2.1 Tổng quan về vật liệu nhựa
2.1.4 Một số loại nhựa thông dụng trong sản xuất
a. Nhựa PE (Polyethylene): là 1 loại nhựa nhiệt có độ dẻo cao được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Cấu trúc phân tử gồm nhiều nhóm etylen CH2-CH2 liên kết với nhau bằng các phân tử hydro, PE được điều chế bằng phản ứng trùng hợp C2H4 (monome etylen). Hệ số co rút trong khoảng 1.5% - 2.5%.
• Đặc tính:
- Tùy thuộc vào loại PE mà chúng có nhiệt dộ hóa thủy tinh Tg −100oCvà nhiệt độ nóng chảy Tm120oC.
- Nhựa PE trong suốt, hơi có ánh mờ, có bề mặt bóng láng, mềm.
- Chống thấm nước và hơi nước tốt.
- Chịu được nhiệt độ cao (dưới 2300oC) trong thời gian ngắn.
- Tính cách điện cũng như nhiệt tốt.
- Độ giãn dài lớn và giòn ở nhiệt độ thấp có hệ số giãn nở cao.
• Ứng dụng:
- Các sản phẩm được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu tính bền kéo cơ học, như búa nhựa, vật liệu cách điện và chịu nhiệt, bồn tắm.
- Sản phẩm cần có khả năng chống lại dung môi và dầu nhớt, như thùng chứa dung môi, chai lọ, và các loại bao bì mỏng.
- Sản phẩm được sử dụng trong các ứng dụng cách điện, như vật liệu chịu tần số cao, băng keo cách điện.
Hình 2.2: Cấu trúc phân tử nhựa PE.
12
b. Nhựa PP (Polypropylene): là một loại nhựa polymer nhiệt dẻo có độ cứng tốt, được sản xuất thông qua quá trình trùng hợp từ các monome propene. Cơ tính của nhựa PP tương tự như polyethylene (nhựa PE), nhưng cứng hơn và chịu nhiệt tốt hơn.
Hệ số co rút trong khoảng 1% - 3%.
Hình 2.3: Công thức phân tử nhựa PP.
• Đặc tính:
- Có độ cứng và dộ bền kéo cao hơn nhựa PE.
- Bán trong suốt, không màu, độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn.
- Ở nhiệt độ thấp nhựa có tính giòn, dễ phá hủy bởi tia UV.
- Chịu nhiệt tốt hơn nhựa PE, có tính chất cơ học tốt ở nhiệt độ cao.
- Chất dẻo có trọng lượng nhẹ.
• Ứng dụng:
- Các sản phẩm như nắp chai nước, thân bút, hộp trang sức, và két bia cần có độ bền cao.
- Các sản phẩm cần có khả năng chống lại hóa chất, như chai lọ thuốc trong lĩnh vực y tế, màng bọc thực phẩm, ống dẫn, nắp thùng chứa hóa chất...
c. Nhựa PC (Polycarbonate): là một loại nhựa nhiệt dẻo đại biểu cho Plastic trong ngành công nghiệp. Nhựa PC trong suốt, không màu, có khả năng chịu va đập và kéo tốt cũng có tính chịu nhiệt cao và vô định hình. Hệ số co rút nhựa PC trong khoảng 0.5%-0.8%.
13
Hình 2.4: Cấu trúc phân tử nhựa PC.
• Đặc tính:
- Nhựa PC có cơ tính và chịu lực cao, nhưng lại có độ chống trầy xước kém.
- Nhựa PC có tính chống thấm khí và hơi cao hơn so với nhựa PE, nhưng lại thấp hơn so với nhựa PP.
- Nhựa PC có tính trong suốt, độ bền cơ học, độ cứng cao, khả năng chống mài mòn tốt và không bị ảnh hưởng bởi các thành phần hóa học trong thực phẩm.
- Nhựa PC có khả năng chịu nhiệt độ cao (trên 100°C).
• Ứng dụng:
- Các sản phẩm có khả năng chịu nhiệt cao : bình đựng nước, nắp chứa vật phẩm cần tiệt trùng.
- Các thiết bị bảo vệ : kính bảo hộ, mũ bảo hiểm, …
d. Nhựa PBT (Polybutylene Terephthalate): là 1 loại vật liệu nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật bán kết tinh và có nhiều đặc tính ưu việt. Hệ số co rút của nhựa PBT trong khoảng 0.5%-2.2%.
Hình 2.5: Phân tử nhựa PBT.
14
• Đặc tính:
- Nhựa PBT có tính ổn định hóa học cao, khả năng chịu lực cơ học tốt, tính cách điện và ổn định nhiệt tốt.
- Có tính ổn định tốt trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.
- Khả năng chống biến dạng theo thời gian, ổn định cấu trúc và khả năng hấp thụ độ ẩm thấp là những đặc tính quan trọng của vật liệu này.
- Là 1 loại vật liệu nhựa nhẹ giúp giảm trọng lượng và tiết kiệm chi phí.
- Tính chống bám bẩn tốt.
- Tỷ lệ hao hụt vật liệu nhựa trong quá trình chế tác thấp.
