Chất dẻo lai hiệu năng cao đạt tới giai đoạn thương mại hoá

Khi xây dựng chương trình, các quan chức của NIST nêu rõ rằng thành công của việc phát triển vật liệu POSS có thể đã mở ra làn sóng mới của nhóm chất dẻo cao năng và các ứng dụng của polyme kể từthập niên 50. Hãng Hybrid Plastics có nhiệm vụ nghiên cứu các nguồn mới để chế tạo các vật liệu này và phát triển quy trình khắc phục được những nhược điểm của dây chuyền sản xuất. Cụ thể, mục tiêucủa hãng, với sự trợ giúp của nhóm nghiên cứu của hãng Edwards AFC và các nhà khoa học thuộc trường Đại học Califoocnia, là giảm chi phí vật liệu khoảng 1000-5000 USD/pound (tuỳ theo nguyên liệu đượcsử dụng để sản xuất) vào năm 1998 xuống còn khoảng 10-50 USD/pound. Hãng đã đạt được mục tiêu này. Theo Carl Hagstrom, Giám đốc Điều hành của hãng, mức chi phí rẻ nhất hãng đạt được là 50 USD/poundđối với ứng dụng tương đối đơn giản như để làm chất phụ gia. Đối với các mục đích sử dụng khác đòi hỏi chuẩn bị nhiều hơn và nhiều tính chất đặc biệt hơn, chi phí sẽ cao hơn. Mô tả các đặc trưng củavật liệu POSS, hãng Hybrid Plastics nhấn mạnh công nghệ đi từ quy trình phát triển dần các hợp chất liên quan đến silicon. Thành phần hoá học là chất trung gian lai (RSiO1.5) giữa SiO2 vàR2SiO.

Các phân tử có thể được coi là các phân tử của các hạt silic oxyt nhỏ nhất có thể có được. Tuy nhiên, không giống như silic oxyt hoặc vật liệu sét biến tính, mỗi phân tử POSS chứa các nhóm chức phảnứng liên kết đồng hoá trị thích hợp cho việc trùng hợp hoặc quy trình ghép. Mỗi phân tử POSS chứa các nhóm chức hữu cơ không phản ứng để hoà tan và tương thích với các phần POSS của các hệ polymekhác nhau. Tính đa dạng hoá học của công nghệ POSS rất rộng và hiện nay một số lượng lớn monome và polyme POSS đã có sẵn hoặc đang được phát triển.

Cải thiện tính chất

Hãng Hybrid Plastics cho biết về khả năng cải thiện tính chất vật liệu như cải thiện tính chịu lửa và một số tính năng khác. Ví dụ, vật liệu có khả năng khống chế chuyển động của mạch, gia tăng phạm vi nhiệt độ sử dụng của gần như tất cả các loại polyme dẻo nóng và nhựa nhiệt dẻo. Trong nhiều trường hợp, sự chuyển tiếp thuỷ tinh có thể tăng 100-200 oC hoặc hơn so với nhiệt độ phân huỷ của polyme. Hệ thống cũng có thể giảm trọng lượng của cấu phần, tuỳ thuộc vào cấp độ tải có thể giảm tỷ trọng nguyên liệu tới 10%, độ nhớt giảm 24% so với silic oxyt. Ngoài ra, hãng cho biết việc phối hợp POSS có tác dụng tăng mođun và độ cứng trong khi vẫn duy trì các đặc trưng ứng suất và biến dạng của nhựa cơ bản.

Theo Hagstrom, từ vài năm nay hãng đã đưa ra các hỗn hợp POSS và nhiều nghiên cứu thương mại đang được tiếp tục. Sản phẩm thương mại hoá đầu tiên mới được đưa ra vào tháng 9 năm 2002. Các ứng dụng hiện nay là dùng làm vật liệu gắn kết trong nha khoa, trong đó nhựa tăng bền tạo nên mặt phân giới chắc chắn giữa răng và vật liệu chữa răng và các loại nhựa không cháy dùng cho các cấu trúc composit trên các con tàu vũ trụ. Tiềm năng sử dụng POSS làm chất phụ gia gồm có sơn và vật liệu phủ chịu nhiệt, chịu mài mòn, các chất biến tính cơ học, các chất liên kết ngang, chất biến tính độ nhớt và chất biến tính nhiệt. Các phiên bản polyme đang được xem xét hoặc sử dụng làm vật liệu y tế, nhựa bền dùng trong hàng không vũ trụ, vật liệu bao gói và sơn phủ, nhựa và elastome, nhựa composit, vật liệu điện và vật liệu quang học. Khả năng của gốm trong dòng vật liệu này được sử dụng làm vật liệu mạ hoặc tiền chất cho matrix gốm hoặc thuỷ tinh.

Nguồn: Technology Forecasts, 2/2003