan, thận.
- Ung thư: TDI được IARC xếp nhóm 2B (có thể gây ung thư), trong khi MDI thuộc nhóm 3 (chưa đủ dữ liệu).
Tiêu chuẩn phơi nhiễm
- OSHA (Mỹ): giới hạn trần 20 ppb.
- NIOSH (Mỹ): REL TWA 5 ppb, trần 20 ppb.
- ACGIH: TLV 5 ppb.
- Anh & Úc: TWA 0,02 mg/m³; STEL 0,07 mg/m³.
Biện pháp kiểm soát
- Thay thế: dùng nguyên liệu an toàn hơn khi có thể.
- Kiểm soát kỹ thuật: thông gió cục bộ, buồng phun kín, tự động hóa.
PPE: mặt nạ phòng độc, găng tay, kính bảo hộ, quần áo chống hóa chất. - Giám sát sức khỏe: kiểm tra hô hấp định kỳ, lưu hồ sơ tối thiểu 30 năm.
VICHEM – ĐẠI LÝ PHÂN PHỐI PHỤ GIA HOÁ CHẤT ĐẠT CHUẨN CHÍNH HÃNG TẠI VIỆT NAM
Vichem là đại lý phân phối phụ gia hoá chất đầy đủ thông tin theo quy định pháp lý tại Việt Nam. Chúng tôi không chỉ cung cấp sản phẩm chất lượng mà còn mang đến dịch vụ hậu mãi đạt chuẩn quốc tế. Các dịch vụ bao gồm:
- Tư vấn kỹ thuật: Hỗ trợ khách hàng lựa chọn mẫu sản phẩm phù hợp với mục đích sử dụng.
- Thử nghiệm phối màu: Đội ngũ chuyên gia của Vichem thực hiện các bài kiểm tra phối màu để đảm bảo kết quả đạt tiêu chuẩn thiết kế.
- Hỗ trợ ứng dụng thực tế: Đồng hành cùng khách hàng trong quá trình tích hợp vào dây chuyền sản xuất, đảm bảo hiệu suất tối ưu.
Để biết thêm về sản phẩm, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi thông qua các kênh sau
📞 Hotline: 08 1790 1790
📧 Email: contact@vichem.vn
🔎 LinkedIn: Vichem JSC
🌐 Website: www.vichem.vn
📌 Facebook: Vichem JSC