- Có độ bền tốt dưới tác động của nhiệt và môi trường hóa chất, đặc biệt phù hợp trong các ứng dụng công nghệ ô tô.
- Có khả năng ngăn chặn được bức xạ tia UV.
- Độ nhớt của loại nhựa PBT thấp, bởi tốc độ kết tinh nhanh.
• Ứng dụng:
- Được dụng nhiều trong các sản phẩm dùng để cách điện: ổ cắm điện, thiết bị ô tô,…
- Sử dụng trong sản xuất bàn là hơi nước và vòi sen nhà tắm.
- Ứng dụng để làm bàn chải đánh răng hoặc là lông mi giả.
- Dựa vào kết cấu chống mài mòn, chống được tia UV. Ngoài ra với độ cứng cao nên được ứng dụng vào sản xuất bàn phím máy tính.
- Ứng dụng nhiều trong dụng cụ hồ bơi. Do nhựa PBT có khả năng kháng nước và kháng Clo mạnh.
- PBT có khả năng chống cháy và chịu được tác dụng của ngoại lực lớn nên được sử dụng nhiều trong sản xuất các bộ phận nhựa xe hơi, xe gắn máy, tua-bin, quạt tản nhiệt, đồ điện gia dụng và công nghiệp.
- Bên cạnh đó nhựa PBT được dùng làm bảng vi mạch điện tử kỹ thuật cao trong ngành điện - điện tử.
15
- Đồng thời nhựa PBT được sử dụng làm tấm lót và vách ngăn chống tĩnh điện và chống thấm.
e. Nhựa TPU (Thermoplastic Polyurethane): là loại nhựa nhiệt dẻo có tính đàn hồi tốt và khả năng chống mài mòn cao. Vậy nên, vật liệu nhựa này độ bền cao và có thể dùng trong thời gian khá dài. Hệ số co rút của nhựa TPU từ 0.5% trở lên.
Hình 2.6: Cấu trúc phân tử nhựa TPU.
• Đặc tính:
- Nhựa TPU có tính co giãn tốt và độ đàn hồi cao, cho phép nó chịu được lực tác động mạnh mẽ. Điều này cho phép sản phẩm từ nhựa TPU dễ dàng uốn cong hay gấp gọn. Đặc tính mềm dẻo của nhựa TPU là nguyên nhân chính cho điều này.
- Nhựa TPU chống thấm dầu, mỡ và các vết bẩn từ các chất liệu khác một cách hiệu quả, làm cho sản phẩm từ nhựa TPU dễ dàng vệ sinh và lau chùi.
- Nhựa TPU có khả năng chống mài mòn tốt, bảo vệ bề mặt của sản phẩm khỏi các vết trầy xước. Đặc biệt, nó có độ bền cao và có thể sử dụng trong thời gian dài.
- Nhựa TPU có tính chịu nhiệt tốt, không bị nóng chảy hoặc biến dạng khi tiếp xúc với nhiệt độ cao. Đặc biệt, nhựa TPU cũng có khả năng chịu được nhiệt độ thấp lên đến -50°C.
• Ứng dụng:
Nhờ có những cơ tính vượt trội mà nhựa TPU được sử dụng rộng rãi trong đời sống thường ngày như: gối kê cổ chữ U, ốp lưng điện thoại, giày thể thao đá banh, tay lái của xe đạp, …
16
f. Nhựa PA (Polyamide) hay còn được biết đến là "nylon", là một vật liệu nhựa nổi trội với độ cứng cao, độ bền cơ học tốt, khả năng chống ăn mòn và chịu nhiệt độ thấp. Ngoài ra, nó dễ dàng gia công, có bề mặt trơn bóng, ít độc hại và dễ pha màu.
Vật liệu nhựa này hoạt động tốt trong khoảng nhiệt độ từ -40°C đến 110°C mà không gây biến dạng hoặc hư tổn đến cấu trúc của sản phẩm. Hệ số co rút của nhựa PA thường nằm trong khoảng 0.5% - 2.2%. Polyamide (PA) là một loại polymer có cấu trúc chứa nhóm amid (R-CO-NH-R) trong chuỗi polymer chính.
Nhựa PA được sản xuất thông qua quá trình phản ứng ngưng tụ từ nhiều monome khác nhau, trong đó các liên kết giữa các phân tử hình thành qua sự tạo thành nhóm amit.
Hình 2.7: Phân tử nhựa PA.
17
• Đặc tính.
- Độ bền cơ học cao: độ cứng cao cùng tải trọng nhẹ do đó, nhựa PA bền trước các tác động va đập mạnh và tính chống mài mòn ổn định. Vì vậy giúp nhựa PA được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất linh kiện và kết cấu cơ học các máy móc.
- Có khả năng chịu dung môi hữu cơ giúp nó cực kỳ an toàn khi sử dụng trong các ứng dụng liên quan đến thực phẩm.
- Tính chịu nhiệt của nhựa PA là tương đối tốt, có thể hoạt động tốt trong khoảng nhiệt dộ từ -40oC đến 110oC mà không bị biến dạng.